上甲板貨物分布載荷的規(guī)范計算方法分析

周云龍

摘 要：船舶投入運營后，為充分利用空間，提高單程利潤，船東往往要求在上甲板裝載貨物，需要船廠提供上甲板允許的最大貨物分布載荷（UNIFORM LOAD），并向船級社提交計算書予以認可，以獲得甲板裝載貨物的證書。

關(guān)鍵詞：規(guī)范 上甲板 允許分布載荷

中圖分類號：TK83 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（b）-0071-02

本文主要針對CSR-B[1]、NK、CCS和LR規(guī)范中上甲板貨物分布載荷的要求進行分析，基于甲板和甲板縱骨的局部強度要求，研討各規(guī)范甲板最大貨物載荷的計算方法。

1 散貨船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范CSR-B上甲板貨物分布載荷的計算方法

（1）在CSR-B Chapter 4 section 5 2.4中規(guī)定露天甲板上有分布載荷時，規(guī)定該載荷引起的總壓力P應(yīng)不得與因不同載荷工況引起的外部壓力PD重復考慮，最大壓力取如下所得值之大者：

P=Ps+Pw （1）

P=PD （2）

式中：Ps為分布載荷的靜壓力；Pw為分布載荷引起的動壓力，kN/m2，取：Pw=az*ps/g；az為所考慮載荷工況下分布載荷重心處的垂向加速度，m/s2；PD為所考慮載荷工況下露天甲板壓力。

（2）在CSR-B Chapter 6 Sec.1 3.2.1中規(guī)定，完整工況下上甲板板厚計算公式為：

t=15.8cacrs [（Ps+Pw）/λpRY]

（3）在CSR-B Chapter 6 Sec.2 3.2.3中規(guī)定，完整工況下縱骨凈剖面模數(shù)和凈剪切面積計算公式為：

W=1000（Ps+Pw）sl2/（mλsRY）

Ash=5（Ps+Pw）sl/tasin?

上甲板的板厚和縱骨尺寸一般由船體梁總縱強度、規(guī)范最小尺寸要求和液艙壓力共同決定，為滿足甲板裝貨的需要，還要額外滿足貨物載荷的要求。相反，甲板裝貨的允許載荷可以通過甲板和縱骨的實際尺寸根據(jù)上述公式進行反推求得。

根據(jù)實際甲板板厚和縱骨尺寸分別求出Ps+Pw，此值應(yīng)為所求貨物分布載荷的靜壓力和其引起的動壓力之合，即等于1中的Ps+Pw，再由靜壓力與動壓力的計算關(guān)系Pw=az*ps/g即可求出甲板實際可裝載的貨物分布載荷。

2 日本船級社NK規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計算方法

NK規(guī)范Chapter 10 10.2甲板載荷中有如下規(guī)定：

在暴露甲板裝載木頭或其他貨物時，貨物載荷取單位面積的貨物重量，但不小于下列計算所得值：

h=a*（b*f-y）（KN/m2）

式中：a，b參見規(guī)范表C10.1.船長方向不同位置取值不同。

但規(guī)范同時規(guī)定，無論任何情況貨物載荷h取值不得小于表C10.2h最小值的規(guī)定。（具體參見NK規(guī)范表C10.2的要求）

在NK規(guī)范C篇第17章 17.3中對強力甲板（暴露甲板）板厚要求如下：

1.47CS√h+2.5（mm）

在規(guī)范C篇第10章 10.3.3甲板縱骨的剖面模數(shù)要求如下：

W=1.14Shl2（cm3）

其中h為上述規(guī)定的壓頭。

滿足NK規(guī)范的船舶，上甲板及縱骨的尺寸至少要滿足上述載荷要求，其中總縱強度系數(shù)的影響未體現(xiàn)在載荷公式中，而是在結(jié)構(gòu)尺寸公式予以考慮。

在確定上甲板最大裝貨載荷時可以按此公式由上甲板及縱骨的實際尺寸反推求得h。此時得到的h為貨物靜載荷，未考慮運動加速度引起的動壓力影響，但其中包含了總縱強度系數(shù)的影響。

3 中國船級社CCS規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計算方法

CCS規(guī)范第2篇第2章第8節(jié)2.8.1.1中規(guī)定了甲板的計算壓頭，并對設(shè)計貨物載荷作了明確規(guī)定，為8.5kPa=8.5kN/m2。

對上甲板板厚的計算未考慮設(shè)計載荷的要求，僅規(guī)定了最小尺寸要求。對甲板下桁材、骨材的計算中考慮了設(shè)計載荷以及貨物裝載載荷，對于沒有裝載貨物要求的船舶，貨物載荷取值為8.5kN/m2。

其中計算壓頭h的公式中考慮了不同位置的加速度，因此取了相應(yīng)的系數(shù)。

以甲板縱骨剖面模數(shù)的計算為例：

W=c1shl2 cm3

W=c2sh+c3sl2L2×10-4 cm3

可由縱骨的實際剖面模數(shù)反推得到壓頭h值。再根據(jù)表3中計算壓頭的公式求出船長方向不同位置的實際貨物裝載載荷p值，此值即為允許的甲板裝貨載荷。

4 英國船級社LR規(guī)范上甲板貨物分布載荷的計算方法

在LR規(guī)范第三篇第3章第5節(jié)設(shè)計載荷表3.5.1中對設(shè)計載荷和允許貨物載荷進行了規(guī)定，分為國際SI單位和公制單位，本文僅取國際SI單位制進行介紹。

其中最小貨物載荷與CCS規(guī)范相同都為8.5kN/m2，設(shè)計貨物載荷取實際值。

LR規(guī)范第4篇第1章第4節(jié)表1.4.3中規(guī)定了甲板縱骨的計算：

Z=0.043 s k hT1le2F1

可以采用與CCS規(guī)范相同的反推計算求出允許裝貨載荷。

5 結(jié)論

從上述分析可知，通常根據(jù)船舶甲板及縱骨的實際尺寸，應(yīng)用規(guī)范公式進行反推求得允許的裝載載荷。相比于其他船級規(guī)范基于經(jīng)驗的公式，CSR規(guī)范在船體梁載荷和加速度對甲板貨物載荷計算的影響方面更加具備理論依據(jù)。

另外，船廠一般都以不改變甲板現(xiàn)有強度為前提進行最大貨物載荷計算。從船廠的利益考慮，給出的數(shù)值越安全越好，因此一般不會通過實際板厚和骨材尺寸進行反推，而是取規(guī)范要求的最小值：

CSR-B：一般取規(guī)范要求的露天甲板壓力PD。

NK：取h=a*（b*f-y） （kN/m2）和表C10.2 兩者最小值。

CCS&LR：8.5（kN/m2）。

參考文獻

[1] 散貨船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（CSR-BC）：Common structure rules for Bulk Carrier[Z].

[2] 日本船級社（NK）：Rules for the Survey and Construction of Steel Ships/Guidance[Z].

[3] 中國船級社（CCS）：鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[Z].

[4] 英國勞氏船級社（LR）：Rules and Regulations for the Classification of Ships[Z].endprint