[发明专利]一种压载舱透气溢流保护系统及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶设计技术领域，特别是涉及一种用于大型集装箱船或集装箱滚装船等船型的压载舱透气溢流保护系统及其设计方法。

背景技术

压载系统是船舶重要的管路系统之一，主要作用是根据船舶不同的货物装载情况，以压载水来调整船舶吃水以适应航行状态。为保证船只空载时正常吃水，压载舱应有足够大的舱容，即使对压载水依赖性较小的船型，如大型集装箱船，压载舱舱容也会占到全船舱容的10%~15%左右。

与散货船、油船等压载舱顶为上甲板（属露天甲板）的船型不同，大型集装箱船或集装箱滚装船的边压载舱一般顶为二甲板（低于露天甲板），结构吃水线也低于压载水舱顶。根据规范对空气管终止位置的要求,压载舱空气管头需布置在露天甲板，导致压载舱空气头（一般布置在上甲板或舱口围上450mm）与压载舱顶间距较大。根据规范要求，液舱结构强度的试验数值应取舱室能形成液面高度的最高值，即需校核至空气头高度，远远高于压载舱顶。

由于压载舱较高的结构强度，其对应的结构重量在空船重量中占有较大比例，这具有很大的改进空间。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种压载舱透气溢流保护系统及其设计方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种压载舱透气溢流保护系统的设计方法，具体包括以下步骤：

步骤1：布置透气溢流总管的走向；

步骤2：根据压载泵排量和压载注入管内径计算透气溢流总管和透气管的管径，根据计算结果选择对应管径的透气溢流总管和透气管；

步骤3：根据船舶舱体结构和压载舱的位置，将透气溢流总管安装在二甲板与上甲板之间的走道内，使透气溢流总管的安装高度高于二甲板通道水密门，在边压载水舱和底压载水舱的舱顶分别开设多个透气孔（根据计算需要设置相应数量透气孔）并在每个透气孔上均固定一根透气管，透气管的一端与透气孔相连通，另一端与透气溢流总管相连通；每根透气管与透气溢流总管的连接处均设置有浮球式止回阀，在透气溢流总管的首末端分别连接一根排舷外管；在排舷外管与透气溢流总管的交汇处固定溢流报警器，在每根排舷外管的出水口处分别安装板式止回阀和常开阀门；

步骤4：计算系统管路中最长溢流路径的压载水流的沿程阻力值P₁和局部阻力值P₂，根据沿程阻力值和局部阻力值获得总阻力值P，P=P₁+P₂，计算总阻力值所对应的阻力水柱高度H₃；

步骤5：根据阻力水柱高度、压载舱的自身高度、透气管的顶点距二甲板的距离计算压载舱结构强度校核值H，所述压载舱结构强度校核值满足公式：H=H₁+H₂+H₃，其中，H₁为压载舱最高处舱顶的高度即二甲板距基线高度，H₂为压载舱透气管顶点距二甲板的距离；

步骤6：将压载舱结构强度校核值与压载舱的常规结构强度值进行对比，得到压载舱的结构减重重量。

进一步地，所述步骤4中还包括步骤4.1：判断透气管的最高点至透气溢流总管的高度差是否大于阻力水柱高度，若大于，则拆除浮球式止回阀。

进一步地，所述压载水流沿程阻力值的计算公式为：P₁=λ(L/d_i)[ρv²/(2g)]，其中，P₁为压载水流的沿程阻力值，λ为管路摩擦阻力系数，L为透气管至溢流管排出端的长度，d_i为管子内径，ρ为流体密度，v为流体流速，g为重力加速度；

局部阻力值的计算公式为：P₂=ζρv²/(2g)，其中，P₂为压载水流的局部阻力值，ζ为管路附件局部阻力系数。