“貨艙傾斜表”的設(shè)計與應(yīng)用

(江蘇東方重工有限公司 技術(shù)部，江蘇 靖江 214521)

船舶在營運過程中，其裝載情況是經(jīng)常變化的，由此引起的船舶浮態(tài)和穩(wěn)性變化都可以依據(jù)“典型裝載手冊”(以下簡稱“手冊”)進行詳細計算，但手冊一般僅提供幾個典型裝載狀態(tài)，其余的裝載狀態(tài)均由“手冊”中提供的公式推算。在裝貨過程中，合理安排裝貨程序，有利于保證船體自身安全，防止局部過載導(dǎo)致危險發(fā)生。“貨艙傾斜表”一般作為“手冊”的補充內(nèi)容，方便管理裝貨程序,預(yù)估裝載后船的浮態(tài)。

參考某型散貨船的“貨艙傾斜表”(“Cargotrimming table”)，并加以適當(dāng)取舍、精簡，其重點放在吃水高度1 m范圍內(nèi)，為使用者提供了直觀、友好的表格界面。為使其更好地適用于其它同類型的船舶，可錄入EXCEL表里，各個數(shù)據(jù)格內(nèi)都用函數(shù)關(guān)聯(lián)，只要填入已知數(shù)據(jù)，即可得出結(jié)果。

1 表格內(nèi)容

為方便裝貨管理人員識讀，表格形式應(yīng)該簡潔明了，設(shè)計表格形式見表1。

表1 貨艙傾斜表界面

該表主要用于裝載一定噸位后，計算艏艉吃水的變化。為得到比較準確的結(jié)果，一般吃水高度變化以1 m調(diào)整，任一艙室增加100 t艏艉吃水變化的量值。這樣做的好處是：即使裝載不一定是整數(shù)噸位，但用線性比例方法可以推算出準確的艏艉傾斜量。選擇1 m范圍，是依據(jù)靜水力表的計算決定的，精度完全足夠。靜水力曲線計算參考的水線一般都是按1 m遞加的，編制此表的數(shù)據(jù)來源是“手冊”中的靜水力表。

散貨船能裝載的艙室不僅僅是貨艙，也包括壓載艙，這些艙室在列表中都有反映。反映艙室情況最全面的是“艙容圖”，但此表僅需要2個重要參數(shù)，艙容體積與距船舯長度，將2個參數(shù)作為表頭，平均吃水變化值是表格的內(nèi)容。

圖1是某散貨船的載重線與水尺標記圖，船上裝載100 t只要不是船舯就會形成縱傾力矩，所以平均吃水變化需要分成艏、艉兩部分。

圖1 載重線與水尺標記

2 計算過程

在船上任意位置裝載或卸除小量載荷后，將會引起船舶的重心位置和吃水改變；又由于吃水的改變而引起穩(wěn)心和浮心坐標的變化，從而使船的初穩(wěn)性高度改變，并產(chǎn)生橫傾和縱傾。為了使問題簡化，僅在水線面漂心的垂直線上進行討論，把對縱傾的計算簡單地概括為：用船的自重產(chǎn)生縱傾力臂除以每厘米縱傾力矩，即可以求出縱傾的高度差△T。

式中：LCG——任一艙室或貨艙的重心到舯橫剖面的距離;

LCF——浮心距舯距離；

W——增加重量，可以取整值，例如：100、200 t等，前提條件是設(shè)定船舶處在正浮狀態(tài);

MCT——每厘米縱傾力矩。

另外：LBP——兩柱間長度，可以由船的基本數(shù)據(jù)表查出;

D——每一處的基本高度，指2、3m…;

TPC——每厘米吃水噸位。

如果LCG與LCF在船舯的向艏為“﹢”，否則為“-”。

上述數(shù)據(jù)可以從“完工典型裝載手冊”中的靜水力表查出。依據(jù)力矩平衡原理，通過縱傾力矩的變化計算各項如下。

新的吃水，DNEW=D+W/TPC/100；

LCG與LCF的距離，L=LCG-LCF；

縱傾變化，△T=W×L/MCT/100；

艉吃水變化量，ΔDAFT=D-DAFT；

艏吃水變化量，ΔDFWD=D-DFWD。

將得到的數(shù)據(jù)分別填入對應(yīng)的表格中即可。

3 轉(zhuǎn)入EXCEL表的方法

該表格中需要計算的數(shù)據(jù)，具備都使用同一公式的特性，可以利用EXCEL強大的表格功能來簡化計算過程，提高計算精度。首先應(yīng)該理順表格的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)(見圖2)，然后寫入函數(shù)表達式，最后查靜水力表得出結(jié)果。

4 其它方面的應(yīng)用

在新船完工后，需要通過傾斜試驗測量船舶實際重量及重心，并用作完工裝載計算的重要參數(shù)。整個試驗過程消耗的工時及輔助材料費用很多，每家船廠都要求一次成功，但影響試驗結(jié)果的因數(shù)很多，如何控制試驗進程，在船級社與行業(yè)標準中都有試驗程序和方法，但是沒有詳細論述計算過程，試驗人員可能理解不夠，無法控制試驗要點，導(dǎo)致試驗時間延長，甚至二次試驗。依據(jù)筆者多次試驗的經(jīng)驗，對試驗結(jié)果影響最大的還是船舶狀態(tài)計算。本文論述的計算過程可以用于船舶傾斜試驗或空船試驗大綱，對試驗時的浮態(tài)進行計算。

圖2 EXCEL 中的數(shù)據(jù)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖

船舶在水中一般處于艉傾狀態(tài)，若艏艉吃水高度差超出1%船長即不符合試驗要求，因此需要計算液艙壓載狀態(tài)。力矩平衡是通用的方法，將試驗時的船舶的重量力矩統(tǒng)計清楚，液艙依據(jù)艙容表計算，空船的理論重心可以查閱裝載手冊。其中縱傾力矩計算是預(yù)測艏艉吃水的關(guān)鍵。

5 改進措施

為了將貨艙傾斜表更好地應(yīng)用于船廠的出塢計算，僅僅知道艏、艉柱處的吃水增量是不夠的，此表格就需要再精確一點，可以調(diào)整一下內(nèi)容形式。以間隔一定肋位，來求取傾斜高度變化，見表2。表中第1列為肋位號，間隔為5個肋位；其余列為每隔0.5 m，且分為艏、艉兩列，這樣可以大大提高數(shù)據(jù)的準確性。

上述修改過的數(shù)據(jù)表，經(jīng)過接船方的技術(shù)代表的比較，最終確定加入“手冊”中，并得到船級社認可。在出塢狀態(tài)計算時，由船上任意位置的重量變化，都可以精確得出對吃水高度的變化。

表2 改進后Cargo trimming table的界面

6 結(jié)論

船舶在正常狀態(tài)下，已知船舶即將裝載的情況，可以通過上述數(shù)據(jù)表，準確查出該船的浮態(tài)；在研究整個計算原理后，可以推廣至船廠的出塢船舶浮態(tài)、傾斜試驗的船舶狀態(tài)計算；還可以用于試航過程，配置符合測速要求的船舶壓載方案。在船舶的完工穩(wěn)性資料中，“手冊”綜合了船舶靜水力表、邦金曲線表、完整裝載穩(wěn)性計算、靜水力彎矩、剪力校核等，對船廠有應(yīng)用價值。