一種三叉戟式吸油船的設(shè)計(jì)研究

秦淮濤

摘 要：針對(duì)目前國際上頻繁發(fā)生的海上漏油事故，本文提出了一種三叉戟式吸油船的構(gòu)想，并對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)研究。本文所述三叉戟式吸油船，船體由三部分組成，分別為左側(cè)片體、中間片體和右側(cè)片體，三個(gè)片體在尾部通過轉(zhuǎn)動(dòng)副進(jìn)行鉸接。當(dāng)海上漏油事故發(fā)生時(shí)，三叉戟式吸油船首先以閉合形態(tài)駛向事發(fā)海域，來到事發(fā)海域后，其可將左右兩側(cè)片體繞著尾部的鉸鏈進(jìn)行展開，展開后，船體呈三叉戟形，可一邊前進(jìn)一邊吸油。由于其展開的船體，該三叉戟式吸油船與相同噸位的普通吸油船相比，具有更大的掃油面積，以及更好的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：吸油船；展開式船體；高效吸油；回轉(zhuǎn)推進(jìn)器

中圖分類號(hào)：U674.133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）05-0126-02

The Design of a Type of Trident Oil Absorption Ships

QIN Huaitao

（School of Shipping and Naval Architecture， Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074）

Abstract： In this paper， the conception of trident type suction tanker was put forward， and its preliminary design was studied. In this paper， the trident type suction vessel is composed of three parts， the left side， the intermediate and the right side， and the three pieces are hinged at the tail by the rotating pair.When Marine oil spill occurs， the trident type suction tanker to the vessels in closed form， first came to the sea after the incident， it can be left and right sides of the strip around the hinge of the tail， unfolds， the hull is the trident， can move forward and oil absorption.Due to its expanding hull， the trident suction tanker has a larger area of scavenging oil and better stability than the ordinary oil-suction vessel with the same tonnage.

Keywords： oil absorption ships；expandable ship；absorb oil efficiently；rotary propeller

1 研究背景

隨著人類海洋貿(mào)易的發(fā)展，海上船舶相撞事件也越來越多，而隨著船舶碰撞事故產(chǎn)生的，則是船上所裝載的石油泄漏問題。2018年1月初，巴拿馬籍油船“桑吉”輪（SANCHI）與中國香港籍散貨船“長峰水晶”（CF CRYSTAL）輪在長江口以東約296km處發(fā)生碰撞，碰撞導(dǎo)致“桑吉”油船上載有的13.6萬t凝析油發(fā)生泄漏，并引起全船失火[1]。海上原油泄漏所帶來的不僅僅是財(cái)產(chǎn)的直接損失，如果后續(xù)回收漏油的工作處理不當(dāng)，也會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境危害。本文主要研究了一種三叉戟式吸油船，研究其展開方式、固定方式以及吸油口的布置方式等。雖然只是初步的研究，但為后續(xù)的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 三叉戟式吸油船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

船體主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 展開機(jī)構(gòu)

如圖1所示，本三叉戟式吸油船使用移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)使兩側(cè)片體展開，機(jī)構(gòu)使用液壓裝置作為動(dòng)力源。船體要展開時(shí)，液壓桿5沿導(dǎo)軌向后移動(dòng)，之后液壓桿5通過連桿6將運(yùn)動(dòng)傳遞給左側(cè)片體2和右側(cè)片體3，使兩側(cè)片體繞著尾部的鉸鏈13旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為60°，即船體完全展開后的收油角為120°[2]。

2.2 鎖緊機(jī)構(gòu)

如圖1所示，在兩側(cè)片體的尾部，設(shè)置有突出的插銷孔10，當(dāng)船體完全展開后，插銷孔10將進(jìn)入中間片體，然后通過插銷將其固定。

2.3 吸油孔的布置

如圖1所示，船上的吸油孔4布置在中間片體的兩側(cè)以及兩側(cè)片體的內(nèi)側(cè)，與普通吸油船相比，在船長相同的情況下，可以布置其兩倍數(shù)量的吸油孔，因此吸油效率更高。

2.4 推進(jìn)器

如圖1所示，在兩側(cè)片體的尾部安裝有回轉(zhuǎn)推進(jìn)器7。如圖2所示，中間片體、兩側(cè)片體、回轉(zhuǎn)推進(jìn)器7和連桿8組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，當(dāng)兩側(cè)片體展開時(shí)，回轉(zhuǎn)推進(jìn)器將產(chǎn)生連動(dòng)，使得推進(jìn)器方向始終保持不變[3]。

3 效果分析

①三叉戟式吸油船總共布置有四排吸油孔，分別在中間片體的兩側(cè)與兩側(cè)片體的內(nèi)側(cè)（如圖1）。與普通吸油船相比，在船長相同的情況下，三叉戟式吸油船可以布置兩倍數(shù)量的吸油孔，因此吸油效率得到大大提升。

②三叉戟式吸油船在船體展開后，船體的橫穩(wěn)性將得到提高，更有利于在有風(fēng)浪的海域上作業(yè)。船舶的橫穩(wěn)心半徑為：

[BM=IT?] （1）

式（1）中，[IT]為水線面相對(duì)于其縱向中心軸線的慣性矩，[?]則是船的排水體積。由圖1可知，船體展開后，其排水體積和水線面面積均不變，但兩側(cè)片體的水線面離縱向中心軸線更遠(yuǎn)了，因此，慣性矩[IT]必將增大，船體的橫穩(wěn)心半徑[BM]也將增大，船體穩(wěn)性得到提高。

③三叉戟式吸油船使用回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，并利用平行四邊形機(jī)構(gòu)使推進(jìn)器保持方向不變，無須再對(duì)回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)置轉(zhuǎn)向動(dòng)力源，因此該設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、可靠[4]。

④三叉戟式吸油船尾部使用插銷鎖緊裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，牢固可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]元林.吸油船與欄油柵[J].港工技術(shù)，1986（3）：43-47.

[2]張俊武，劉正林.V型開體船船體及鉸接機(jī)構(gòu)有限元受力分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（3）：237-238.

[3]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生，等.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].6版.北京：高等教育出版社，2013.

[4]盛振邦，劉應(yīng)中.船舶原理[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2017.