【船舶与海洋工程网】方圆造船:浅谈4200DWT皮带自卸船货舱排水系统设计

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  一、引言
  皮带自卸船是一款特别适应专用市场需求的船舶,可以用于煤炭、沙料、石子、玉米、谷物、矿砂等颗粒状、小块状物料的运输、装卸。这一船型主要解决了散料卸货时对专有码头的要求,解决了部分地区码头设施不足的问题,极大地方便了货物的快速装卸,不仅能实现船对码头的作业,且能实现船对船的作业,减少了中间环节,缩短作业时间,降低物流成本。
  这样一款优秀船型,一直以来存在安全隐患,特别是货舱进水问题。当货舱进水后,大量的水将会经过货舱底非水密式卸料斗门进入皮带舱,存积在底部前后左右自由流动,对船舶安全产生重大影响。及时有效地对进入皮带舱的水进行监控和排出,是我们在设计阶段就需要考虑和解决的问题。
  二、简介
  4200DWT海上皮带自卸船为钢质、方尾、球鼻艏、由两台柴油机驱动、双螺旋桨、双舵、配有货物自卸系统、侧移式舱口盖的自卸式运输船。
  本船入中国CCS船级,沿海航区。本船配有2台主机,2台主发电机用于船舶航行。
  其主要尺寸为:
  总长:93.887m
  水线长:91.385m
  垂线长:90.00m
  型宽:16.80m
  型深:6.00m
  设计吃水:4.60m
  总吨:2996
  载重量:~4200t
  三、自卸船货舱排水系统设计
  3.1排水泵流量
  1)根据《钢质海船入级规范》第3分册第4节计算
  舱底水总管内径:d1=25+1.68(L(B+D))^1/2=101.1mm
  货舱舱底水管内径:d2=25+2.15(l(B+D))^1/2=110.2mm
  按舱底水总管内径计算每一舱底泵排量:Q1=5.66*(d1^2)*0.001=57.9 m3/h
  按货舱舱底管内径计算货舱排水泵排量:Q2=5.66*(d2^2)*0.001=68.7 m3/h
  其中:L为船长(垂线间长)90m,B为船宽16.8m,D为型深6m,l为货舱长度68.9m。
  考虑到规范规定,“在任何情况下,舱底水总管的内径应不小于最大舱底水支管的内径”,所以货舱排水泵最小为68.7m3/h。
  2)根据海事局《海上自卸运沙船检验暂行规定》计算,其规定为“5.4.2应设置至少2台自吸式排水泵,排水泵应为机舱舱底泵之外专门设置的,每台泵排量应不小于假定进水量(假定进水量=货舱口面积*100mm/h)。排水泵应尽可能采用泥浆泵,以提高排水的可靠性。”
  排量=假定进水量=货舱口面积*100mm/h=62*8*0.1=49.6m3/h
  其中:货舱口长62m,宽8m。
  同时考虑到,恶劣环境时可能会引起皮带舱大量进水,需加大货舱专用排水泵流量,进一步确保船舶安全。综上,本船设货舱专用排水泵2台,船用卧式自吸离心泵其型号为100CWZ-18,其排量为100m3/h,压力为0.21MPa,电机功率为11KW,满足规范及使用要求。
  3.2排水系统控制
  根据《海上自卸运沙船检验暂行规定》规定“5.4.4至少有1台排水泵应在货舱积水超过舱底100mm时,能自动启动。5.4.5应设置货舱液位报警装置,在货舱积水超过舱底100mm时,应能在驾驶室和机舱自动声光报警.”。
  1)皮带舱底部内底板上100mm处安装高位报警器。
  2)此高位报警器高位时能在机舱、驾驶室自动声光报警。
  3)此高位报警器高位时NO.1货舱专用排水泵自动启动。
  3.3排水系统布置
  考虑到货舱与机舱为两个相邻的独立处所,且为本船最大的两个独立空间。且最大限度避免货舱舱底水进入机舱,从而影响船舶及船舶设备的安全。货舱排水系统布置要点为:
  1)货舱专用排水泵布置在货舱内,电机布置在机舱,中间采用隔舱传动装置。
  2)货舱专用排水泵吸口管及阀布置在货舱内,吸口阀通过隔舱传动操纵头,可以在机舱操纵。另考虑到有1台泵需自启动,且泵吸口截止止回阀安装方向有要求,应选用直角型隔舱传动操纵头,以满足安装和使用的要求。
  3)货舱专用排水泵排出管不经过机舱。
  4)皮带舱舱底排水阱应向下延伸,且阱底距龙骨的垂直距离,最小不得小于500mm。
  5)且由柴油机驱动的应急消防泵兼货舱应急疏排水泵。
  示意原理如下:


  
3.4其它方面

  1、考虑到货舱舱底水来自货舱,将会带来货舱的颗粒状物料,对于本船将会含有大量泥沙,所以货舱排水泵材质需采用耐磨材料。
  2、考虑到皮带作业过程中,将会有部分物料散落在皮带舱内,如不及时清除,堆积起来后,将会与皮带摩擦,影响皮带的运行和寿命。为了便于清除,把皮带舱底部设计成流水沟的形式,且在皮带舱内设置有冲洗管,可以利用消防水进行冲洗清除。
  四、结语
  通过本系统确保了船舶的安全性,且满足CCS钢规、海事规定、客户使用等各方面的要求。


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