4 200 DWT海上皮带自卸船货舱排水系统设计

徐志坚

(浙江方圆造船有限公司，浙江 台州 317000)



4 200 DWT海上皮带自卸船货舱排水系统设计

徐志坚

(浙江方圆造船有限公司，浙江 台州 317000)

由于皮带自卸船的货舱进水对船舶安全造成影响，为了提高海上皮带自卸船的安全性、实用性，根据《钢质海船入级规范》、《海上自卸运沙船检验暂行规定》以及船舶实际运行需要，设计了4 200 DWT海上皮带自卸船货舱排水系统。首先通过计算确定了该船排水泵流量，其次根据规范和考虑到安全性对排水系统控制进行有效设置和合理布置，从而满足了各方的需求，并得到了船级社的检验和用户的认可。

海上皮带自卸船；货舱；排水系统

0 引言

皮带自卸船主要用于煤炭、沙料、石子、玉米、谷物、矿砂等颗粒状、小块状物料的运输和装卸。这一船型主要解决了散料卸货时对专有码头的要求，同时解决了部分地区码头设施不足的问题，方便了货物的快速装卸。皮带自卸船不仅能实现船对码头的作业，并且能实现船对船的作业，减少了中间环节，缩短了作业时间，降低了物流成本。但是，该船型一直存在货舱进水问题。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。因此，在设计阶段就需要对进入皮带舱的水的监控和排出问题进行考虑和解决。

1 工作原理及主要量度

1.1 工作原理

4 200 DWT海上皮带自卸船为钢质、方尾、球鼻艏船型，采用双机、双桨、双舵驱动，配有货物自卸系统和侧移式舱口盖。输送带在卸货时，前端的输送带从舱内收藏位置被拉出，由船内伸出船首外；然后启动皮带输送系统，进行卸货；卸货完成后，待航行时前端的输送带收入舱内，首楼前端输送带出入口设有液压启闭的风雨密门。皮带自卸船总布置图如图1所示。

1.2 主要量度

本船入中国船级社，沿海航区。本船配有2台主机，单机额定功率为720kW，额定转速为750r/min，其中1台主机驱动轴带发电机，用于货舱皮带自卸系统。2台主发电机用于船舶航行。

主要量度为：

总长

93.887 m

水线长

91.385 m

垂线间长

90.00 m

型宽

16.80 m

型深

6.00 m

设计吃水

4.60 m

总吨

2 996

载重量

～4 200 t

2 自卸船货舱排水系统设计

2.1 排水泵流量

货舱排水泵流量根据《钢质海船入级规范》和《海上自卸运沙船检验暂行规范》要求分别进行计算。为了满足其要求，本船取最大值。

(1)根据《钢质海船入级规范》第3分册第4节计算。

按舱底水总管内径计算每一舱底泵排量：Q1=5.66d12×10-3

按货舱舱底管内径计算货舱排水泵排量：Q2=5.66d22×10-3

式中：L为垂线间长，L=90 m；l为货舱长度，l=68.9 m；B为船宽，B=16.8 m；D为型深，D=6 m。

经计算，d1=101.1 mm，d2=110.2 mm，Q1=57.9 m3/h，Q2=68.7 m3/h。

根据规范规定：“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流量确定为68.7 m3/h。

图1 皮带自卸船总布置图

(2)根据海事局《海上自卸运沙船检验暂行规定》规定：“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×100 mm/h)。排水泵应尽可能采用泥浆泵，以提高排水的可靠性”。

排量=货舱口面积×100 mm/h。

货舱口长62 m，宽8 m，货舱口面积=496 m2。

经计算，排量=49.6 m3/h。

(3)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。

综合以上因素，本船设货舱专用排水泵2台，其型式为船用卧式自吸离心泵，型号100CWZ-18，排量100 m3/h，压力0.21 MPa，电机功率11 kW，满足规范及使用要求。

2.2 排水系统控制

根据《海上自卸运沙船检验暂行规定》设置：“至少有1台排水泵应在货舱积水超过舱底100 mm时，能自动启动；应设置货舱液位报警装置，在货舱积水超过舱底100 mm时，应能在驾驶室和机舱自动声光报警”，排水系统控制设置如下：

(1)皮带舱底部内底板上100 mm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1号货舱专用排水泵自动启动。

2.3 排水系统布置

考虑到货舱与机舱为2个相邻的独立处所，且为本船最大的2个独立空间，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。另外，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500 mm。

(5)应设置由柴油机驱动的应急消防泵兼货舱应急疏排水泵。

货舱排水管系统示意图如图2所示。

2.4 其他方面

(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，且在皮带舱内设置冲洗管。这种设计便于利用消防水将物料冲洗清除。

3 结语

通过货舱排水系统的设计确保了海上皮带自卸船的安全性，且本系统从海船规范、海事局对海上自卸船暂行规定以及船舶实际运行需要等3个方面考量，从而满足了各方的需求，并得到了船级社的检验和用户的认可。

图2 货舱排水管系统示意图

参考方献：

[1] 中国船级社.钢质海船入级规范[M].北京：人民交通出版社，2012.

2015-03-16

徐志坚(1981—),男，工程师，从事轮机设计。

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