甲板桁材对谷物稳性的影响

王璐璐

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

甲板桁材对谷物稳性的影响

王璐璐

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

船舶在营运过程中装载散装谷物时，稳性相关要求与其他液货及固体货物有所不同。通过采取定义散货船中谷物空间有甲板桁材与无甲板桁材两种定义方法来计算谷物空间与谷物体积倾侧矩，通过谷物体积倾侧矩来判定谷物稳性计算数值。同时利用NAPA软件来进行校核计算，通过计算结果分析得出甲板桁材对谷物稳性的影响。

散装谷物；桁材；稳性计算；NAPA

0　引言

谷物系指包含小麦、玉蜀黍（苞米）、燕麦、稞麦、大麦、大米、豆类、种子以及由其加工的与谷物在自然状态下具有相同特征的制成品。船舶在营运过程中装载散装谷物时，稳性相关要求与其他液货及固体货物有所不同。散装谷物普遍不能填充满所有货舱，而且散装谷物具有孔隙性与散落性，船舶横摇时谷物表面会随横摇角变化，且船舶回到正浮时谷物则不能同液体一样表面回归水平。谷物移动时，甲板桁材会对谷物的倾侧力矩产生影响，进而影响船舶的稳性。

1　散装谷物的装载方式

散装谷物装载分为平舱装载、不平舱装载与部分装载。本文重点以平舱装载与不平舱装载来进行计算论述。

平舱装载是指经过充分的平舱后，舱口盖与甲板下面所有的空间装载至最大程度，散装谷物能达到最高的水平面。不平舱装载是指在舱口的范围之内装载至可能的最满程度，但在舱口外，端部可免于平舱。平舱装载时谷物的移动相比不平舱对船舶稳性的不利影响较小。

2　算例

以某载重量为21万吨散货船为例，利用NAPA软件来进行谷物体积倾侧力矩的计算。21万吨散货船共分为9个货舱，货舱组成分为底边舱、双层底、顶边舱和单壳；顶边舱和底边舱用作压载水舱、洗舱水舱、洗舱水回收舱或燃油舱。而底边舱斜板和水平夹角大约为45度，顶边舱斜底和水平夹角大约为30度。

3　谷物空间定义

对于谷物空间定义，采用2种方法：定义甲板桁材与不定义甲板桁材。进行定义时，采用NAPA编制宏的方法。而且NAPA定义谷物空间与分舱时定义的舱室有所不同，除了要定义舱室之外，还应该要增加舱口盖以及谷物孔位置等定义以计算谷物稳性。以第5货舱为例，概述此2种定义方法。

3.1定义谷物空间包括甲板桁材

根据此船的总布置图、舱容图、上甲板结构图与相关结构图纸作为输入信息，定义舱口盖、舱口横梁、桁材与谷物孔；并根据上甲板结构图定义甲板桁材。

进行谷物空间定义之后，对定义的空间进行检查，应用绘图命令检查谷物空间的截面形状，如图1所示。

图1　谷物空间检查 （有甲板桁材）

3.2定义谷物空间不包括甲板桁材

此种定义方法较为简便，只需参考总布置图、基本结构图与中横剖面图等部分图纸，定义舱口盖、舱口横梁、桁材与谷物孔。

此种方法谷物空间截面的形状如图2所示。

图2　谷物空间检查 （无甲板桁材）

4　平舱谷物空间与谷物体积倾侧矩计算

利用NAPA软件计算谷物空间与谷物体积倾侧矩时，利用GET命令，调用9个货舱的谷物空间，然后利用lisf语句对平舱情况下谷物空间与谷物体积倾侧矩数据进行计算并输出。实际操作时可编制宏简化操作。分别按照有甲板桁材与无甲板桁材定义方法进行计算，数值如图3与图4所示。

图3　有甲板桁材定义方法下谷物空间与谷物体积倾侧矩（平舱）

图4　无甲板桁材定义方法下谷物空间与谷物体积倾侧矩（平舱）

5　不平舱谷物空间与谷物体积倾侧矩计算

利用GET命令，调用9个货舱的谷物空间然后利用lisute语句对平舱情况下谷物空间与谷物体积倾侧矩数据进行计算并输出。所计算出的数值分别如图5与图6所示。

图5　有甲板桁材定义方法下谷物空间与谷物体积倾侧矩（不平舱）

图6　无甲板桁材定义方法下谷物空间与谷物体积倾侧矩（不平舱）

6　计算结果分析

6.1数据对比

平舱装载情况下2种方法对比：根据图3与图4表格中数据对比，两种定义方法在平舱时谷物空间体积完全相同，但是对于谷物体积倾侧矩，无甲板桁材比有甲板桁材的谷物体积倾侧矩数值普遍要大。

不平舱装载情况下两种方法对比：根据图5与图6表格中数据对比，无甲板桁材与有甲板桁材进行对比，对于第1货舱与第9货舱，谷物体积倾侧矩数值减小；对于第2～8货舱，谷物体积倾侧矩数值增大。

6.2结果分析

谷物体积倾侧矩与谷物稳性成反比关系，谷物体积倾侧矩越大，对船舶的稳性越为不利。而谷物体积倾侧矩的计算原理分为平舱满载舱与不平舱满载舱。

平舱时倾侧力矩与所计算舱室的每一个横剖面形状有关，假定谷物所移动后最终的散装谷物表面与水平面成15度角，且假定在舱口外与甲板内小于30度的边界内存在一个空档。由以上假设，根据静力学计算原理得出甲板桁材可减小谷物倾侧力矩。由图3与图4数据对比可知，有甲板桁材谷物倾侧矩要比无甲板桁材倾侧矩数值要普遍减小约2 000 m4。

不平舱时为舱口以外免除平舱，且谷物的表面和水平面为30度角从开口边向周围倾泻，形成空档。由于端部不平舱，且谷物移动后角度值与平舱不尽相同，计算原理较为复杂。根据图5与图6对比，除去首尾货舱，其他货舱的谷物倾侧矩均有所增大。但其相比体积倾侧力矩总和，有甲板桁材计算所得力矩数值总和仍小于无甲板桁材。

7　结论

综上，平舱装载时甲板桁材会减小谷物体积倾侧力矩，进而有利于船舶的稳性；不平舱装载则受桁材与舱口尺度等因素影响，部分货舱倾侧力矩会有变化，但其谷物体积倾侧力矩总和仍较无甲板桁材计算数值小。所以在谷物装载时，甲板桁材会减小船舶总的谷物体积倾侧力矩，对船舶的稳性产生积极的影响。

［1］李勇.散装谷物船稳性核算系统的研究［D］.大连：大连海事大学，2005.

［2］孙永煜.干散货船稳性安全探析［J］.中国水运（下半月），2010（7）：4-5.

［3］廖显庭，刘家新.基于CATIA二次开发的散货船舱段参数化设计［J］.船海工程，2011（2）：58-60.

［4］陈亚飞，汪益兵.散粮稳性计算表的编制及在教学评估中的应用［J］.航海教育研究，2013（1）：65-69.

［责任编辑：刘月］

The Influence of Deck Girder on Grain Stability

WANG Lulu
(Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China)

While it loads bulk grain during the operation,the ship's relevant requirements of stability are different from other liquid cargo or solid cargo.The grain space and grain volume heeling moment are calculated through the two defining methods of having deck girder and having no deck girder in the bulk cargo ship's grain space.The grain stability numerical result is determined by grain volume heeling moment.At the same time,the researcher checks calculation using NAPA software,and analyzes the influence of deck girder on grain stability through the numerical result.

bulk grain;girder;stability calculation;NAPA

U695.2

A

2095-5928（2016）04-39-03

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2016.04.012

2016-04-20

王璐璐（1982-），女，辽宁葫芦岛人，讲师，硕士，研究方向：船舶与海洋工程。