4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統設計

徐志堅

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺州 317000)

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4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統設計

徐志堅

(浙江方圓造船有限公司，浙江 臺州 317000)

由于皮帶自卸船的貨艙進水對船舶安全造成影響，為了提高海上皮帶自卸船的安全性、實用性，根據《鋼質海船入級規范》、《海上自卸運沙船檢驗暫行規定》以及船舶實際運行需要，設計了4 200 DWT海上皮帶自卸船貨艙排水系統。首先通過計算確定了該船排水泵流量，其次根據規范和考慮到安全性對排水系統控制進行有效設置和合理布置，從而滿足了各方的需求，并得到了船級社的檢驗和用戶的認可。

海上皮帶自卸船；貨艙；排水系統

0 引言

皮帶自卸船主要用于煤炭、沙料、石子、玉米、谷物、礦砂等顆粒狀、小塊狀物料的運輸和裝卸。這一船型主要解決了散料卸貨時對專有碼頭的要求，同時解決了部分地區碼頭設施不足的問題，方便了貨物的快速裝卸。皮帶自卸船不僅能實現船對碼頭的作業，并且能實現船對船的作業，減少了中間環節，縮短了作業時間，降低了物流成本。但是，該船型一直存在貨艙進水問題。當貨艙進水后，大量的水將會經過貨艙底非水密式卸料斗門進入皮帶艙，存積在底部前后左右自由流動，對船舶安全產生重大影響。因此，在設計階段就需要對進入皮帶艙的水的監控和排出問題進行考慮和解決。

1 工作原理及主要量度

1.1 工作原理

4 200 DWT海上皮帶自卸船為鋼質、方尾、球鼻艏船型，采用雙機、雙槳、雙舵驅動，配有貨物自卸系統和側移式艙口蓋。輸送帶在卸貨時，前端的輸送帶從艙內收藏位置被拉出，由船內伸出船首外；然后啟動皮帶輸送系統，進行卸貨；卸貨完成后，待航行時前端的輸送帶收入艙內，首樓前端輸送帶出入口設有液壓啟閉的風雨密門。皮帶自卸船總布置圖如圖1所示。

1.2 主要量度

本船入中國船級社，沿海航區。本船配有2臺主機，單機額定功率為720kW，額定轉速為750r/min，其中1臺主機驅動軸帶發電機，用于貨艙皮帶自卸系統。2臺主發電機用于船舶航行。

主要量度為：

總長

93.887 m

水線長

91.385 m

垂線間長

90.00 m

型寬

16.80 m

型深

6.00 m

設計吃水

4.60 m

總噸

2 996

載重量

～4 200 t

2 自卸船貨艙排水系統設計

2.1 排水泵流量

貨艙排水泵流量根據《鋼質海船入級規范》和《海上自卸運沙船檢驗暫行規范》要求分別進行計算。為了滿足其要求，本船取最大值。

(1)根據《鋼質海船入級規范》第3分冊第4節計算。

按艙底水總管內徑計算每一艙底泵排量：Q1=5.66d12×10-3

按貨艙艙底管內徑計算貨艙排水泵排量：Q2=5.66d22×10-3

式中：L為垂線間長，L=90 m；l為貨艙長度，l=68.9 m；B為船寬，B=16.8 m；D為型深，D=6 m。

經計算，d1=101.1 mm，d2=110.2 mm，Q1=57.9 m3/h，Q2=68.7 m3/h。

根據規范規定：“在任何情況下，艙底水總管的內徑應不小于最大艙底水支管的內徑”，所以貨艙排水泵最小流量確定為68.7 m3/h。

圖1 皮帶自卸船總布置圖

(2)根據海事局《海上自卸運沙船檢驗暫行規定》規定：“應設置至少2臺自吸式排水泵，排水泵應為機艙艙底泵之外專門設置的，每臺泵排量應不小于假定進水量(假定進水量=貨艙口面積×100 mm/h)。排水泵應盡可能采用泥漿泵，以提高排水的可靠性”。

排量=貨艙口面積×100 mm/h。

貨艙口長62 m，寬8 m，貨艙口面積=496 m2。

經計算，排量=49.6 m3/h。

(3)考慮到惡劣環境時可能會引起皮帶艙大量進水，需加大貨艙專用排水泵流量，進一步確保船舶安全。

綜合以上因素，本船設貨艙專用排水泵2臺，其型式為船用臥式自吸離心泵，型號100CWZ-18，排量100 m3/h，壓力0.21 MPa，電機功率11 kW，滿足規范及使用要求。

2.2 排水系統控制

根據《海上自卸運沙船檢驗暫行規定》設置：“至少有1臺排水泵應在貨艙積水超過艙底100 mm時，能自動啟動；應設置貨艙液位報警裝置，在貨艙積水超過艙底100 mm時，應能在駕駛室和機艙自動聲光報警”，排水系統控制設置如下：

(1)皮帶艙底部內底板上100 mm處安裝高位報警器。

(2)此高位報警器高位時能在機艙、駕駛室自動聲光報警。

(3)此高位報警器高位時1號貨艙專用排水泵自動啟動。

2.3 排水系統布置

考慮到貨艙與機艙為2個相鄰的獨立處所，且為本船最大的2個獨立空間，最大限度避免貨艙艙底水進入機艙，從而影響船舶及船舶設備的安全。貨艙排水系統布置要點為：

(1)貨艙專用排水泵布置在貨艙內，電機布置在機艙，中間采用隔艙傳動裝置。

(2)貨艙專用排水泵吸口管及閥布置在貨艙內，吸口閥通過隔艙傳動操縱頭，可以在機艙操縱。另外，考慮到有1臺泵需自啟動，且泵吸口截止止回閥安裝方向有要求，應選用直角型隔艙傳動操縱頭，以滿足安裝和使用的要求。

(3)貨艙專用排水泵排出管不經過機艙。

(4)皮帶艙艙底排水阱應向下延伸，且阱底距龍骨的垂直距離最小不得小于500 mm。

(5)應設置由柴油機驅動的應急消防泵兼貨艙應急疏排水泵。

貨艙排水管系統示意圖如圖2所示。

2.4 其他方面

(1)考慮到貨艙艙底水來自貨艙，將會帶來貨艙的顆粒狀物料，對于本船將會含有大量泥沙，所以貨艙排水泵材質需采用耐磨材料。

(2)考慮到皮帶作業過程中，將會有部分物料散落在皮帶艙內，如不及時清除，堆積起來后，將會與皮帶摩擦，影響皮帶的運行和壽命。為了便于清除，把皮帶艙底部設計成流水溝的形式，且在皮帶艙內設置沖洗管。這種設計便于利用消防水將物料沖洗清除。

3 結語

通過貨艙排水系統的設計確保了海上皮帶自卸船的安全性，且本系統從海船規范、海事局對海上自卸船暫行規定以及船舶實際運行需要等3個方面考量，從而滿足了各方的需求，并得到了船級社的檢驗和用戶的認可。

圖2 貨艙排水管系統示意圖

參考方獻：

[1] 中國船級社.鋼質海船入級規范[M].北京：人民交通出版社，2012.

2015-03-16

徐志堅(1981—),男，工程師，從事輪機設計。

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