充氣橡膠護(hù)舷靠球的選用選型和參考案例

jimosea

目前選擇充氣靠球的主要依據(jù)是吸收能量的大小。船舶接岸時(shí)的沖撞能量可根據(jù)船舶的質(zhì)量與接岸速度計(jì)算出來(lái)（參閱表9）。而充氣護(hù)舷吸收能量的大小主要取決于靠球的直徑D和長(zhǎng)度L以及初充氣壓力P0的大小。表1是充氣橡膠護(hù)舷靠球的吸收能量數(shù)據(jù)。按表1選用靠球的尺度，以一只靠球能全部吸收沖撞能量為原則。若船舷的一側(cè)懸掛2到4個(gè)靠球，則安全的保障性更高。靠球的直徑也不宜選用過(guò)大。過(guò)大的靠球直徑會(huì)使船舷側(cè)與碼頭間的間隙增加，不利于人員的上下和貨物的裝卸作業(yè)。中小型船舶的使用實(shí)例見(jiàn)表3所示。

   中小型船舶使用靠球的實(shí)例

船的噸位與種類(lèi)	選用靠球的尺寸（D×L）
100～200噸漁船	0.5×1.0～1.0×1.5
300～500噸拖網(wǎng)船	1.2×2.0～1.5×2.5
1 000噸拖網(wǎng)船	1.5×2.5～1.7×3.0
3 000噸拖網(wǎng)船、運(yùn)輸船	2.0×3.0～2.0×3.5
10 000噸北洋漁業(yè)母船	2.0×3.5～2.5×5.0

1 訂貨信息

靠球訂貨時(shí)應(yīng)提供下列信息：

l 靠球的直徑D和長(zhǎng)度L

按照船舶的尺度、接舷速度以及風(fēng)浪大小計(jì)算出沖撞能量，此即為靠球需要的吸收能量指標(biāo)，然后來(lái)選擇靠球的直徑D和長(zhǎng)度L。

l 初始內(nèi)壓

初始內(nèi)壓目前有50kPa（0.05MPa）和80kPa（0.08MPa）兩種可供選擇。初始內(nèi)壓不同，其球壁的厚度也不同。初始內(nèi)壓高的吸收能量也高，價(jià)格也較貴。

l 靠球的類(lèi)型

I型為護(hù)套型，又可細(xì)分為輪胎型、膠墊型和繩網(wǎng)型等三種類(lèi)型。II型為懸掛型，實(shí)為不帶護(hù)套的靠球。

2  沖撞能量的計(jì)算

動(dòng)力學(xué)上動(dòng)能的計(jì)算公式為：

                          （1）

式中：E——沖撞能量/ kJ；

      m——質(zhì)量/ t；

      v——靠泊速度/ m/s。

在船與船或船與碼頭相碰的情況下，還要考慮到以下被消耗掉的能量：

l 船體的旋轉(zhuǎn)；

l 碼頭、泊墩、船體的彈性變形；

l 船體和碼頭之間被擠壓排開(kāi)水的量。

因此，上述公式在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還要乘以靠泊系數(shù)CD。

2.1  附加質(zhì)量和假想質(zhì)量

由于船在靠泊碼頭或兩船并靠時(shí)，碰撞靠球后突然停下，船體附帶水的質(zhì)量也應(yīng)計(jì)入船體的總質(zhì)量中去，稱(chēng)為“附加質(zhì)量”。

許多設(shè)計(jì)師認(rèn)為附加質(zhì)量等于一個(gè)圓柱體水柱的重量，該圓柱體的直徑等于船體的吃水d，長(zhǎng)度等于船長(zhǎng)LPP，因此附加質(zhì)量：

                        （2）

式中：WA——附加質(zhì)量/ t；

      ρW——海水密度＝1.025 t/m3。

船舶質(zhì)量即為排開(kāi)水的重量，稱(chēng)為“排水量”，添加附加質(zhì)量后的船舶質(zhì)量稱(chēng)為“假想質(zhì)量”。沖撞能量計(jì)算中的質(zhì)量即為假想質(zhì)量，于是有：

                           （3）

式中：WS——船舶排水量/ t。

當(dāng)船舶只給出載重量或總噸位時(shí)，可按表4換算成排水量。

表4  船舶總噸位、載重量與排水量的關(guān)系

船舶類(lèi)型	總噸位（G.T）	載重量（DWT）	排水量/ t
客船	1	－	1
貨船	0.7	1	1.4
油船	0.6	1	1.2～1.4
礦砂船	0.6	1	1.2～1.3
集裝箱船	0.6～1	1	1.4

計(jì)算實(shí)例

一艘10 000GT的油船，其載重噸＝10 000/0.6＝16667DWT

其排水量＝1.3×16667＝21 667 t

若A、B兩船并靠，總的假想質(zhì)量按下式計(jì)算：

                         （4）

式中mA為A船添加附加質(zhì)量后的假想質(zhì)量；mB為B船添加附加質(zhì)量后的假想質(zhì)量；mI為兩船合成后的假想質(zhì)量。

計(jì)算實(shí)例

    以52 500DWT原油船旁靠300 000DWT VLCC為例，計(jì)算其假想質(zhì)量（表5）。

表5  假想質(zhì)量算例

	A船（52 500DWT）	B船（300 000DWT）
排水量/ t
附加質(zhì)量/ t
假想質(zhì)量/ t
合成假想質(zhì)量/ t

2.2  靠泊速度

在船對(duì)船靠泊的情況下，實(shí)踐證明，兩船都低速航行時(shí)情況最為有利。表6是各種噸位船舶推薦的靠泊速度，可作為沖撞能量計(jì)算的參考值。

表6  推薦的靠泊速度

船舶載重噸位	靠泊速度/ m/s
1 000DWT以下	～0.3
1 000DWT～10 000DWT	0.2～0.15
10 000DWT～50 000DWT	0.15～0.12
50 000DWT以上	0.12～0.10

2.3  沖撞能量的計(jì)算

    經(jīng)過(guò)上面的推導(dǎo)，式（1）改寫(xiě)成：

                         （5）

式中：CD——靠泊系數(shù)；當(dāng)兩船并靠時(shí)，合成的假想質(zhì)量比單船的假想質(zhì)量小，本公司推薦CD =1；當(dāng)船與固定碼頭并靠時(shí)，則推薦CD =0.5。

計(jì)算實(shí)例

仍以表5中計(jì)算得到的假想質(zhì)量為例，取沖撞速度v = 0.15 m/s，CD＝1，計(jì)算沖撞能量如下：

依此沖撞能量來(lái)選擇靠球尺度。查表1，可選擇（D×L）2.5m×5.5m或3.0m×5.0m初充氣壓力為0.05MPa的靠球四只；也可以選取2.5m×4.0m初充氣壓力為0.08MPa的靠球四只。

7.3  根據(jù)OCIMF當(dāng)量載重量選用靠球

    OCIMF是“石油公司國(guó)際海事論壇”（Oil Companies International Marine Forum）的縮寫(xiě)，該組織制訂的“船對(duì)船輸送規(guī)則”推薦采用當(dāng)量載重量C來(lái)計(jì)算接觸能量和選用靠球尺度：

                            （6）

式中：A、B為相靠?jī)纱妮d重量（即DWT）。

按C的大小查表7選取合適的靠球尺度。

表7  按船舶載重量選取靠球尺度

載重量 （或兩船當(dāng)量值） / DWT	接觸速度 / m·s-1	有效接觸能量/ kJ	充氣橡膠靠球
			D×L / m	最少數(shù)量
1 000	0.30	30	1.0×2.0	3
3 000	0.30	80	1.5×3.0	3
6 000	0.30	140	2.0×3.5	3
10 000	0.25	150	2.0×3.5	3
25 000	0.25	360	2.5×5.5	3
50 000	0.20	450	2.5×5.5	4
100 000	0.15	480	3.3×4.5	4
200 000	0.15	910	3.3×6.5	4

4  參考用例

表8是大型油船選用充氣靠球參照例。

表8 大型油船選用充氣靠球參照例

A船舶 （DWT）	B船舶 （DWT）	假定接舷速度 （m/s）	有效運(yùn)動(dòng)能量 (kJ)	靠球尺寸 （D×L）
300 000	200 000	0.15	1 230	3.3×6.5
	150 000	0.15	1 030	3.3×6.5
	100 000	0.15	781	3.3×6.5
200 000	150 000	0.15	882	3.3×6.5
	100 000	0.15	693	3.0×6.0
	85 000	0.15	618	3.0×5.0
150 000	100 000	0.15	626	3.0×5.0
	85 000	0.15	564	3.0×5.0
	50 000	0.18	573	3.0×5.0
100 000	85 000	0.17	617	3.0×5.0
	50 000	0.18	511	3.0×5.0
	40 000	0.20	544	3.0×5.0
50 000	40 000	0.20	425	2.5×5.0
	30 000	0.22	437	2.5×5.0
	20 000	0.25	443	2.5×5.0
20 000	15 000	0.27	318	2.2×4.5
	10 000	0.30	309	2.2×4.5
	5 000	0.35	253	2.2×4.5
10 000	5 000	0.35	212	2.2×4.5
	3 000	0.40	196	2.0×3.5
	1 000	0.50	127	2.0×3.0

標(biāo)準(zhǔn)配置：每舷配備4只靠球

表9為油船靠泊碼頭時(shí)，距船艏L/4處的沖撞能量（kJ）計(jì)算值?？蓳?jù)此沖撞能量來(lái)選擇靠球，一般要求單只靠球能吸收全部沖撞能量。其他類(lèi)型船舶可供參考。

表9  油船靠泊碼頭距船艏L/4處的沖撞能量（kJ）

載重噸 / DWT	假想質(zhì)量 / t	靠泊速度/ m/s
		0.10	0.12	0.15	0.18	0.20	0.25	0.30	0.40
300	668	1.7	2.5	3.8	5.5	6.8	11.0	15.0	27.0
500	1 091	2.8	4.0	6.3	9.0	11.0	17.0	25.0	45.0
700	1 558	4.0	5.7	8.9	13.0	16.0	25.0	36.0	64.0
1 000	2 228	5.7	8.2	14.0	18.0	23.0	36.0	51.0	91.0
2 000	4 294	11.0	16.0	28.0	35.0	44.0	68.0	99.0	175
3 000	6 470	17.0	24.0	37.0	53.0	66.0	103	149	264
4 000	8 363	21.0	31.0	54.0	69.0	85.0	133	192	341
5 000	10 594	27.0	39.0	61.0	88.0	108	169	243	432
6 000	12 184	31.0	45.0	70.0	101	124	194	280	497
7 000	14 084	36.0	52.0	81.0	116	144	225	323	575
8 000	16 066	41.0	59.0	92.0	133	164	256	369	656
10 000	20 373	52.0	75.0	117	168	208	325	468	832
12 000	23 851	61.0	88.0	137	197	243	380	548	974
15 000	29 493	75.0	108	169	244	301	470	677	1 200
17 000	33 056	84.0	121	190	273	337	527	759	1 350
20 000	38 623	99.0	142	222	319	394	616	887	1 580
25 000	45 946	117.0	169	264	380	469	733	1 050	1 880
30 000	56 093	143.0	206	322	464	572	894	1 290	2 290
35 000	63 084	161.0	232	362	521	644	1 010	1 450	2 570
40 000	72 771	186.0	267	418	601	743	1 160	1 670	2 970
45 000	77 986	199.0	286	448	645	796	1 240	1 790	3 180
50 000	89 818	229.0	330	516	742	917	1 430	2 060	3 670
60 000	104 300	266.0	383	599	862	1 060	1 660	2 390	4 260
65 000	114 637	292.0	421	658	948	1 170	1 830	2 630	4 680
70 000	122 108	312.0	449	701	1 010	1 250	1 950	2 800	4 980
80 000	136 972	349.0	503	786	1 130	1 400	2 180	3 140	5 590
85 000	143 359	366.0	527	823	1 180	1 460	2 290	3 290	5 850
100 000	166 004	423.0	610	953	1 370	1 690	2 650	3 810	6 780
120 000	200 083	510.0	735	1 150	1 650	2 040	3 190	4 590	8 170
150 000	251 896	643.0	925	1 450	2 080	2 570	4 020	5 780	10 280
200 000	327 735	836.0	1 200	1 880	2 710	3 340	5 230	7 520	13 380
250 000	401 268	1 020	1 470	2 300	3 320	4 090	6 400	9 210	16 380
330 000	548 670	1 400	2 020	3 150	4 530	5 600	8 750	12 600	22 390
370 000	627 016	1 600	2 300	3 600	5 180	6 400	10 000	14 400	25 590
480 000	795 540	2 030	2 920	4 570	6 580	8 120	12 680	18 260	32 470