目前選擇充氣靠球的主要依據(jù)是吸收能量的大小。船舶接岸時的沖撞能量可根據(jù)船舶的質(zhì)量與接岸速度計算出來(參閱表9)。而充氣護舷吸收能量的大小主要取決于靠球的直徑D和長度L以及初充氣壓力P0的大小。表1是充氣橡膠護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個靠球,則安全的保障性更高??壳虻闹睆揭膊灰诉x用過大。過大的靠球直徑會使船舷側(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例見表3所示。
1 訂貨信息
靠球訂貨時應(yīng)提供下列信息:
l 靠球的直徑D和長度L
按照船舶的尺度、接舷速度以及風(fēng)浪大小計算出沖撞能量,此即為靠球需要的吸收能量指標,然后來選擇靠球的直徑D和長度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,價格也較貴。
l 靠球的類型
I型為護套型,又可細分為輪胎型、膠墊型和繩網(wǎng)型等三種類型。II型為懸掛型,實為不帶護套的靠球。
2 沖撞能量的計算
動力學(xué)上動能的計算公式為:
(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水的量。
因此,上述公式在實際應(yīng)用時還要乘以靠泊系數(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,碰撞靠球后突然停下,船體附帶水的質(zhì)量也應(yīng)計入船體的總質(zhì)量中去,稱為“附加質(zhì)量”。
許多設(shè)計師認為附加質(zhì)量等于一個圓柱體水柱的重量,該圓柱體的直徑等于船體的吃水d,長度等于船長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)量即為排開水的重量,稱為“排水量”,添加附加質(zhì)量后的船舶質(zhì)量稱為“假想質(zhì)量”。沖撞能量計算中的質(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,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
船舶類型 | 總噸位(G.T) | 載重量(DWT) | 排水量/ t |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
計算實例
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。
計算實例
以52 500DWT原油船旁靠300 000DWT VLCC為例,計算其假想質(zhì)量(表5)。
表5 假想質(zhì)量算例
| A船(52 500DWT) | B船(300 000DWT) |
| | |
| | |
| | |
| |
2.2 靠泊速度
在船對船靠泊的情況下,實踐證明,兩船都低速航行時情況最為有利。表6是各種噸位船舶推薦的靠泊速度,可作為沖撞能量計算的參考值。
表6 推薦的靠泊速度
2.3 沖撞能量的計算
經(jīng)過上面的推導(dǎo),式(1)改寫成:
(5)
式中:CD——靠泊系數(shù);當(dāng)兩船并靠時,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,則推薦CD =0.5。
計算實例
仍以表5中計算得到的假想質(zhì)量為例,取沖撞速度v = 0.15 m/s,CD=1,計算沖撞能量如下:
依此沖撞能量來選擇靠球尺度。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“石油公司國際海事論壇”(Oil Companies International Marine Forum)的縮寫,該組織制訂的“船對船輸送規(guī)則”推薦采用當(dāng)量載重量C來計算接觸能量和選用靠球尺度:
(6)
式中:A、B為相靠兩船的載重量(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
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) | 有效運動能量 (kJ) | 靠球尺寸 (D×L) |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
| | | | |
| | | |
| | | |
標準配置:每舷配備4只靠球
表9為油船靠泊碼頭時,距船艏L/4處的沖撞能量(kJ)計算值??蓳?jù)此沖撞能量來選擇靠球,一般要求單只靠球能吸收全部沖撞能量。其他類型船舶可供參考。
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 |
| 0.12 | 0.15 | 0.18 | 0.20 | 0.25 | 0.30 | 0.40 |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |