散货船装载计算软件的开发与应用

第27卷　第2期大连海事大学学报V o l.27,N o.2 2001年5月Journa l of Da l i an M ar iti m e Un iversity M ay,2001文章编号:100627736(2001)022*******散货船装载计算软件的开发与应用Ξ史国友,洪碧光,贾传荧(大连海事大学航海学院,辽宁大连　116026)摘要:在分析散货船装载计算过程的基础上,以W indow s为操作系统,采用V isual C++和M S2A CCESS开发出散货船装载计算软件,该软件具有开发工具先进、界面友好、操作简单、功能齐全的特点.可进行船舶总纵强度的计算与校核,船舶稳性计算与校核及散装谷物稳性的计算与校核,可通过实测六面吃水计算船舶实际排水量及装货量,也可根据原装载手册中切力曲线自动推导空船重量.关键词:散货船;装载计算软件;纵强度;稳性中图分类号:U664.158 文献标识码:A在没有配备装载计算机的散货船上,船舶驾驶员往往采用表格的形式进行装载计算,将复杂的计算过程分解到一张张表格上,然后在相应的单元格里填写对应的数据,最后进行简单的加减运算.当然,如果填写错误,则重新填写相应的表格.此过程看似简单实则非常繁杂,稍一不慎就会出现较大的误差或严重的错误.本文开发的装载计算软件,参考了国内外多家公司的相关资料,考虑到航海人员的习惯,具有可视化图形界面和操作简单、功能全面的特点,而且已被中国船级社认可并在多艘散货船上安装使用.本文将以“SU KA”号船为例进行论述.1　船舶资料处理装载计算软件所涉及到的船舶资料包括(但不限于下列资料):船舶总布置图、静水力曲线图或静水力曲线表、邦戎曲线图或邦戎曲线表、稳性交叉曲线图或稳性交叉曲线表、空船重量分布表或曲线图或切力曲线、进水角曲线、舱容曲线图等.所有数据均存放在A CCESS 数据库LOAD.M DB中.其中静水力曲线表由d m、D S PL、L CB、L CF、T KM、T P C、M CT七个字段构成;邦戎曲线表由站号、吃水、面积构成,其中站号用到尾柱的距离表示;稳性交叉曲线表由吃水、横倾角和形状稳性力臂三个字段构成;空船重量分布表由w、x a、x f、L CG四个字段构成,其中w为距尾柱距离在x a和x f之间的空船重量,x a为单元空船重量的后端距尾柱的距离,x f为单元空船重量的前端距尾柱的距离且x f>x a,L CG为单元空船重量的重心到尾柱的距离;还有其他一些数据表在此不再一一细述.Ξ收稿日期:20012032281作者简介:史国友(19692),男,安徽桐城人,讲师,主要从事航海技术的研究1船舶资料处理是将船舶资料按一定的格式直接由软件的输入界面输入数据库中或由按一定格式保存的数据文件经软件转换导入数据库.船舶资料中的曲线基本上是连续光滑的,但在船舶资料处理过程中,难免出现失误,导致跳跃数据点发生.本软件可以有选择地显示某条数据曲线,如发现跳跃数据点,用鼠标拾取该数据点并进行编辑.2　船舶完整稳性和吃水的核算[1～3]船舶稳性包括静稳性和动稳性.静稳性通常分为初稳性和大倾角稳性两部分.船舶完整稳性的核算请参阅《I M O 稳性规则》及其他文献.船舶排水量、吃水、吃水差、船舶重心纵向坐标及船舶首尾吃水的计算公式如下:∃=∑O bj i w ;d e =d m +x f t L B P ;t =∃(x g -x b )100M T CX g =[∑(O bj i w ×O bj i x )] ∃d F =d m +12L B P -x f L B P ×t ;d A =d m -12L B P +x f L B P ×t式中,∃为船舶排水量;O bj i 为船舶装载状态数据表中的记录对象;O bj i w 为货物重量;O bj i x 为重心纵向坐标(i =1,2,3,…).吃水差对于船舶操纵性、快速性、适航性和抗风性能都有关系.船舶航行时一般都要求有一定的尾倾.对于远洋船舶的首吃水及平均吃水应满足如下要求:(1)当L B P ≤150m 时,d f m in ≥0.025L B P ,d m m in ≥0.02L B P +2;(2)当L B P >150m 时,d f m in ≥0.012L B P +2,d m m in ≥0.02L B P +213　纵强度校核[4][5]纵强度校核是把计算的船舶弯矩和剪力与许用弯矩和剪力比较,看计算结果是否在许用值范围内.为了计算作用在船体梁上的弯矩和剪力,必须首先计算重力和浮力沿船长的分布.设重量分布曲线为p (x ),浮力分布曲线为b (x ),载荷曲线为q (x ),剪力曲线为N (x ),弯矩曲线为M (x ),则q (x )=p (x )-b (x ),N (x )=∫x 0q (x )d x ,M (x )=∫x0N (x )d x 3.1　重量曲线的计算船舶在某一计算状态下,描述全船重量沿船长分布状况的曲线,称为重量曲线.在手工计算中,通常将船舶重量按20个理论站距分布,每个理论站距内的重量可以认为均匀分布.在本软件中,以尾柱为坐标原点,向前向后每隔1m 取一站点,直至船舶的最首和最尾.在“SU KA ”船中共有257个站点,用W eigh tD istribu (257,2)表示257行2列的重力分布表,该表的第一列为站号坐标,第二列为相应站点处的重力分布即荷重强度(单位长度的重量).同样用BuoyD istribu (257,2)表示257行2列的浮力分布表.设某项局部重量为p ,其重心距尾柱的距离为x g ,分布范围的前端距尾柱的距离为x f ,且p 在此处的分布为p f ,后端距尾柱的距离为x a ,且p 在此处的分布为p a ,以尾柱为坐标原点建立坐标系如图1所示,OX 轴指向船首.23大连海事大学学报第27卷　图1　重量的梯形分布法记X i =W eigh tD istribu (i ,0),i =0,1,…,256,对于x i和x i +1间的单元重量记入W eigh tD istribu (i +1,1)中,由于x i +1-x i =1,其间的单元重量和重量分布是相等的.对此项重量在分布范围内用梯形分布代替实际分布,利用静力等效原理,其前后端的荷重强度为p f =2p l (3a l -1),p a =2p l(2-3a l )a =x g -x a ,l =x f -x a 假如x i <x a <x i +1<x i +2<x f ,且相应坐标处的分布记为p i p a p i +1p i +2p f ,则分布范围内任意站点的重量分布为p i +1=p a +x i +1-x a x f -x a (p f -p a ),p i +2=p a +x i +2-x a x f -x a (p f -p a )W eigh tD istribu (i +1,1)=0.5(p a +p i +1)(x i +1-x a )(x i +1-x i ) =0.5(p a +p i +1)(x i +1-x a )W eigh tD istribu (i +2,1)=0.5(p i +1+p i +2)(x i +2-x i +1)(x i +2-x i +1) =0.5(p i +1+p i +2) 各单元重量按上述方法计算,并在各站点叠加,最后得到总的重量分布曲线.3.2　平衡位置及浮力曲线的计算船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线称为浮力曲线.记船舶的总重量为W ,其重心纵向坐标为x g ,总浮力为B ,其浮心纵向坐标为x b ,船长为L ,如果平衡计算满足(W -B ) W ≤(0.1～0.5)◊(x g -x b ) L ≤(0.05～0.1)◊则可认为船舶已处于平衡状态,否则需进行纵倾调整,直至满足.设船舶的水线面的面积为A ,船舶平均吃水为d m ,进行纵倾调整后的首尾吃水第一次和第二次近似值为R =100M T C L B P W ,A =T P C(100Θ)d f 1=d m +L B P 2-x f x g -x b R ,d a 1=d m -L B P 2+x f x g -x b R d f 2=d f 1+(W -B 1)ΘA +L B P 2-x f x g -x b 1R d a 2=d a 1+(W -B 1)ΘA +L B P 2+x f x g -x b 1R 式中,B 1、x b 1为纵倾调整后的总浮力和浮心的纵向坐标.在新的平衡水线下,首尾吃水分别为d f 2、d a 2,记任一站点处的吃水和水线下的横截面的面积分别为d i 、A i ,则,d i =x i (d f 2-d a 2) L p p +d a 2,A i 可由邦戎曲线线形内差求得.最后求得浮力分布为BuoyD istribu (i +1,1)=0.5Θ(A i +A i +1)(x i +1-x i )(x i +1-x i ) =0.5Θ(A i +A i +1)有了重力和浮力分布曲线后就很容易计算各站点处的剪力和弯矩,以“S U KA ”号散货船为例,其主尺度为L p p =239.7m ,L oa =253.9m ,B =32.20m ,该船在某装载状态下的计算结果如图2所示.33第2期史国友,等:散货船装载计算软件的开发与应用 图2　纵强度校核4　结论本文开发的装载计算软件采用W indow s 为操作系统,V isual C ++为开发工具,M S -A CCESS 作为数据库,具有船舶总纵强度的计算与校核、船舶稳性计算与校核等多种功能.由于篇幅限制,在此不一一介绍.在软件开发过程中,作者参考了国内外多家公司的相关资料,考虑到航海人员的习惯,开发出具有可视化图形界面、操作简单且功能较为全面的装载计算软件.该软件已被中国船级社认可并在多艘散货船上安装使用,用户反映良好.参　考　文　献:[1]　盛振邦.船舶静力学[M ].北京:国防工业出版社,1984.11,3521561[2]　咸培林.船舶水动力学[M ].上海:上海交通大学出版社,1997.12851[3]　刘世林.船舶货运[M ].大连:大连海事大学出版社,1998132421[4]　王杰德.船体强度与结构设计[M ].北京:国防工业出版社,1995.4,72411[5]　扬代盛.船体强度与结构设计[M ].北京:国防工业出版社,1986.12501D evelopm en t and appl ica tion of bulk sh ipload i ng ca lcula tion sof twareSH I Guo 2you ,HON G B i 2guang ,J I A Chuan 2ying(N av ig a tion Colleg e ,D alian M ariti m e U n iv .,D alian 116026,Ch ina )Abstract :T h is softw are is develop ed by V C ++and M S 2access database on w indow s p latefo r m ,w h ich is characterized by advanced develop ing too ls ,friendly in terface and easy operati on .It’s functi on s include the calcu lati on and check ing of sh i p stab ility and longitudinal strength and bu lk grain stab ility ,the calcu lati on of sh i p factual disp lacem en t and loading cargo by the m easual draft in fo re ,aft and m idsh i p ,the au to 2calcu lati on of ligh t sh i p w eigh t distribu ti on by the shear fo rce cu rve in loading m anual and p rin ting .Key words :bu lk sh i p ;loading calcu lati on softw are ;longitudinal strength ;stab ility 43大连海事大学学报第27卷　。