绞吸式挖泥船的稳性计算

GM
Mf
0.1716 c
m
式中参数见上作业状态。 表 3 作业状态和避风状态的稳性要求值 项 目 GM(m) 2.448 Mf 689.943 Mh —— Md —— Mp ——
c
7.5
(t)
219.0
3-100%燃料及备 品避风状态 4-10%燃料及备 品避风状态 5-100%燃料及备 品作业状态 6-10%燃料及备 品作业状态
2.3 绞吸式挖泥船稳性计算部分（区别于干货船） 本船为非自航箱型绞吸式挖泥船， 航行时无人， 作业时配工作人员且无泥舱， 所以配载较简单，出港和到港的排水量和吃水变化不大，这里配载情况不再作介 绍。 2.3.1 挖泥船和起重船的风压倾侧力矩 Mf 及风压倾侧力臂 lf 计算(见表 1)
M f ≥ 0.001P C i A fi Z i lf ≥
式中：
M f ——起重船承受的风压倾侧力矩，kN·m； M h ——旋转式起重机起吊荷重倾侧力矩，kN·m； M l ——船舶不对称装载倾侧力矩，kN·m；
——所核算装载情况下的排水量，t；
c ——所核算工况下起重机的极限静倾角，°；
表 6 起重船在作业状态下的稳性要求值 项 目 GM(m)
200.5
图3 最小倾覆力臂(出港) 图4最小倾覆力臂(到港)
2.3.4 稳性计算结果 结论：各计算工况中的各衡准要求值都满足《法规》要求，所以本船完整稳 性满足中华人民共和国海事局 《船舶与海上设施法定检验规则——国内航行海船 法定检验技术规则》 （2011）要求。 2.3.5 稳性和相关注意事项 在核算挖泥船的作业状态的稳性衡准时， 可通过计算得出挖泥船的最大作业 深度。所以，挖泥船挖泥作业时，应保证不超过最大作业深度。 3 结束语 本文通过实例重点介绍“浚泽”轮绞吸式挖泥船的作业稳性衡准和起重船的 作业稳性衡准核算，并对各项稳性衡准计算进行说明，对绞吸式挖泥船的稳性计 算提供重要的参考，同时对其它挖泥船和起重船的稳性计算同样有参考作用。
绞吸式挖泥船的稳性计算
尹炳能，陆醒宗 (中国船级社实业公司广州分公司，广州510235) 摘 要：本文通过实例计算，介绍绞吸式挖泥船作业状态的稳性计算。另外，还 介绍本船按起重船核算作业状态稳性。 关键词：绞吸式挖泥船；稳性；作业
Calculations for Stability of Cutter Suction Dredger
YIN Bingneng，LU Xingzong
(CCS Industrial Corp．(CCSI)Guangzhou Branch，Guangzhou 510235) Abstract：This paper introduces the stability calculations of cutter suction dredger in the working condition by an example in order，which also introduces the stability calculations of floating crane in the working condition for the vessel． Key words：Cutter Suction Dredger；stability；working； 1 概述 随着我国沿海工业和港口航道建设以及疏浚业的发展,绞吸式挖泥船的使用 已经越来越广泛。本文介绍的“浚泽”绞吸式挖泥船属于非自航式船舶，航区为 遮蔽航区。非自航绞吸式挖船体核算稳性分为航行、避风和作业三种状态，其中 航行状态的稳性校核计算较简单，按干货船航行状态核算稳性计算，本文不作详 细介绍。 2 计算实例 “浚泽”轮船舶主尺度如下： 总 长 49．50 m 船 长 36．62 m 型 宽 7．90 m 型 深 2．00 m 设 计 吃 水 1．20 m 满载排水量 219.0 t 2.1 计算说明 本船为非自航箱型绞吸式挖泥船，航行时无人，作业时配工作人员。船体为 拼装组合式的刚性结构，无泥舱，作业状态时有定位桩固定，泥沙通过排泥管由 船尾导出。本船有旋转式克令吊，除核算挖泥船的作业稳性衡准外，还需核算起 重船的作业稳性衡准。 2.2 计算工况 1-100%燃料及备品航行状态； 2-10%燃料及备品航行状态； 3-100%燃料及备品避风状态； 4-10%燃料及备品避风状态； 5-100%燃料及备品作业状态； 6-10%燃料及备品作业状态； 7-100%燃料及备品起重船作业状态； 8-10%燃料及备品起重船作业状态； 注：计算工况 1 和 2 为核算普通干货船航行状态，下文不再介绍，主要介绍 计算工况 3 至 8。
lq 1 Mh Ml lf 9.81
式中： l q ——最小倾覆力臂，m；但不计横摇影响；( l q 值见图 3 和图 4)
l f ——风压倾覆力臂，m； M h ——旋转式起重机起吊荷重倾侧力矩，kN·m； M l ——船舶不对称装载倾侧力矩，kN·m；
——所核算装载情况下的排水量，t。
A fi (m2)
Zi
(m)
(t)
Ci
Mf
(kN·m)
l f (m)
3-100%燃料及备 品避风状态 4-10%燃料及备品 避风状态 5-100%燃料及备 品作业状态 6-10%燃料及备品 作业状态 7-100%燃料及备 品起重船作业状 态； 8-10%燃料及备品 起重船作业状态；
1559
143.842
表 7 稳性衡准数 K c 计算 项 目
Kc
l q (m)
l f (m)
Mh
(kN·m)
Ml
(kN·m) ——
(t)
7-100%燃料及备品 起重船作业状态 8-10%燃料及备品 起重船作业状态
2.241
0.5368
0.0386
413.70
219.0
2.420
0.6365
0.0435
413.70
——
K
1.33 1.39
l q (m)
0.4274 0.5049
l f (m)
0.3211 0.3623
2.3.3 起重船的作业状态其它力矩计算和稳性衡准： 1）本船克令吊起吊荷重最大倾侧力矩 Mh 由起吊荷重和吊臂两部分重量产生 的倾侧力矩组成，计得 431.70 kN·m。
2）起重船在作业状态下的稳性应满足下列要求(计算值见表 6) 初稳性高度 GM： GM≥ (M f M h M l ) 0.1716 c m
2.327
712.654
——
——
——
8.9
200.5
3.030
105.667
681.600
64.000
60.184
8.2
213.8
2.825
109.133
675.600
64.000
60.184
9.6
195.3
5）横摇角θ1 和横摇自摇周期 Tθ计算(见表 4)： θ1=11.75C1 （ C2/C3） ； Tθ=B（0.7+0.08B/d）/ GM0 表 4 横摇角θ1 和横摇自摇周期 Tθ计算 项目 100%燃料及备品航 行和避风状态 10%燃料及备品航行 和避风状态 横摇角θ1 8.593 8.541 自摇周期 Tθ 5.71 5.67 C1 0.205 0.205 C2 0.505 0.519 C3 0.040 0.041 GM0 2.918 3.201
5-100%全部燃料及 备品作业状态 6-10%燃料及备品作 业状态
120
-5.113
1.134
675.600
120
-5.113
1.034
注：当 Zn 在 2/d 以下，为负值时，计得 Mh 为负值，按规范取绝对值。
2）定位桩倾侧力矩 Md Md=9.81Wbbd =64.00 kN.m 注：定位桩重量为 5.6t,定位桩重心距中纵线 1.165m。
3.077
219.0
1.00
689.943
0.3211
1559
147.504
3.099
200.5
1.00
712.654
0.3623
235
145.637
3.087
213.8
1.00
105.667
0.0504
235
149.298
3.111
195.3
1.00
109.133
0.0570
177
149.896
3.126
GM
M f Mh Md M p
0.1716 c
m
式中：
M f —风压倾侧力矩，kN·m； M h —船舶横移倾侧力矩， kN·m；
M d —定位桩倾侧力矩，kN·m； M p —排泥倾侧力矩， kN·m；
c —所核算装载情况下船舶的极限静倾角，(°)；
△—所核算装载情况下的排水量，t。 避风状态初稳性高度 GM：
kN·m
P Ci A fi Z i m 9810 式中：P——单位计算风压，Pa；
C i ——高度修正系数；
A fi
——受风面积，m2；
Z i ——受风面积 A fi 中心至所核算装载情况的水线的垂向距离，m；
——所核算装载情况下的排水量，t。
表 1 风压倾侧力矩 Mf 及风压倾侧力臂 lf 计算 项 目 P(Pa)
3）排泥倾侧力矩 Mp Mp=9.81Wpbp =60.184 kN.m 注：输泥管直径为 D=500mm,截面积为 0.196m2，输泥管长 22 米，按船东使 用要求泥沙密度取 1.3t/m3，计得 Wp 为 5.613t。输泥管形心距中纵剖线横向距 离平均值 bp 为 1.093m。
4） 挖泥船在作业状态和避风状态的稳性应满足下列要求(计算值见表 3) 作业状态初稳性高度 GM：
参考文献 [1] 中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则——国内航行海船法定检验技术 规则》 （2011）
219.0
1.00
82.950
0.0386
177
153.557
3.151
பைடு நூலகம்200.5
1.00
85.636
0.0435
2.3.2 挖泥船作业状态其它力矩计算： 1） 横移倾侧力矩Mh。 横移绞车拉力Pn=120kN, 所核算装载情况下横移绞索作用点距船舶基线的 垂向高度为Zn=-5.113m（向下）,计算见下表2： 表 2 横移倾侧力矩计算 项 目 Mh=Pn(Zn-d/2) (kN·m) 681.600 Pn (kN) Zn (m) d (m)
6）航行和避风状态的最小倾覆力臂 l q 确定(见图 1 和图 2):
图 1 最小倾覆力臂(出港) 图 2 最小倾覆力臂(到港)
7）避风状态稳性衡准数 K 确定(见表 5): 表 5 避风状态稳性衡准数 K 计算
项目 3‐100%燃料及备品避风状态 4‐10%燃料及备品避风状态
Mf
(kN·m)
Mh (kN·m) 413.70
Ml
(kN·m) ——
c
(°) 5
(t)
7-100%全部燃料及备 品起重船作业状态 8-10%燃料及备品起 重船作业状态
2.739
82.950
219.0
3.007
85.636
413.70
——
5
200.5
3）稳性衡准数 K c (计算值见表 7)
Kc