广东省船舶检验局内河自卸砂船稳性补充衡准要求

浅谈内河自卸砂船水槽积水

自由液面影响的计算

□广东海事局陈新辉

摘要：分析内河自卸砂船水槽积水自由液面影响，提出水槽积水自由液面影响的简易计算方法。

关键词：内河自卸砂船水槽自由液面计算

1 引言

内河自卸砂船砂舱底均设有水槽，水槽范围贯穿整个货舱区域。自卸砂船装湿砂时，货砂沥出的水积聚在水槽中，因此自卸砂船必须考虑水槽积水自由液面对初稳性高度和复原力臂曲线的影响。下面就水槽积水自由液面影响的计算作些探讨。

2 水槽积水自由液面影响的计算误区

自卸砂船典型结构型式如图1所示。

图1

目前，设计者往往采用现行《内河船舶法定检验技术规则》（以下简称《法规》）第6篇附录Ⅱ的方法（IMO推荐方法）计算水槽积水自由液面影响。其自由液面横倾力矩Mθ计算为：Mθ=9.81VbρΚ（C b）1/2 C b＝V/blh

b-水槽宽度，l-水槽长度，h-水槽积水形成的自由液面计算高度，一般取液位报警装置安装高度，V-自由液面计算高度以下的水槽容积，ρ＝1，Κ-系数，按水槽的b/h值和横倾角θ确定。

分析：自卸砂船水槽结构型式相对特殊，是没有顶盖的非封闭性舱柜。但当船舶横摇达到一定角度时，水槽积水会溢出水槽，流上平台而使计算自由液面横倾力矩的舱柜大于水槽宽度。而《法规》中的液体舱柜是指封闭性的舱柜，不管船舶如何横摇，舱柜液体都不会溢出舱柜。

结论：自卸砂船水槽不属于《法规》所指的液体舱柜，故不宜采用IMO推荐方法计算水槽积水自由液面影响。宜采用修正重心高度方法或详细计算方法计及水槽积水自由液面影响。

3 水槽积水自由液面影响的简易计算方法

采用修正重心高度的方法和详细计算方法计及水槽积水自由液面影响，计算复杂，工作量大，且容易出错。下面推荐水槽积水自由液面影响的简化计算方法》。

《法规》液体舱柜的含义是：船舶横摇时，舱柜中的液体不溢出舱柜。现假设：水槽积水在船舶横摇达到进水角而不溢出水槽，即在液面倾斜最大高度位置设置了一个无形的舱盖，此时可将水槽当作舱柜考虑。船舶横摇达到进水角以后，水槽积水溢不溢出水槽已没有实际意义，故不再讨论。

经上述假设后水槽可当作舱柜考虑，但仍不能直接采用IMO 推荐方法计算水槽积水自由液面影响。通过武汉规范研究所《船舶静力学计算及稳性衡准系统V4.0》计算机软件，用详细计算方法和IMO推荐方法计算比较，见表1。

水角在10～20度之间，一般不大于20度，故横倾角算至20度止。并假设水槽积水计算高度为0.3m。

2．从计算比较可看出，在0到10度船舶初稳性范围内，详细计算方法（Ⅰ）与IMO推荐方法（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）计算出自由液面对复原力臂修正值几乎相等。

3．在有效横倾角（20度）内，详细计算方法（Ⅰ）计算出自由液面对复原力臂修正值与IMO 推荐方法（Ⅲ）非常接近，略小。此时，IMO推荐方法舱柜高0.75m为积水计算高0.3m 的2.5倍。

可见当采用IMO推荐方法计算时，水槽自由液面舱柜最大高

度h取水槽积水计算高度的2.5倍，水槽自由液面横倾力矩Mθ

值与采用详细计算方法得出的Mθ值基本一致。

结论：当水槽积水在船舶横摇达到进水角而不溢出水槽时，

可采用IMO推荐方法计算，但自由液面舱柜最大高度h应取水槽

积水计算高度（液位报警装置安装高度）的2.5倍。此时自由液

面横倾力矩Mθ计算公式为：

Mθ=9.81VbρΚ（C b）1/2 C b＝V/blh

b-水槽宽度，l-水槽长度，h-水槽积水形成的自由液面计算

高度的2.5倍，V-水槽积水自由液面计算高度2.5倍以下的水槽

容积，ρ＝1，Κ-系数，按水槽的b/h值和横倾角θ确定。

若水槽积水在船舶横摇达到进水角溢出水槽时，应采用修正

重心高度方法或详细计算方法计及水槽积水自由液面影响。判断

水槽积水在船舶横摇达到进水角时是否溢出水槽的简易方法：当H＜h＋（b/2）tgθ时，水槽积水溢出水槽；

当H≥h＋（b/2）tgθ时，水槽积水不溢出水槽。

H-水槽形状高度，h-水槽积水形成的自由液面计算高度，b-水槽宽度，θ-进水角。

4 结论

内河自卸砂船水槽的特殊性，不宜直接采用IMO推荐方法计算水槽积水自由液面影响。当水槽积水在船舶横摇达到进水角而不溢出水槽时，可采用本文提出的简易计算方法。■

参考文献：

[1] 中国海事局.内河船舶法定检验技术规则（2004）及2007年修改通报

[2] 中国船级社武汉研究规范所.船舶静力学计算及稳性衡准系统V4.0软件