一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统及设计方法与流程

本发明涉及一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统及设计方法，属于船舶沉浮与姿态平衡系统设计。

背景技术：

1、为实现船舶沉浮作业，设计者根据沉浮作业需求的总压载舱压排载水量，配置一定数量的压载泵实现全船压载舱内压载水的注入或排出。然而，当船舶压排载水量较大、沉浮作业时间需求较高时，对压载泵的配置能力也提出更高要求，从而导致压载泵数量多或单台体积大，压排载管路及压载舱透气管路管径大，造成船舶总重量超出设计能力及船舶布置空间紧张等问题。本发明则提出了一种可解决该问题的方案。

2、此时设计者首先可调整部分压载舱的布置位置位于设计水线之上，对设计水线以上的压载舱采用压载兼用泵注水、重力方式排水的设计方案，来缓解压载泵性能及管路系统的配置难度。船舶其他辅助系统一般会配置较多水泵，例如消防系统、海水冷却系统等，以消防系统为例，一般船舶消防系统设计要求较高，消防泵的配置数量较多，消防管路全船范围内均有布置，且沉浮作业与严峻消防作业工况不会同时开展，将消防泵兼压载使用，并借用一部分消防系统管路，既可节约总体资源，减少沉浮系统设备及管路布置需求，为船舶建造带来较大的经济效益，又有利于合理规划沉浮作业流程，例如采用预压载与快速压载分阶段作业等方式，从而大大提高沉浮作业效率。

3、因此，为解决当船舶压排载水量较大、沉浮作业时间指标要求较高时压载泵排量大或数量多、压排载管路及压载舱透气管路管径大，设备及管路布置困难等问题，本发明提出了一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统及设计方法，主要包括设计水线以上压载舱、消防或其他水注入管路系统、重力排载管路系统、压载兼用泵、阀门附件等。

技术实现思路

1、本发明是要提出一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统及设计方法，适用于船舶沉浮与姿态平衡系统或压排载系统设计，通过合理设置压载舱布置位置、一定程度上借用消防或其他系统设备及管路，从而解决因沉浮作业压排载水量需求高、作业时间指标要求高等原因造成的设备配置需求高及管路布置难度大的问题，为船舶总体设计及建造带来很大的经济效益，为压排载系统设计提供一种新的设计思路。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统，包括压载舱、消防或其他水注入管路系统、重力排载管路系统、透气管路系统，所述压载舱位于船舶设计水线以上，压载舱连接消防或其他水注入管路系统、重力排载管路系统、透气管路系统，用于实现消防或其他水注入压载、重力排载的压排载方式。

3、进一步，所述水注入管路系统由总管遥控阀、减压阀、手动阀、管端扩口及管路组成，消防或其他泵或消防或其他水总管经总管遥控阀、减压阀、手动阀及水注入总管连接支管遥控阀，支管遥控阀连接支管，支管向下延伸至舱底。

4、进一步，所述水注入管路系统的管路末端扩口贴近压载舱底部舱壁，并在压载舱内壁相应位置设置舱壁覆板；水注入总管最低处设置放泄阀及管路。

5、进一步，所述重力排载管路系统由舷侧截止止回阀、吸口或管端扩口及管路组成，吸口或扩口及管路连接排舷外截止止回阀，管路不设垂向弯曲，其最高点位于压载最低处，且在设计水线以上300mm处排舷外。

6、一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统的设计方法，包括以下步骤：

7、步骤s101：根据船舶沉浮作业需求，确定压载时间指标t1、排载时间指标t2；t1，t2单位为s；

8、步骤s102：根据船舶总体浮态稳性情况，调整或设置部分压载舱位于设计水线以上，并根据沉浮作业需求，确定设计水线以上各压载舱压载水量v1、排载水量v2；v1，v2单位为m3；

9、步骤s103：进行设计水线以上压载舱的水注入压载过程计算与校核，包括以下步骤：

10、步骤s201：校核所需兼用压载功能的消防或其他泵数量：

11、

12、其中，q1为单台消防或其他泵流量，m3/h；w0为设计水线以上压载舱总舱容，m3；w01为设计水线以上各压载舱舱容最大值，m3；

13、若所需消防或其他泵数量n超出消防或其他泵配置总数，则返回步骤s102，调整压载舱布置，进而调整v1、w0、，w 01，直至n在船舶消防或其他泵总数以内，并考虑一定余量用于日常或应急消防等其他系统使用需求；

14、步骤s202：校核消防或其他水注入总管直径：

15、

16、其中，v1为根据所选用海水管路的材质的最大限制流速，m/s，d1应根据船舶设计管路的公称直径系列进行取整，若d1大于消防或其他总管直径，则可将压载舱分成两组，相应的设置两根消防或其他水注入总管，每根消防或其他水注入总管直径为

17、步骤s203：校核各压载舱消防或其他水注入支管直径，则第m个压载舱的消防或其他水注入支管直径为：

18、

19、其中，v11m为第m个压载舱的压载水量，m3；w11m为第m个压载舱的舱容，m3；d1m应根据船舶设计管路的公称直径系列进行取整；

20、步骤s204：校核各压载舱透气管直径，则第m个压载舱的透气管直径为：

21、d1m＝1.12·d1m mm

22、若第m个压载舱的长度或宽度≥7m时，透气管路应设置两根，则单根透气管路直径为透气管直径应根据船舶设计管路的公称直径系列进行取整；

23、步骤s205：进行透气溢流阻力估算，通过调整透气管直径，将透气溢流阻力控制在3mh2o以下；

24、步骤s104：进行设计水线以上压载舱重力排载过程计算与校核，包括以下步骤：

25、步骤s301：确定各压载舱重力排载平均流速，按照舱容校核得到的第m个压载舱的重力排载平均流速为：

26、

27、其中，h1m为第m个压载舱舱顶距离基线的高度，m；h2m为第m个压载舱舱底距离基线的高度，m；

28、按照排载状态校核得到的第m个压载舱的重力排载平均流速为：

29、

30、其中，h1m’为第m个压载舱重力排载前舱内液位距离基线的高度，m；h2m’为第m个压载舱重力排载后舱内液位距离基线的高度，m；

31、步骤s302：校核各压载舱重力排水管径，则第m个压载舱的重力排水管径为：

32、

33、其中，v21m为第m个压载舱的排载水量，m3；d2m应根据船舶设计管路的公称直径系列进行取整；

34、根据以上步骤，形成船舶设计水线以上压载舱压排载系统的设计方案。

35、进一步，步骤s201中对所需兼用压载功能的消防或其他泵数量校核应取分别按压载水量、压载舱总舱容、压载舱最大舱容三种校核方式的最大值。

36、进一步，步骤s201中对所需兼用压载功能的消防或其他泵数量的修正，应直至其在船舶消防或其他泵总数以内，并考虑满足日常或应急消防或其他系统使用功能需求，留有一定余量。

37、进一步，步骤s203中对各压载舱消防或其他水注入支管直径的计算应取分别按压载水量、压载舱舱容两种计算方式的最大值。

38、进一步，步骤s205中通过不断修正透气管径，以使各压载舱透气溢流阻力满足经验值要求，即3mh2o以下，从而得到修正后透气管径。

39、进一步，步骤s302中对各压载舱重力排水管径的校核计算，应取分别按各压载舱排载水量和舱容两种校核方式的最大值，其中两种校核方式对应的平均流速，依据步骤s301中的经验公式得出。

40、本发明的有益效果是：

41、一是提出了一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统，即通过合理设置压载舱布置位置、一定程度上借用消防或其他系统设备及管路，从而解决因沉浮作业压排载水量需求高、作业时间指标要求高等原因造成的设备配置需求高及管路布置难度大的问题，为船舶总体设计及建造带来很大的经济效益，为压排载系统设计提供一种新的设计思路。

42、二是提出了一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统的基本组成，主要包括设计水线以上压载舱、消防或其他水注入管路系统、重力排载管路系统、透气管路系统等，为设计者进行不同船舶压排载系统设计提供参考。

43、三是提出了一种船舶设计水线以上压载舱压排载系统设计方法，依据该设计方法及设计流程，可以得到压载舱布置情况、压载兼用泵数量、消防或其他水注入管路系统管径、重力排载管路系统管径、重力排载平均流速、透气管路系统管径等关键设计参数，形成船舶设计水线以上压载舱压排载系统设计方案。