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33
钢丝绳(第一次使用)
80
钢丝绳(重复使用)
30
钢带(第一次使用)
70
链条
2.衡准表达式
当纵滑主动力Fx<纵滑约束力[Fx],货件不会产生纵向移动;
当横滑主动力Fy<横滑约束力[Fy],货件不会产生横向移动;
当横翻主动力矩My<横翻约束力矩[My],货件不会产生横向倾覆。
同时满足以上条件时,系固方案符合要求。
3.主动力和主动力矩的确定
1)主动力的确定
由公式(2-1)可知,货件所受纵向力Fx、横向力Fy和垂直力Fz为:
(2-4)
(2-5)
(2-6)
Fix、Fiy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的惯性力,kN;
Fwx、Fwy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的风压力,kN;
Fsx、Fsy——分别为上甲板货件纵向、横向所受的波溅力,kN。
①惯性力
的计算
(2-7)
(2-8)
(2-9)
m——货件质量,t;
ax、ay、az——分别为货件所在位置的纵向、横向和垂向加速度,m/s2。
(2-10)
(2-11)
(2-12)
aox、aoy、aoz——分别为货件在不同位置时的纵向、横向和垂向基本加速度(见表2-2);
K1——船长及航速修正系数(见表2-3);
K2——船宽与初稳性高度比修正系数(见表2-4)。
表2-2基本加速度
垂向货位
横向加速度aoy(m/s2)
纵向加速度aox(m/s2)
上甲板高位
7.16.96.86.76.76.86.97.17.4
3.8
上甲板低位
6.56.36.16.16.16.16.36.56.7
2.9
二层舱
5.95.65.55.45.45.55.65.96.2
2.0
底舱
5.55.35.15.05.05.15.35.55.9
1.5
纵向货位
(距船尾)
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9L(船长)
垂向加速度
aoz(m/s2)
7.66.25.04.34.35.06.27.69.2
注:
上表所列基本加速度值的条件为:
无限航区;
全年航行;
25天一个航次;
船长为100m;
服务航速为15kn;
B/GMo≥13。
表2-3与船长(L)和航速(V)有关的K1修正系数
L(m)
V(kn)
60
90
100
120
140
160
180
200
9
1.20
1.09
1.00
0.92
0.85
0.79
0.70
0.63
0.57
0.53
0.49
12
1.34
1.22
1.12
1.03
0.96
0.90
0.72
0.65
0.60
0.56
15
1.49
1.36
1.24
1.15
1.07
0.89
0.80
0.73
0.68
18
1.64
1.37
1.27
1.18
1.10
0.98
0.82
0.76
0.71
21
1.78
1.62
1.38
1.29
1.21
1.08
0.83
0.78
24
1.93
1.76
1.50
1.40
1.31
1.17
0.91
表2-4与B/GMo<13时有关的K2修正系数
B/GMo
7
8
10
11
13
1.56
1.19
1.11
1.05
1.42
1.30
1.14
1.04
二层舱
1.26
1.06
1.02
②上甲板货件所受风压力
的确定
(2-13)
(2-14)
Pw——估计风压强,取Pw=1,kN/m2;
Awx、Awy——分别为上甲板货件的纵向、横向受风面积,m2;
Awx=货宽×
货高;
Awy=货长×
货高
③上甲板货件所受波溅力
(2-15)
(2-16)
Ps——估计波溅压强,取Ps=1,kN/m2;
Asx、Asy——分别为上甲板货件纵向、横向受波溅面积,m2;
Asx=货宽×
Asy=货长×
货高(货高一般取2m以内)
实际的波溅力远大于上述计算值,上述值系指采取保护措施后的残余波溅力。
2)主动力矩的计算
(2-17)
lz——横翻力臂,即货件横向倾覆力臂,m。
为货件重心高度,一般可取货高的一半。
如图2-15所示。
图2-15货件横向倾覆力臂lz
4.约束力和约束力矩的计算
1)纵滑约束力
(2-18)
μ——货件底部与衬垫材料或船体结构之间的磨擦系数(木材与木材取0.4,钢与木材、钢与橡胶取μ=0.3,干燥的钢与钢取μ=0.1,潮湿的钢与钢取μ=0);
α——纵向系固角;
az———货件所在位置的垂向加速度,m/s2;
cs——纵向系固设备计算强度;
f——
或查表计算(见表2-5)。
如图2-16所示:
系索提供的约束力水平分量为:
即
(2-19)
图2-16f值的求取
表2-5作为μ和α函数的f值(
)
α
μ
-30
-20
-10
20
40
0.3
0.84
0.93
0.87
0.62
0.47
0.30
0.1
0.97
0.59
0.44
0.27
0.10
0.0
0.94
0.77
0.64
0.50
0.34
0.17
0.00
2)横滑约束力
(2-20)
μ——磨擦系数;
α——横向系固角;
cs——横向系固设备计算强度;
(见表2-5)。
3)横翻约束力矩
(2-21)
——稳定力臂,即货件重心至横向翻倒轴的横向距离,m。
横向对称的货件,可取底部宽度的一半。
——系固力臂,即横向翻倒轴至各系索的垂直距离,m。
如图2-17所示:
(2-22)
图2-17系固力臂的计算
如图2-18所示:
系索提供的约束力矩为:
(2-23)
图2-18系固力臂的计算
h——系固点高度,m;
b——货物宽度,m;
α——横向系固角;
cs——横向系固设备计算强度,kN。
有鉴于此,XXXX船务有限公司组织人员于20XX年XX月XX日在XX港对“XXX”轮装载钢材的系固安全有效性进行了评估,评估采用计算评判法。
系固方案核算/计算过程如下:
1.船舶资料
船长:
115.00m;
船宽:
18.00m;
船舶航速:
11.0kn;
初稳性高度:
1.39m。
2.货物资料
垂向货位:
上甲板低位;
纵向货位:
距船尾0.75倍船长;
货物重量:
35.00t;
货物长×
宽×
高:
12×
3.5×
3.5m;
系固点高度:
2.7m;
磨擦系数:
0.3。
3.系索资料
横向加两大道钢丝系索,纵向加一大道钢丝系索,其参数为:
两道横向系索的系固角均取:
35º
纵向系索系固角取:
40º
每道横向索系的MSL均取:
132kN;
纵向索系MSL:
132kN。
要求校核典型舱面货物单元的系固强度?
解:
具体计算结果见计算表-1,-2,-3,-4,-5,-6:
计算表-1有关船舶资料表
船长L(m)
航速V(节)
船宽B(m)
GM(m)
B/GM
115.0
11.0
18.0
1.39
12.9
计算表-2有关货物资料表
垂向
货位
纵向货位(距船尾)
货物重量
(t)
货物尺度
横翻力臂
(m)
系固点
高度
货重心距支点横距(m)
磨擦系数
长
宽
高
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)=(4)/2
(6)
(7)=(3)/2
(8)
0.75
35
3.5
1.75
2.7
计算表-3有关系索数据表
系索编号
横向系索
纵向系索
左/右
系
固
角
MSL
CS
系固力臂
f
CS•f
CS•
前/后
(9)
(10)
(11)=
/1.35
(12)*
(13)
(11)×
(12)
(14)
(15)
(16)=
(15)/1.5
(17)
(16)×
1
左
132
97.8
4.22
0.99
96.8
371.4
前
93.7
2
右
(18)
(19)
(20)
合计
(左)
193.6
742.8
(右)
后
注*(12)=[(3)+(6)/tan(9)]•sin(9)
计算表-4甲板货物单元的风压力和波溅力计算表
风压力
波溅力
横向风压力
纵向风压力
横向波溅力
纵向波溅力
(21)=
(2)×
(22)=(3)×
(23)=2×
(24)=2×
42
12.2
计算表-5货物单元的加速度计算表
基本加速度
K1
K2
修正后的加速度
m(g-az)
aoy
aox
aoz
ay
ax
az
(25)
(26)
(27)
(28)
(29)
(30)=
(25)×
(28)×
(31)=
(26)×
(32)=
(27)×
(33)=
(1)×
(9.81
-(32))
6.4
6.9
0.8
1.0
5.12
2.32
5.52
150.15
计算表-6货物单元的运动情况核查表
横向移动核查
横向倾覆核查
纵向移动核查
横向移动力
Fy
横向约束力
[Fy]
合格否?
Fy<
[Fy]?
横向倾覆力矩My
横向约束力矩[My]
My<
[My]
纵向移动力
Fx
纵向约束力
[Fx]
Fx<
[Fx]?
(34)
(35)
(36)
(37)
(38)
(39)
(30)
+(21)+(23)
9.81×
(1)×
(8)+(18)
(34<(35)
?
(34)×
(5)
(1)×
(7)
+(19)
(36)<(37)
(31)
+(22)+(24)
(33)×
+(20)
(38)<(39)
245.2
296.6
合格
429.1
1269.4
100.4
138.7
对货件的系固一般要求横向左右对称、纵向前后对称,所以只需核查横向的一侧和纵向的一端即可。
但如果横向左右不对称或/和纵向前后不对称,则对横向两侧或/和纵向两端应分别予以核查。
评估结论:
经过核查,舱面货物单元的系固强度及系固方案合格。
XXXX船务有限公司
20XX年XX月XX日
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