充气橡胶护舷靠球的选用选型和参考案例

jimosea

目前选择充气靠球的主要依据是吸收能量的大小。船舶接岸时的冲撞能量可根据船舶的质量与接岸速度计算出来（参阅表9）。而充气护舷吸收能量的大小主要取决于靠球的直径D和长度L以及初充气压力P0的大小。表1是充气橡胶护舷靠球的吸收能量数据。按表1选用靠球的尺度，以一只靠球能全部吸收冲撞能量为原则。若船舷的一侧悬挂2到4个靠球，则安全的保障性更高。靠球的直径也不宜选用过大。过大的靠球直径会使船舷侧与码头间的间隙增加，不利于人员的上下和货物的装卸作业。中小型船舶的使用实例见表3所示。

   中小型船舶使用靠球的实例

船的吨位与种类	选用靠球的尺寸（D×L）
100～200吨渔船	0.5×1.0～1.0×1.5
300～500吨拖网船	1.2×2.0～1.5×2.5
1 000吨拖网船	1.5×2.5～1.7×3.0
3 000吨拖网船、运输船	2.0×3.0～2.0×3.5
10 000吨北洋渔业母船	2.0×3.5～2.5×5.0

1 订货信息

靠球订货时应提供下列信息：

l 靠球的直径D和长度L

按照船舶的尺度、接舷速度以及风浪大小计算出冲撞能量，此即为靠球需要的吸收能量指标，然后来选择靠球的直径D和长度L。

l 初始内压

初始内压目前有50kPa（0.05MPa）和80kPa（0.08MPa）两种可供选择。初始内压不同，其球壁的厚度也不同。初始内压高的吸收能量也高，价格也较贵。

l 靠球的类型

I型为护套型，又可细分为轮胎型、胶垫型和绳网型等三种类型。II型为悬挂型，实为不带护套的靠球。

2  冲撞能量的计算

动力学上动能的计算公式为：

                          （1）

式中：E——冲撞能量/ kJ；

      m——质量/ t；

      v——靠泊速度/ m/s。

在船与船或船与码头相碰的情况下，还要考虑到以下被消耗掉的能量：

l 船体的旋转；

l 码头、泊墩、船体的弹性变形；

l 船体和码头之间被挤压排开水的量。

因此，上述公式在实际应用时还要乘以靠泊系数CD。

2.1  附加质量和假想质量

由于船在靠泊码头或两船并靠时，碰撞靠球后突然停下，船体附带水的质量也应计入船体的总质量中去，称为“附加质量”。

许多设计师认为附加质量等于一个圆柱体水柱的重量，该圆柱体的直径等于船体的吃水d，长度等于船长LPP，因此附加质量：

                        （2）

式中：WA——附加质量/ t；

      ρW——海水密度＝1.025 t/m3。

船舶质量即为排开水的重量，称为“排水量”，添加附加质量后的船舶质量称为“假想质量”。冲撞能量计算中的质量即为假想质量，于是有：

                           （3）

式中：WS——船舶排水量/ t。

当船舶只给出载重量或总吨位时，可按表4换算成排水量。

表4  船舶总吨位、载重量与排水量的关系

船舶类型	总吨位（G.T）	载重量（DWT）	排水量/ t
客船	1	－	1
货船	0.7	1	1.4
油船	0.6	1	1.2～1.4
矿砂船	0.6	1	1.2～1.3
集装箱船	0.6～1	1	1.4

计算实例

一艘10 000GT的油船，其载重吨＝10 000/0.6＝16667DWT

其排水量＝1.3×16667＝21 667 t

若A、B两船并靠，总的假想质量按下式计算：

                         （4）

式中mA为A船添加附加质量后的假想质量；mB为B船添加附加质量后的假想质量；mI为两船合成后的假想质量。

计算实例

    以52 500DWT原油船旁靠300 000DWT VLCC为例，计算其假想质量（表5）。

表5  假想质量算例

	A船（52 500DWT）	B船（300 000DWT）
排水量/ t
附加质量/ t
假想质量/ t
合成假想质量/ t

2.2  靠泊速度

在船对船靠泊的情况下，实践证明，两船都低速航行时情况最为有利。表6是各种吨位船舶推荐的靠泊速度，可作为冲撞能量计算的参考值。

表6  推荐的靠泊速度

船舶载重吨位	靠泊速度/ m/s
1 000DWT以下	～0.3
1 000DWT～10 000DWT	0.2～0.15
10 000DWT～50 000DWT	0.15～0.12
50 000DWT以上	0.12～0.10

2.3  冲撞能量的计算

    经过上面的推导，式（1）改写成：

                         （5）

式中：CD——靠泊系数；当两船并靠时，合成的假想质量比单船的假想质量小，本公司推荐CD =1；当船与固定码头并靠时，则推荐CD =0.5。

计算实例

仍以表5中计算得到的假想质量为例，取冲撞速度v = 0.15 m/s，CD＝1，计算冲撞能量如下：

依此冲撞能量来选择靠球尺度。查表1，可选择（D×L）2.5m×5.5m或3.0m×5.0m初充气压力为0.05MPa的靠球四只；也可以选取2.5m×4.0m初充气压力为0.08MPa的靠球四只。

7.3  根据OCIMF当量载重量选用靠球

    OCIMF是“石油公司国际海事论坛”（Oil Companies International Marine Forum）的缩写，该组织制订的“船对船输送规则”推荐采用当量载重量C来计算接触能量和选用靠球尺度：

                            （6）

式中：A、B为相靠两船的载重量（即DWT）。

按C的大小查表7选取合适的靠球尺度。

表7  按船舶载重量选取靠球尺度

载重量 （或两船当量值） / DWT	接触速度 / m·s-1	有效接触能量/ kJ	充气橡胶靠球
			D×L / m	最少数量
1 000	0.30	30	1.0×2.0	3
3 000	0.30	80	1.5×3.0	3
6 000	0.30	140	2.0×3.5	3
10 000	0.25	150	2.0×3.5	3
25 000	0.25	360	2.5×5.5	3
50 000	0.20	450	2.5×5.5	4
100 000	0.15	480	3.3×4.5	4
200 000	0.15	910	3.3×6.5	4

4  参考用例

表8是大型油船选用充气靠球参照例。

表8 大型油船选用充气靠球参照例

A船舶 （DWT）	B船舶 （DWT）	假定接舷速度 （m/s）	有效运动能量 (kJ)	靠球尺寸 （D×L）
300 000	200 000	0.15	1 230	3.3×6.5
	150 000	0.15	1 030	3.3×6.5
	100 000	0.15	781	3.3×6.5
200 000	150 000	0.15	882	3.3×6.5
	100 000	0.15	693	3.0×6.0
	85 000	0.15	618	3.0×5.0
150 000	100 000	0.15	626	3.0×5.0
	85 000	0.15	564	3.0×5.0
	50 000	0.18	573	3.0×5.0
100 000	85 000	0.17	617	3.0×5.0
	50 000	0.18	511	3.0×5.0
	40 000	0.20	544	3.0×5.0
50 000	40 000	0.20	425	2.5×5.0
	30 000	0.22	437	2.5×5.0
	20 000	0.25	443	2.5×5.0
20 000	15 000	0.27	318	2.2×4.5
	10 000	0.30	309	2.2×4.5
	5 000	0.35	253	2.2×4.5
10 000	5 000	0.35	212	2.2×4.5
	3 000	0.40	196	2.0×3.5
	1 000	0.50	127	2.0×3.0

标准配置：每舷配备4只靠球

表9为油船靠泊码头时，距船艏L/4处的冲撞能量（kJ）计算值。可据此冲撞能量来选择靠球，一般要求单只靠球能吸收全部冲撞能量。其他类型船舶可供参考。

表9  油船靠泊码头距船艏L/4处的冲撞能量（kJ）

载重吨 / DWT	假想质量 / t	靠泊速度/ m/s
		0.10	0.12	0.15	0.18	0.20	0.25	0.30	0.40
300	668	1.7	2.5	3.8	5.5	6.8	11.0	15.0	27.0
500	1 091	2.8	4.0	6.3	9.0	11.0	17.0	25.0	45.0
700	1 558	4.0	5.7	8.9	13.0	16.0	25.0	36.0	64.0
1 000	2 228	5.7	8.2	14.0	18.0	23.0	36.0	51.0	91.0
2 000	4 294	11.0	16.0	28.0	35.0	44.0	68.0	99.0	175
3 000	6 470	17.0	24.0	37.0	53.0	66.0	103	149	264
4 000	8 363	21.0	31.0	54.0	69.0	85.0	133	192	341
5 000	10 594	27.0	39.0	61.0	88.0	108	169	243	432
6 000	12 184	31.0	45.0	70.0	101	124	194	280	497
7 000	14 084	36.0	52.0	81.0	116	144	225	323	575
8 000	16 066	41.0	59.0	92.0	133	164	256	369	656
10 000	20 373	52.0	75.0	117	168	208	325	468	832
12 000	23 851	61.0	88.0	137	197	243	380	548	974
15 000	29 493	75.0	108	169	244	301	470	677	1 200
17 000	33 056	84.0	121	190	273	337	527	759	1 350
20 000	38 623	99.0	142	222	319	394	616	887	1 580
25 000	45 946	117.0	169	264	380	469	733	1 050	1 880
30 000	56 093	143.0	206	322	464	572	894	1 290	2 290
35 000	63 084	161.0	232	362	521	644	1 010	1 450	2 570
40 000	72 771	186.0	267	418	601	743	1 160	1 670	2 970
45 000	77 986	199.0	286	448	645	796	1 240	1 790	3 180
50 000	89 818	229.0	330	516	742	917	1 430	2 060	3 670
60 000	104 300	266.0	383	599	862	1 060	1 660	2 390	4 260
65 000	114 637	292.0	421	658	948	1 170	1 830	2 630	4 680
70 000	122 108	312.0	449	701	1 010	1 250	1 950	2 800	4 980
80 000	136 972	349.0	503	786	1 130	1 400	2 180	3 140	5 590
85 000	143 359	366.0	527	823	1 180	1 460	2 290	3 290	5 850
100 000	166 004	423.0	610	953	1 370	1 690	2 650	3 810	6 780
120 000	200 083	510.0	735	1 150	1 650	2 040	3 190	4 590	8 170
150 000	251 896	643.0	925	1 450	2 080	2 570	4 020	5 780	10 280
200 000	327 735	836.0	1 200	1 880	2 710	3 340	5 230	7 520	13 380
250 000	401 268	1 020	1 470	2 300	3 320	4 090	6 400	9 210	16 380
330 000	548 670	1 400	2 020	3 150	4 530	5 600	8 750	12 600	22 390
370 000	627 016	1 600	2 300	3 600	5 180	6 400	10 000	14 400	25 590
480 000	795 540	2 030	2 920	4 570	6 580	8 120	12 680	18 260	32 470