阅读说明：本技术 一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船 (novel ore carrier with rhombus cargo hold structure ) 是由 郑金伟 莫中华 周旭 何金伟 陆明锋 周兰喜 时玉华 于 2019-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船,包括上甲板、外板和外底板,货舱内部设置双壳构造的菱形货舱,所述菱形货舱主要由顶边垂向列板、顶边斜板,舷侧边板、底部斜板及内底板构成,菱形货舱顶部设置货舱口,所述货舱口高于船体上甲板,货舱口上设置进料口,所述菱形货舱底部开设若干个污水井；菱形货舱的货舱容积根据铝矾土或铁矿石密度进行设定。本发明采用了特殊双壳构造的菱形货舱结构,该新型的货舱结构形式提高了货舱容积同铝矾土的匹配性,有效减少了货舱亏舱,减少了货物可移动的空间,降低了因货物移动货物液化给船舶带来的安全危害。(the invention discloses a novel ore carrier with a rhombic cargo hold structure, which comprises an upper deck, an outer plate and an outer bottom plate, wherein a rhombic cargo hold with a double-shell structure is arranged in the cargo hold, the rhombic cargo hold mainly comprises a top edge vertical strake, a top edge inclined plate, a side board, a bottom inclined plate and an inner bottom plate, a cargo hold opening is arranged at the top of the rhombic cargo hold, the cargo hold opening is higher than the upper deck of a ship body, a feed inlet is arranged on the cargo hold opening, and a plurality of sewage wells are formed at the bottom of the rhombic cargo hold; the cargo tank volume of the rhombic cargo tank is set according to the density of bauxite or iron ore. The invention adopts the diamond-shaped cargo hold structure with a special double-shell structure, and the novel cargo hold structure improves the matching property of the cargo hold volume and bauxite, effectively reduces the cargo hold shortage, reduces the movable space of the cargo and reduces the safety hazard to the ship caused by the liquefaction of the cargo moving.)

一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船

技术领域

本发明涉及特种专用散货船技术领域，具体涉及一种用于运输铝矾土/谷物等轻质散货且具有菱形货舱结构的新型矿砂船。

背景技术

中国作为最大的电解铝生产国，产量占全球一半以上。铝矾土作为电解铝和氧化铝等铝产品的基础原料，中国储量仅占全球的2.96％。巨大的需求使中国对铝矾土的进口依存度高达50％以上。据海关统计：2017年，中国共进口6855万吨铝土矿，同比增长33％。预计未来几年，高速增长势头还保持，每年将有近亿吨优质铝矾土通过船运到达中国。这必将对铝矾土运输船的研发和新船市场产生重大影响。

目前，运输企业主要采用传统散货船承担铝矾土相关运输任务。对于使用传统散货船运输铝矾土，铝矾土运输过程中可能会液化造成船舶损害而进一步导致人员伤害。2015年1月曾发生运输铝矾土的巴哈马旗Bulk Jupiter轮倾覆沉没，造成18人遇难的事故。事实上，“货物液化”已成为干散货安全运输的最大威胁。过去几年里，因货物液化已造成80多名海员的伤亡。

事故船舶调查分析报告显示：传统散货船在货舱构造形式设计上与铝矾土货物特性匹配不足。传统散货船的横剖面大多采用单舷侧结构，相比较矿砂船宽大的双舷侧结构，货物移动到舷侧后，储备浮力不足易导致稳性丧失而船舶倾覆；此外，因传统散货船要兼顾到轻质货物的运输(密度小于1.0kg/m3)，设计的货舱容积比较大。而铝矾土的密度通常在1.5kg/m3左右，导致传统散货船载运铝矾土时亏舱比例高，满载时舱容利用率仅60％左右，雨天货物湿度超标时，过大的货舱空间易于造成货物液化，发生事故。除上述潜在安全隐患外，因传统散货船不是专用的铝矾土运输船，在货物装卸效率、操作便利性也存在不足。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船，包括货舱，所述货舱包括上甲板、外板、外底板及内部的菱形货舱结构，其创新点在于：所述菱形货舱主要由顶边垂向列板、顶边斜板，舷侧边板、底部斜板及内底板构成，所述菱形货舱顶部设置货舱口，所述货舱口高于船体甲板；所述顶边垂向列板具有深度f，所述货舱口的开口宽度为b，所述货舱口高于船体上甲板的距离为j，所述内底板平直宽度为g，所述f与g分别满足：f≥b×tan(ψ)-j，其中Ψ为船舶横摇时，货物表面与水平面形成的夹角；所述顶边斜板与水平面夹角为ɑ≥30°；所述底部斜板与水平面夹角为β≥60°。

进一步的，所述ɑ取值为30°～40°。

进一步的，所述β取值为60°～70°。

进一步的，所述Ψ取值为10°～25°。

进一步的，当运输货物为轻质货物时，所述Ψ在货舱满载时取值为15°。

进一步的，所述轻质货物包括铝矾土和谷物。

进一步的，所述菱形货舱外部与甲板、外板和外底板之间设置压载舱，所述菱形货舱底部与外底板之间设置空舱。

进一步的，所述舷侧边板垂直于水平面，且距离外板距离5～8m。

进一步的，所述菱形货舱底部开设若干个污水井，所述污水井的数量至少为3个。

采用上述结构后，本发明有益效果为：

1、本发明采用了特殊双壳构造的菱形货舱结构，该新型的货舱结构形式提高了货舱容积同铝矾土的匹配性，有效减少了货舱亏舱，减少了货物可移动的空间，降低了因货物移动给船舶带来的安全危害；尤其是在雨天，装载湿度超出国际固体散装货物运输规则(IMSBC CODE)所允许运输湿度限制(TML)的货物时，能减少货物的“自由液面”影响，避免大湿度货物液化所造成的危害；

2、本发明采用了宽大的双壳构造，改善了船舶横倾时的回复能力，有效增加了压载舱舱容，并为调节船舶净空高提供了更大空间；

3、本发明采用通过优化顶边斜板的倾斜角度，消除了因休止角所造成的装货空挡，提高了船舶货物稳性，进一步了提高船舶运输铝矾土的安全性；

4、本发明通过优化底部斜板角度及货舱开口宽度和内底平直宽度的比例，与传统散货船相比，减少了扫舱面积，有效提高铝矾土的装卸货效率；

5、采用本发明所开发的铝矾土专用运输船具有“专业、安全、高效”的特点，该开发船型不仅可装运普通的铝矾土，也可装运湿度超标条件下的铝矾土，并对谷物、铁矿石得装运也有良好的兼运性，将成为新型铝矾土、谷物、铁矿石兼用运输船的发展方向。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中压载舱和空舱布置示意图。

附图标记说明：

1上甲板、2外板、3外底板、4菱形货舱、5顶边垂向列板、6顶边斜板，

7舷侧边板、8底部斜板、9内底板、10货舱口、11舱口盖、12污水井、

13压载舱、14空舱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参看图1-2，一种具有菱形货舱结构的新型矿砂船，包括甲板1、外板2和外底板3，内部设置双壳构造的菱形货舱4，菱形货舱4主要由顶边垂向列板5、顶边斜板6，舷侧边板7、底部斜板8及内底板9构成，菱形货舱4顶部开设置货舱口10，货舱口10高于船体甲板设置，货舱口10上设置舱口盖11，菱形货舱底部开设若干个污水井12；菱形货舱4的货舱容积根据铝矾土密度进行设定；顶边垂向列板5具有深度f，货舱口10的开口宽度为b，货舱口10高于船体甲板的高度为j，内底板9平直宽度为g，f≥b×tan(ψ)-j，其中Ψ为船舶横摇时，货物表面与水平面形成的夹角；顶边斜板6角度ɑ大于铝矾土的休止角度，ɑ为30°～40°，底部斜板8倾斜角度β为60°～70°。

所述ɑ与铝矾土堆积时的固有特性值有关，且此固有特性值在不同湿度、产地等稍有差别，取值为30°～40°。为了保证顶边斜板处不会产生堆积空隙，因此ɑ取值大于该固有特性值。

具体的，菱形货舱4的货舱容积根据铝矾土体积进行设定，可以开发出适合不同铝矾土货物密度的货舱容积，使货舱容积与铝矾土具有更好的匹配性；顶边斜板6倾斜角度按照常见铝矾土休止角度进行设计，顶边斜板6角度ɑ为30°～40°，ɑ大于铝矾土的休止角度；底部斜板8倾斜角度β为60°～70°，减少卸货时底部斜板上的货物残留，使得底部斜板上的货物能自动滑落，避免人工清扫；内底板9的宽度g接近于货舱口10的宽度，通常确保货舱内底平面在抓斗操作范围内，减少扫舱工作量，提高卸货效率。

本实施例中，Ψ取决于货物的特性，该特性包括液化率、粘性等，Ψ能够确保货物表面处于货舱口10区域内，减少货物移动力矩、提高船舶的稳性，Ψ取值为10°～25°，当运输货物为铝矾土或谷物时等轻质散货时，所述Ψ取值为15°，以降低货物液化对船舶稳性带来的影响。

本实施例中，菱形货舱4外部与甲板1、外板2和外底板3之间设置压载舱13，菱形货舱4底部与外底板3之间设置空舱14。空舱14供压载管线布置、设备维护及人员通行使用。

本实施例中，舷侧边板7垂直于水平面，且距离外板2距离5～8m，以保证规范要求、压载舱容积、结构强度和施工建造的要求。

本实施例中，污水井12的数量至少为3个，以保证及时排水，防止积水和货物液化现象的发生。

本发明针对现有技术中所阐述的采用传统散货船运输铝矾土的不足点，在深入调研铝矾土营运企业现状的基础上，根据新测定的铝矾土货物密度及休止角度，重新构造了货舱横剖面构造形式、重新根据铝矾土货物特性匹配了货舱容积、重新设计了顶边斜板角度、底边斜板的倾斜角度，以减少装货空挡。优化了顶边垂向列板的深度，确保货物液化后，“自由液面”及货物移动均在货舱开口区域内，以降低“自由液面”影响及减少货物移动距离、提高运输船的稳性；优化货舱开口大小、及内底板平直宽度，并保证内底板平直宽度接近于货舱开口的宽度，以减少扫舱工作量，提高装卸便利性；并在货舱内底增加了污水井的数量，以提高了排水能力。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。