[发明专利]一种用于海运陶土运输的专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及海运领域，具体涉及一种用于海运陶土运输的专用设备。

背景技术

陶土作为易流态化散装固体的类货种之一。既不具有显著的代表性特征，也没有很高的经济效益。其作为低成本、易流态化散装固体运输货物的典型代表，也是我们所忽略的。2005年的“铭扬州178”事故、2009年的“鑫碧海27”事故、2010年的“惠盈168”事故等无不历历在目。

陶土运输的危险性主要表现在陶土含大量水分，在船舶航行过程中，因船舶的颠簸振动，水分逐步渗出，货物表面处于可流动状态。在船舶摇摆时会流向一舷侧，但在回摇时却不能完全流回，导致船舶横倾。如果处置不及时、不妥当，随时有倾覆的危险。

随着《水路运输易流态化固体散装货物安全管理规定》的颁布，1988年4月由交通部颁布的《海运精选矿粉及含水矿产品安全管理暂行规定》被废止。但是关于船舶运输易流态化散装固体货物时的含水量标准，《海运精选矿粉及含水矿产品安全管理暂行规定》第九条规定，“适运含水率不超过8%的标准”。

发明内容

为了弥补以上技术的不足，本发明提供了一种用于海运陶土运输的专用设备，其特征是将包装缓冲理论、隔振理论和仿生学原理引入设备的设计中，为设备提供了理论基础。本发明具有如下特征：⑴一种可移动的围闭防移分隔设备；⑵该设备轻便一般起重设备即可起落；⑶该设备有助于提高船舶在运输陶土时的稳性，减缓陶土易流态化速度；⑷该设备有助于减缓舱内陶土可能流动所产生的潜在横倾力矩，并维持在安全范围内；⑸该设备自身结构所能承受的冲力符合设计安全标准并达到最优化设计尺度，尽可能地降低其成本提高其实用性；⑹设备主要由钢材制成。

设计理论

缓冲包装技术是研究在物流中将包装产品破损减少到最低程度，所需采用的防护包装理论与方法。其目的在于保护好产品，使其在流通过程中不致于遭受外力的作用而损坏，使作用在产品上的外力，在产品所能承受的范围内。该理论的主要研究方向是对抗振材料研究和抗振特性分析。

对于海上运输陶土来说，考虑到船舶受到来自多个自由度的影响，货物随船振动，故采用多自由度分析法进行振动特性分析。根据船舶航行经验，船舶纵稳性较大，横稳性较低，一般只考虑船舶的横稳性。大量的统计数据表明，船舶横摇的振动频率也远大于在纵向上的振动频率。为了最大程度发挥专用设备结构上的有效性，初步确定设备采用仿生技术学里的蜂窝型缓冲包装结构。

隔振理论按照振动干扰来源的不同可分为主动隔振与被动隔振，运输陶土的专用设备防振设

计属于后者，即采取一定的隔振层，吸收由于船舶自身产生的振动，以达到减小或消除振动的影响，并减缓陶土易流态化的速度。

在流动的液体中，液体的粘性在受到力的作用时，能吸收振动和冲击能量，从而减小传递到货物上的加速度。陶土较一般的液体具有更大的粘性。这将有利于降低其横移加速度；另一方面，陶土不具有液体那样的连通特性，故不需要考虑其被设备分隔时设备是否水密。

包装设计形式大致可以分为两类：

1、缓冲设计一般防破损的运输包装常以缓冲为主进行设计

2、减振设计当产品精密度高、脆值低，在共振时易发生破损或长期运输受振，产品易产生疲劳损伤，或产品在运送中因振动而引起表面同容器或填料相互摩擦，使产品表面产生擦伤或剥落、或因振动使某些粘稠体的产品变稀变质时，减振防振具有了更重要的意义。

从实际出发，将两种设计原理组合，并引入到专用设备的设计中。

陶土运输专用设备可行性分析

基本稳性论证

《法定规则》对船长20M及以上的排水型近海和沿海航区海船（除帆船、机帆船、非营业游艇外）分别给出了其完整稳性的基本要求和特殊要求的规定。规定经自由液面修正后，船舶稳性在所核算装载状况下，必须同时满足四项基本衡准要求，按照《法定规则》对专用设备装载后的船舶稳性进行论证。

1、初稳性高度是衡量船舶初稳性的主要指标

2、复原力臂校核

3、极限静倾角校核

4、稳性衡准数校核

综合上述计算结果，因为同时满足四项基本指标要求，所以船舶在装载专用设备时，船舶稳性满足我国《法定规则》，即专用设备本身符合船舶稳性要求。

由于陶土的易流态性和粘性，在运输过程中容易发生复杂的变化，因此采用求取最大允许适运值的方法，对船舶初稳性进行论证，即论证其临界状态的初稳性。

对陶土运输现状进行分析，并结合实际情况指出当前的防范措施存在的不足，提出陶土专用设备的初步构想。在充分分析易流态散装固体和陶土的特性的基础上，将包装缓冲理论、隔振理论和仿生学原理引入设备的设计中，为初步设计提供了理论基础。为了论证设备的有效性，按照2010版《法定规则》对船舶的基本稳性和临界初稳性进行了论证，论证结果符合衡准标准要求，论证表明专用设备对提高船舶稳性，降低陶土易流态化风险有明显的作用。