浅谈散货船强度特殊要求之（三）- 局部强度
作者：赵庆伟，周民敬
前文链接→：浅谈散货船强度特殊要求之（一）
船舶设计和营运过程中，除了满足总纵强度外，要求船体各部分结构在外力作用下具有抵抗局部变形和损坏的能力。局部强度的校核通常也是采用许用载荷，实际营运的情况下常用如下形式的许用负荷：
1.均布载荷uniform load：
均布载荷是作用在载荷部位上货物重力均匀分布在某一较大面积上，如固体散货或液体散货均匀装于舱室内，使甲板或舱底所受压力相同。以下是常见的均布载荷：
》很多散货船会给出内底板最大允许负荷load on inner bottom(max)
》有的船会给出max cargo weight table
》有的船也会给出所装货物的允许的最大密度
》有的船给出了甲板和舱盖的均布装载时允许的负荷
2.许用的最大和最小载货量曲线
根据IACS URS25的要求，基于所列局部强度校核工况, 需要建立一个货舱和两相邻货舱的载货量曲线，表明航行状态和港内装/卸货状态下，货舱的最大允许载货量和最小需要载货量与吃水的函数关系。载货量曲线包括在装载手册和装载仪中,作为散货船营运过程中必须恪守的准则。
下面以某SUPERMAX船型为例说明：
某57000DWT船，该轮被授予BC-A协调附加标志，满载时允许隔舱装载、No.2和No.4空舱。
某轮No.2货舱载货量限额曲线
备注：由图中可以查取对应该货舱中部不同吃水时货舱的最大允许载重量和最小需要载重量限额，No.2舱满载时可以不装货。
某轮No.2和3货舱载货量限额曲线
某轮某满载装载状态海上工况的每个货舱及相邻货舱的局部强度校核结果。
备注：除非CLASS证书有附加的标志{最大货物密度(单位:吨/立方米 )} ，否则对营运中的货物密度没有限制，前提条件是每个货舱的允许货物最大重量，静水弯矩和静水剪切力都满足。
3.集中载荷point loading
集中载荷（Point Loading）是指货物的重量不是均匀分布在一个较大的面积上，而是集中在一个较小的特定点或区域内。这种载荷情况在散货船运输中尤为常见，尤其是当船只装载重货或者形状规则的大型货物，如钢卷、重型机械等时。
》Steel coil load
考虑到钢卷货物比较重，并且接触面积比较小，很多散货船都给出了具体的要求，例如钢卷重量，尺寸，层数和具体的衬垫要求。
》有的船给出了叉车的允许重量
在散货船的情况下，这种集中的压力可能会导致船体结构的局部变形或损坏，特别是如果货物的重量超过了船体设计所能承受的载荷。因此，船舶管理者和运营者需要特别注意以下几点：
1. 货物分布：在装载货物时，需要确保货物分布均匀，避免在船体的某个特定区域产生过大的集中载荷。
2. 衬垫和支撑：对于可能产生集中载荷的货物，如钢卷，通常会在船舱底部放置特殊的衬垫和支撑结构，以分散货物的重量，减少对船体的影响。
3. 船体结构加强：对于经常需要运输重型货物的散货船，其船体结构可能会进行加强设计，以提高承受集中载荷的能力。
4. 装载限制：船舶的装载手册会详细说明每艘船能够安全装载的货物重量和尺寸限制，以及如何安全地分布这些货物，以避免产生过大的集中载荷。
通过这些措施，可以有效地管理和减少集中载荷对散货船结构的潜在损害，确保船舶的安全运营。
4.HOPPER TANK强度
Loading manual一般给出的内地板的设计负荷，其实散货船的hopper tank是能承受很多负荷的（有些船东是接受边板的强度为内底板50%的负荷），通常装散货一般没有问题的，但是当在底边仓上装钢材货物时就会有争议。如果loading manual没有标明Hopper tank的设计载荷，建议咨询CLASS，或者请专业机构进行核算。另外有的船级社专门针对steel coil给出了强度计算软件，这个软件是包括了hopper/inner sider局部强度的校核的。
备注：图片来自【双舷侧散货船结构强度直接计算指南】
备注：以上截图来着BV_-_Steel_Coil_Loading软件
备注：Hopper tank示意图
Hopper Tank是散货船上的一种特殊结构，它的设计使其能够承受较大的负荷，尤其是在装载散装货物如谷物、矿石等时。Hopper Tank通常位于船体的底部，其形状和结构设计有助于货物的装载和卸载过程。而且还要承受船体在海上航行时所遇到的各种压力。
5.关于SLOSHING LOAD晃荡载荷
晃荡载荷（SLOSHING LOAD）是一个在海上运输中常见的现象，它指的是当船只在波浪中航行时，船舱内的液体因为船舶的摇晃而产生剧烈的来回运动，这种运动对船体结构产生额外的冲击力。为了避免海上航行产生更大的SLOSHING LOAD，有的船在loading manual会明确要求某些压载舱必须满仓，例如FPT,APT和3号货仓（当用作压载时）不能部分压载。
想象一下，当你在车里拿着一杯水，车辆突然加速或减速时，水会在杯子里晃动，如果晃动过于剧烈，水可能会溅出杯子。同样地，在船上，如果液体（如散装液体货物或压载水）在船舱内晃荡得过于剧烈，就可能对船体造成损害。
为了避免这种情况，船舶的设计和运营中会采取一些措施来减少晃荡载荷的影响。例如：
1. 压载舱设计：在设计时，压载舱的形状和大小会被精心规划，以减少液体在其中晃荡的空间和力度。
2. 满仓要求：在某些情况下，如文中提到的FPT（前尖舱）、APT（后尖舱）和3号货仓，当它们用作压载时，装载手册会要求它们必须满仓，以减少液体晃荡的空间，从而降低晃荡载荷。
3. 设置隔舱：在船体内部设置隔舱，可以将液体分隔开来，避免它们在船舱内产生共振效应，减少晃荡的幅度。
4. 实际操作：在航行中，船员会根据海况调整船舶的行驶速度和航向，以减少船只的摇晃，从而降低晃荡载荷。
通过这些措施，可以有效地减少晃荡载荷对船体结构的冲击，保护船只和船上人员的安全。
以上仅仅是笔者根据实践，并粗浅的结合公约的要求对散货船的强度进行了简单整理，具体要求请参考SOLAS和CSR相关规定。
备注：上面部分内容参考了大连海事大学出版社出版的【海上货物运输】一书（作者：李荣辉 ）
其他有用链接/参考：
》https://www.iacs.org.uk/publications/common-structural-rules/csr-for-bulk-carriers-and-oil-tankers/
》https://maritimeexpert.files.wordpress.com/2016/08/csr-for-bulkers.pdf
https://ww2.eagle.org/content/dam/eagle/publications/reference-report/CSR_BulkCarriers.pdf
