[发明专利]实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定装置及方法

说明书

实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定装置，包括六自由度摇摆台，所述六自由度摇摆台通过数据线连接运动控制系统，其特征在于，所述六自由度摇摆台上均布阵列有易流态货物样品柱，易流态货物样品柱由多层容器叠合而成，容器之间采用螺栓锁紧固定；所述易流态货物样品柱的最底部设有滤网，水分收集漏斗安装在滤网的下方，所述滤网通过水分收集软管与量筒连接。本发明通过合理的结构设计，依据易流态货物运输船典型船型和航线，分析确定实船运动载荷。采用国际海事组织(IMO)推荐的葡氏/樊氏击实方法，准备货物样品，进行渗透实验，根据水分测量数据，确定易流态货物实际运输中水分渗透速率与外部载荷间的关系，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及一种实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定装置及方法，属于海上运输技术领域。

背景技术

《国际海运固体散装货物规则》(IMSBC规则)目前已经强制实施，该规则对船载固体散装货物按照A、B和C三组进行管理。其中，A组货物即易流态货物。其由一定比例的细微颗粒和一定数量的水分组成，海上装运时如其含水量超过一定水平，就可能发生流态化进而形成流态。该类货物流态化后粘性和密度均较大，其在货舱内的横向移动会削弱船舶稳性，造成船舶横倾，严重情况下可导致船舶倾覆。

易流态货物船运过程中，由于船舶振动和摇摆，货物之间空隙减少，货物内部水分发生迁移，同时，货物内部孔隙水压力上升而导致货物抗剪强度丧失，即固体散货由固态转化为流态。货物在舱内的流动易导致船舶稳性丧失，从而影响其航行安全。

易流态货物流态化的发生和货物内部水分的迁移、渗透密切相关，因此，为揭示易流态货物流态化发生过程以及有效预防其流态化的发生，有必要开发一种确定易流态货物实船装运时其内部水分渗透速率的方法和装置。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定方法及装置，本发明通过合理的结构设计，基于渗透原理，易流态货物内部水分渗透速率与货物材料颗粒属性、水头、水力传导系数以及含水量和外部载荷有关。针对易流态货物自身材料属性实验测定和理论求解存在的困难，依据易流态货物运输船典型船型和航线，分析确定实船运动载荷。采用国际海事组织(IMO)推荐的葡氏/樊氏击实方法，准备货物样品，进行渗透实验，根据水分测量数据，确定易流态货物实际运输中水分渗透速率与外部载荷间的关系。

本发明的具体技术方案如下：

实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定装置，包括六自由度摇摆台，所述六自由度摇摆台通过数据线连接运动控制系统，其特征在于，所述六自由度摇摆台上均布阵列有易流态货物样品柱，易流态货物样品柱由多层容器叠合而成，容器之间采用螺栓锁紧固定；所述易流态货物样品柱的最底部设有滤网，水分收集漏斗安装在滤网的下方，所述滤网通过水分收集软管与量筒连接。

优先地，所述容器为圆柱形有机玻璃容器管，容器的底部为空。

基于上述装置，本发明还提出了一种实船运动下易流态货物内部水分渗透速率确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选取不同含水量条件下的易流态货物样品备用；

2)准备多个容器，其中为避免容器尺寸对易流态货物水分渗透速率产生影响，容器直径取易流态货物最大粒径的5倍以上；

3)分两组将具有相同初始含水量的易流态货物样品分层装入上述容器中，这样形成两组易流态货物样品柱，其中一组为对照组，另一组为试样组，每组的易流态货物样品柱数量为1个；每层均捣实处理，装载的层数根据实验要求确定，两组易流态货物样品柱通过紧固装置固定在六自由度摇摆台的上部；为准确再现易流态货物装船时的受压条件，采用葡氏/樊氏击实方法对装入玻璃容器中的样品进行击实，完成后放置24h

4)重复步骤3)，对其它不同初始含水量的易流态货物样品进行准备，每个样品均准备两组易流态货物样品柱，其中一组为对照组，另一组为试样组；