1200t舉力浮船塢輪機關鍵技術設計

張丹

摘 要：本文以1200 t舉力浮船塢為例，主要介紹浮船塢輪機關鍵技術設計：壓載系統設計；掃艙系統的設計；“空氣墊”設計和海水閥箱設計。

關鍵詞：浮船塢；關鍵技術；壓載系統；“空氣墊”

中圖分類號：U664.12 文獻標識碼：A

1 前言

浮船塢是一種用于修船、造船、運送船舶的工程船舶， 它不僅可用于修船、造船，還可用于打撈沉船、運送深水船舶通過淺水航道、運送海洋工程建筑物或需要隱蔽的船舶。其優點是：機動性好，可按需要進行轉移；建造周期短，投資少，見效快；不占用船廠的場地；水位變化適應性強，只需滿足最大深沉即可工作等。

1 200 t舉力浮船塢為雙塢墻整體式、鋼質、四舵非自航浮船塢，是中船集團公司某船廠委托我院進行設計，其用途是將船廠建造好的船舶從珠江上游轉運至珠江下游，自持力約7天。主要參數：塢長65 m，塢寬17 m，內塢墻寬（上）13.40 m、（下）11.80 m，塢墻寬1.8 m，塢深9.71 m，作業吃水2.05 m，最大沉深吃水8.61 m。本文主要介紹該浮船塢輪機關鍵技術的設計：壓載系統設計、掃艙系統設計、“空氣墊”設計和海水閥箱設計。

2 壓載系統設計

壓載系統的性能直接決定了浮船塢的可靠性和整體性能，是浮船塢設計中至關重要的環節。船舶進出浮船塢，主要靠壓載系統來實現，其原理是：弦外水靠重力自動進入壓載水艙，浮船塢下沉，當塢內水深滿足進塢船舶吃水要求時，停止進水，用設在塢墻頂上的絞車將待修船、轉運船牽引進船塢；船塢上浮采用動力排水，即用排水泵將壓載艙內的水排至弦外，船塢上浮，達到作業吃水時，停止排水。壓載系統主要包括四大部分：排水泵的選擇；泵艙及壓載管路的布置；壓載管路的閥（簡稱壓載閥）及其遙控；監測報警遙控系統。

2.1 排水泵的選擇

本船塢共13個壓載水艙，總的壓載水量Qs約為3350m3，上浮時間T約為2.5 h，可以算出排水泵的總排量為1675 m3/h。考慮到壓載艙的數量、排水泵的總排量以及沉浮時間要求，本塢設置4臺排水泵，每臺泵的流量為450 m3/h。該泵選用自吸式，因為當壓載水排出即將結束時，由于排水時的不均勻吸水，使部分壓載水艙比其他壓載水艙較早的將水排光，在管系中經常會出現空氣泡，可能會出現吸不上水甚至出現排水中斷，因此排水泵應為自吸式。

2.2 泵艙及壓載管路布置

本船塢在船的左右舷各設置一個干式泵艙，便于工作人員進入操作和維護。壓載管路采用支管式，即從總管引出支管通向每個壓載艙，每個壓載艙的吸入/排出閥為電動蝶閥，布置在泵艙內，方便工作人員操作和維護。左舷泵艙布置有兩臺排水泵、兩個海水閥箱、左舷壓載艙的吸入/排出閥、兩路弦外排出管、壓載總管及各壓載艙支管等，右舷泵艙對稱布置。每舷壓載總管設置兩路進水管，分別由獨立的海水閥箱進水，兩路排水管，由獨立的排水泵排出弦外，每路支管連至總管，中間用隔離截止閥隔開，左右舷壓載總管之間設置有連通管，這樣既確保了進水的均衡性和每臺排水泵排水的獨立性，又保證了當某一臺排水泵或某一海水閥箱或某一路進排水管閥件出現故障時，能由其他排水泵和相應管路代替其繼續工作。壓載水系統管路布置如圖1所示。

2.3 壓載閥及其遙控

壓載閥是浮船塢上浮下沉作業操作時的關鍵部件，主要有兩種：閘閥和蝶閥。七十年代的浮船塢一般采用閘閥， 蝶閥由于體積小、用料少、重量輕、操作方便、口徑越大相對其他閥越經濟實惠等特點，九十年至今的浮船塢大多采用蝶閥。

閥門遙控主要有3種型式：全液式、電液式和電動式。全液式，即從動力泵站到中央控制臺的控制閥，再由控制閥的液壓油管連到閥的執行機構，以達到控制閥門的開關作用，其特點是中間無轉換過程，動作過程單一，控制臺較大，管路多，維修困難，適用于濕式布置，價格昂貴，一般用于中大型浮船塢上；電液式，即從動力泵站經過電磁閥箱，轉換成由三位四通或兩位四通等電磁閥去控制閥的執行機構，以達到控制閥門的開關作用，其特點是電液轉換，增加了一道控制環節，控制臺較小，電磁閥箱放在泵艙內，檢修較為容易，布置靈活，適應于干式/濕式布置，價格昂貴，一般用于中大型浮船塢上；電動式，即靠閥頭上的小型電動機轉動帶動閥桿和蝶板旋轉運動，以達到控制流量和開閉的目的。其特點是中間無轉換過程，動作過程單一，控制臺較小，結構簡單，體積小，重量輕，適用于干式布置，造價低，一般用于中小型浮船塢上。

本塢壓載閥共21個，考慮到浮船塢大小、經濟性、安裝要求等，最終選用了電動蝶閥，可在頂甲板控制室遙控，也可在機旁手動控制。在實際使用中，易于安裝、重量輕、控制效果好。

2.4 壓載艙液位監測遙控系統

壓載艙液位監測遙控系統是浮船塢上浮下沉作業操作時的主要參數和遙控系統。壓載艙液位監測遙控系統主要對浮船塢沉浮工作期間的各壓載艙液位、四角吃水及自身的撓度進行監測和報警，一旦發現異常，立即通過遙控調節各壓載閥的開度或開閉來調整各壓載水艙的進排水流量，以使浮船塢沉浮平穩，受力均勻，安全可靠，達最佳工作狀態。

浮船塢的壓載艙液位測量通常有兩種方式：氣電轉換式（吹氣式）和壓電轉換式。氣電轉換式液位測量系統，需配置專用空氣壓縮機，敷設空氣管，安裝時工作量大，船廠安裝工藝和安裝質量對其測量精度影響比較大，不過價格便宜；壓電式液位測量系統，整個裝置簡單，易于施工，測量速度快，但裝置的可靠性相對較差，易受水中泥沙的堵塞，價格較高。經船廠工藝調研、經濟性分析及征求船東意見，最后選擇采用氣電式（吹氣式）液位測量系統，用于各壓載艙的液位和四角吃水測量。塢墻的撓度測量采用壓電式測量系統，在左右舷塢墻內各設置3個撓度測量組件（每舷的撓度測量組件用一根聯通管連通，每個組件底部設置一個低量程、高精度的壓力式傳感器）。當浮船塢產生繞曲時，測量組件就會隨內壁的繞曲而移動，壓力式傳感器將感受到不同的水位高度，由計算機采集、計算、處理后，顯示出塢墻撓度變形圖形。

壓載艙液位監測遙控系統主要通過設置于控制室的中央控制臺來實現，中央控制臺上設置有吃水撓度顯示板、排水泵進出口壓力表、壓載艙液位顯示表、裝載計算機、電動蝶閥的開閉指示、開度指示、閥門遙控及常規報警等，可對全船塢實行自動監測報警遙控等。

另外，本塢還設置有測深管，當出現不良的縱傾或橫傾的情況，或需要校核自動監測系統的準確性，或在自動監測系統失效的情況下，可采用測深管進行測量。

3 掃艙系統設計

浮船塢本身需定期進行維修保養，各壓載水艙需排空并清理， 因而在浮船塢上一般應設置掃艙系統，主要有固定式掃艙系統和移動式掃艙系統兩種。固定式掃艙系統，需設置獨立的掃艙泵、掃艙管路、掃艙吸口，管路復雜，動力系統成本較高，管路維護保養不太方便，適用于泵艙空間較大的中大型浮船塢；移動式掃艙系統，采用獨立的可移動式潛水泵，平時放在儲藏室，當需排除艙內剩水時，將其放入艙內進行排水，無需設置固定管路，投資成本小，適用于泵艙空間有限的中小型浮船塢。考慮到本浮船塢的泵艙空間、壓載艙數量、排水量及經濟性，本塢采用移動式掃艙系統，解決了固定式掃艙系統管路復雜，維修保養困難等問題，有效節省了泵艙空間。

4 “空氣墊”的設計

浮船塢下沉，采用重力進水，存在一定的操作難度，為了確保浮船塢下沉不超過最大沉深，本船塢采用了“空氣墊”的設計。即：各壓載水艙的透氣管延伸至頂板以下一段距離，在浮塢下沉過程中各壓載艙頂就會形成一定空間的氣墊，當氣墊達到一定壓力后，浮船塢就不能進水繼續下沉了，確保了浮船塢下沉的安全性。

5 海水閥箱的設計

本船塢設置了四個進水專用海水閥箱和兩個塢用海水閥箱。四個進水專用海水閥箱主要用于各壓載艙的進水，通過調節各壓載閥開度和開閉來調整各壓載艙的進水流量。兩個塢用海水閥箱主要用于船塢上發電機組海水冷卻、消防、衛生間沖洗、甲板沖洗等。船塢進水下沉系統和塢上用水系統從不同的海水閥箱取水，互不干擾，一方面確保了浮船塢均勻進水平穩下沉，另一方面確保了發電機組的正常運行和塢上其他用水處所的正常用水。

6 結束語

隨著航運業的快速發展，建造的船舶越來越多，浮船塢在修造船舶和運輸船舶或海洋工程建筑物中的應用已越來越廣泛，其作用已越來越突顯。本浮船塢經投產使用一年多以來，各項指標符合設計要求，監測遙控系統反映參數及時，船塢下沉上浮抬船平穩，轉運船舶安全可靠，給船東帶來了較滿意的經濟效益。

參考文獻

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