1200t举力浮船坞轮机关键技术设计

摘 要：本文以1200 t举力浮船坞为例，主要介绍浮船坞轮机关键技术设计：压载系统设计；扫舱系统的设计；“空气垫”设计和海水阀箱设计。

关键词：浮船坞；关键技术；压载系统；“空气垫”

中图分类号：U664.12 文献标识码：A

1 前言

浮船坞是一种用于修船、造船、运送船舶的工程船舶， 它不仅可用于修船、造船，还可用于打捞沉船、运送深水船舶通过浅水航道、运送海洋工程建筑物或需要隐蔽的船舶。其优点是：机动性好，可按需要进行转移；建造周期短，投资少，见效快；不占用船厂的场地；水位变化适应性强，只需满足最大深沉即可工作等。

1 200 t举力浮船坞为双坞墙整体式、钢质、四舵非自航浮船坞，是中船集团公司某船厂委托我院进行设计，其用途是将船厂建造好的船舶从珠江上游转运至珠江下游，自持力约7天。主要参数：坞长65 m，坞宽17 m，内坞墙宽（上）13.40 m、（下）11.80 m，坞墙宽1.8 m，坞深9.71 m，作业吃水2.05 m，最大沉深吃水8.61 m。本文主要介绍该浮船坞轮机关键技术的设计：压载系统设计、扫舱系统设计、“空气垫”设计和海水阀箱设计。

2 压载系统设计

压载系统的性能直接决定了浮船坞的可靠性和整体性能，是浮船坞设计中至关重要的环节。船舶进出浮船坞，主要靠压载系统来实现，其原理是：弦外水靠重力自动进入压载水舱，浮船坞下沉，当坞内水深满足进坞船舶吃水要求时，停止进水，用设在坞墙顶上的绞车将待修船、转运船牵引进船坞；船坞上浮采用动力排水，即用排水泵将压载舱内的水排至弦外，船坞上浮，达到作业吃水时，停止排水。压载系统主要包括四大部分：排水泵的选择；泵舱及压载管路的布置；压载管路的阀（简称压载阀）及其遥控；监测报警遥控系统。

2.1 排水泵的选择

本船坞共13个压载水舱，总的压载水量Qs约为3350m3，上浮时间T约为2.5 h，可以算出排水泵的总排量为1675 m3/h。考虑到压载舱的数量、排水泵的总排量以及沉浮时间要求，本坞设置4台排水泵，每台泵的流量为450 m3/h。该泵选用自吸式，因为当压载水排出即将结束时，由于排水时的不均匀吸水，使部分压载水舱比其他压载水舱较早的将水排光，在管系中经常会出现空气泡，可能会出现吸不上水甚至出现排水中断，因此排水泵应为自吸式。

2.2 泵舱及压载管路布置

本船坞在船的左右舷各设置一个干式泵舱，便于工作人员进入操作和维护。压载管路采用支管式，即从总管引出支管通向每个压载舱，每个压载舱的吸入/排出阀为电动蝶阀，布置在泵舱内，方便工作人员操作和维护。左舷泵舱布置有两台排水泵、两个海水阀箱、左舷压载舱的吸入/排出阀、两路弦外排出管、压载总管及各压载舱支管等，右舷泵舱对称布置。每舷压载总管设置两路进水管，分别由独立的海水阀箱进水，两路排水管，由独立的排水泵排出弦外，每路支管连至总管，中间用隔离截止阀隔开，左右舷压载总管之间设置有连通管，这样既确保了进水的均衡性和每台排水泵排水的独立性，又保证了当某一台排水泵或某一海水阀箱或某一路进排水管阀件出现故障时，能由其他排水泵和相应管路代替其继续工作。压载水系统管路布置如图1所示。

2.3 压载阀及其遥控

压载阀是浮船坞上浮下沉作业操作时的关键部件，主要有两种：闸阀和蝶阀。七十年代的浮船坞一般采用闸阀， 蝶阀由于体积小、用料少、重量轻、操作方便、口径越大相对其他阀越经济实惠等特点，九十年至今的浮船坞大多采用蝶阀。

阀门遥控主要有3种型式：全液式、电液式和电动式。全液式，即从动力泵站到中央控制台的控制阀，再由控制阀的液压油管连到阀的执行机构，以达到控制阀门的开关作用，其特点是中间无转换过程，动作过程单一，控制台较大，管路多，维修困难，适用于湿式布置，价格昂贵，一般用于中大型浮船坞上；电液式，即从动力泵站经过电磁阀箱，转换成由三位四通或两位四通等电磁阀去控制阀的执行机构，以达到控制阀门的开关作用，其特点是电液转换，增加了一道控制环节，控制台较小，电磁阀箱放在泵舱内，检修较为容易，布置灵活，适应于干式/湿式布置，价格昂贵，一般用于中大型浮船坞上；电动式，即靠阀头上的小型电动机转动带动阀杆和蝶板旋转运动，以达到控制流量和开闭的目的。其特点是中间无转换过程，动作过程单一，控制台较小，结构简单，体积小，重量轻，适用于干式布置，造价低，一般用于中小型浮船坞上。

本坞压载阀共21个，考虑到浮船坞大小、经济性、安装要求等，最终选用了电动蝶阀，可在顶甲板控制室遥控，也可在机旁手动控制。在实际使用中，易于安装、重量轻、控制效果好。

2.4 压载舱液位监测遥控系统

压载舱液位监测遥控系统是浮船坞上浮下沉作业操作时的主要参数和遥控系统。压载舱液位监测遥控系统主要对浮船坞沉浮工作期间的各压载舱液位、四角吃水及自身的挠度进行监测和报警，一旦发现异常，立即通过遥控调节各压载阀的开度或开闭来调整各压载水舱的进排水流量，以使浮船坞沉浮平稳，受力均匀，安全可靠，达最佳工作状态。

浮船坞的压载舱液位测量通常有两种方式：气电转换式（吹气式）和压电转换式。气电转换式液位测量系统，需配置专用空气压缩机，敷设空气管，安装时工作量大，船厂安装工艺和安装质量对其测量精度影响比较大，不过价格便宜；压电式液位测量系统，整个装置简单，易于施工，测量速度快，但装置的可靠性相对较差，易受水中泥沙的堵塞，价格较高。经船厂工艺调研、经济性分析及征求船东意见，最后选择采用气电式（吹气式）液位测量系统，用于各压载舱的液位和四角吃水测量。坞墙的挠度测量采用压电式测量系统，在左右舷坞墙内各设置3个挠度测量组件（每舷的挠度测量组件用一根联通管连通，每个组件底部设置一个低量程、高精度的压力式传感器）。当浮船坞产生绕曲时，测量组件就会随内壁的绕曲而移动，压力式传感器将感受到不同的水位高度，由计算机采集、计算、处理后，显示出坞墙挠度变形图形。

压载舱液位监测遥控系统主要通过设置于控制室的中央控制台来实现，中央控制台上设置有吃水挠度显示板、排水泵进出口压力表、压载舱液位显示表、装载计算机、电动蝶阀的开闭指示、开度指示、阀门遥控及常规报警等，可对全船坞实行自动监测报警遥控等。

另外，本坞还设置有测深管，当出现不良的纵倾或横倾的情况，或需要校核自动监测系统的准确性，或在自动监测系统失效的情况下，可采用测深管进行测量。

3 扫舱系统设计

浮船坞本身需定期进行维修保养，各压载水舱需排空并清理， 因而在浮船坞上一般应设置扫舱系统，主要有固定式扫舱系统和移动式扫舱系统两种。固定式扫舱系统，需设置独立的扫舱泵、扫舱管路、扫舱吸口，管路复杂，动力系统成本较高，管路维护保养不太方便，适用于泵舱空间较大的中大型浮船坞；移动式扫舱系统，采用独立的可移动式潜水泵，平时放在储藏室，当需排除舱内剩水时，将其放入舱内进行排水，无需设置固定管路，投资成本小，适用于泵舱空间有限的中小型浮船坞。考虑到本浮船坞的泵舱空间、压载舱数量、排水量及经济性，本坞采用移动式扫舱系统，解决了固定式扫舱系统管路复杂，维修保养困难等问题，有效节省了泵舱空间。

4 “空气垫”的设计

浮船坞下沉，采用重力进水，存在一定的操作难度，为了确保浮船坞下沉不超过最大沉深，本船坞采用了“空气垫”的设计。即：各压载水舱的透气管延伸至顶板以下一段距离，在浮坞下沉过程中各压载舱顶就会形成一定空间的气垫，当气垫达到一定压力后，浮船坞就不能进水继续下沉了，确保了浮船坞下沉的安全性。

5 海水阀箱的设计

本船坞设置了四个进水专用海水阀箱和两个坞用海水阀箱。四个进水专用海水阀箱主要用于各压载舱的进水，通过调节各压载阀开度和开闭来调整各压载舱的进水流量。两个坞用海水阀箱主要用于船坞上发电机组海水冷却、消防、卫生间冲洗、甲板冲洗等。船坞进水下沉系统和坞上用水系统从不同的海水阀箱取水，互不干扰，一方面确保了浮船坞均匀进水平稳下沉，另一方面确保了发电机组的正常运行和坞上其他用水处所的正常用水。

6 结束语

随着航运业的快速发展，建造的船舶越来越多，浮船坞在修造船舶和运输船舶或海洋工程建筑物中的应用已越来越广泛，其作用已越来越突显。本浮船坞经投产使用一年多以来，各项指标符合设计要求，监测遥控系统反映参数及时，船坞下沉上浮抬船平稳，转运船舶安全可靠，给船东带来了较满意的经济效益。

参考文献

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