1. 船舶压载水系统的操作与管理
压载水公约》的核心管理要求是通过压载水置换达到D-1排放标准,或通过压载水处理达到D-2排放标准。
D-1标准:船舶应在航行途中采用逐一更换法、直流法或稀释法,使舱内压载水的更换率至少达到压载水体积的95%。D-1标准要求船舶在距陆地至少200海里、水深至少200米处海域置换压载水;实在不可行时,应尽可能远离陆地并在所有情况下距陆地至少50海里、水深至少200米处,或在港口国指定的海域更换压载水。按照《压载水公约》的规定,港口国不应要求船舶为更换压载水而偏离其预定航线或推迟航程。
D-2标准:船舶需要安装压载水管理系统。船舶利用压载水管理系统,在压载水加载时、在压载舱内或在压载水排放前对压载水进行物理、化学或生物处理,使排放的压载水中所含的存活生物数量、指标微生物等符合规定要求。
压载水系统主要总类
由于压载水系统是最近几年发展的防污染设备,当前研究和生产的厂家众多,可以预见的是在接下来的两年里,压载水系统将会得到飞速发展。现有的系统有如下几种。
(一) 机械处理法(过滤/离心分离)
(二) 物理处理方法(紫外线杀菌(UV)/加热处理法)
(三) 化学处理方法(电解(Electrolysis)/化学药品(chemical)/臭氧(Ozone)
(四) 组合处理方法
(五) 外部处理法
压载水置换的方法
船舶根据公约B-4按照D-1的标准排放压载水,应充分考虑恶劣天气、船舶设计或应力、设备失灵或任何其它异常状况,压载水置换会威胁船舶的安全或稳性、其船员或乘客等因素。保证压载水置换率不少于95%,以下三种方法通常被用来实现压载水置换率不少于95%的要求。
(一) 溢流法(Flow-through method)
溢流法是将公海里新的海水从压载水舱的下部注入水舱,原水舱内的水从空气管中溢流,为了保证压载水置换率不少于95%,注入新海水的体积应至少为水舱容积的3倍。在置换时要考虑压载水泵的排量和空气管的尺寸。
(二) 逐舱置换法(Sequential method)
逐舱置换法是将压载水舱内的原压载水全部排出,在将公海内新的海水注入水舱。这种置换法可以彻底将压载水置换成公海的水,但置换时应充分考虑船舶的气象、海况、稳性和船舶结构等。
(三) 稀释法(Dilution method)
稀释法是将公海的新海水从水舱上部注入水舱,原压载水通过重力,从下部自由排出舷外,为了保证压载水置换率不少于95%,注入新海水的体积应至少为水舱容积的3倍。这种方法应考虑水泵排量和水舱下部排放速率。
2. 船舶压载水的调节流程及其作用
船舶空载压水时,各压载舱一般压到该舱舱容的70%或95%,选择哪一种要看具体情况。
如果不去寒冷结冰的地区,那就压到舱容的95%,不要压满,以免海水从透气管头一溜溢流到甲板上。
如果是去寒冷地区,就压到舱容的70%即可。因为压多了,在寒冷地区,压载舱里的水会结冰导致体积增大,容以撑破舱体板;另外冰会堵住空气管口,排水时外部空气无法进入压载舱而使舱内行成真空,将导致排不出水,甚至发生压载舱变形
3. 船用压载水处理系统
压载水就是海水,船上都设有海水泵,把海水抽到压载舱里去。
压载水的作用主要有以下几种: 1.在船舶空载时保持一定深度的吃水不至于倾覆; 2.在船舶载货的状态下也可以用压载水在各压载舱之间的压载和调节,确定一定的吃水差或者平吃水(前后吃水差为0),保证船舶在特定的水域中顺利、安全航行; 3.破冰船通过使用大功率的水泵快速调节船首尾两端的压载水,进而使得船首尾两端进行高低运动,切断海面上的冰层,进行破冰作业,这也是破冰船的工作原理。一般船舶的压载舱都在货舱下,船底壳上的空间里,首尾尖舱也可以做压载舱。有的船舶根据自身航行的区域和特殊作用,会设计特殊的压载舱位置。4. 船舶压载水系统工作原理
工作原理:基于优先氧化还原技术,利用灯发出的光源照射到催化板上,产生活性极强的HOˉ,HOˉ去寻找有机物中的H+,两者结合成水分子,以此来破坏细胞膜来达到杀死细菌的目的。
工作过程:压载水首先经过一个过滤器,去掉水中大于50微米大的有机体,这样有助于减少压载水舱中沉淀物的数量,然后水再进入一个消毒器,通过消毒器产生的活性物质来分解通过滤器的有机体来得到符合标准的水,最后水进入压载舱;排压载水时,水不需再通过滤器只要通过消毒器后直接排舷外。系统还配备一套自动清洗装置,该装置在消毒器每次处理完压载水后对之进行反冲洗,以免长期使用形成的水垢影响设备的性能。
5. 船舶压载水系统作用
压载水就是海水,船上都设有海水泵,把海水抽到压载舱里去。
压载水的作用主要有以下几种:
1.在船舶空载时保持一定深度的吃水不至于倾覆;
2.在船舶载货的状态下也可以用压载水在各压载舱之间的压载和调节,确定一定的吃水差或者平吃水(前后吃水差为0),保证船舶在特定的水域中顺利、安全航行;
3.破冰船通过使用大功率的水泵快速调节船首尾两端的压载水,进而使得船首尾两端进行高低运动,切断海面上的冰层,进行破冰作业,这也是破冰船的工作原理。
一般船舶的压载舱都在货舱下,船底壳上的空间里,首尾尖舱也可以做压载舱。有的船舶根据自身航行的区域和特殊作用,会设计特殊的压载舱位置。
6. 船舶压载水的主要处理方式
船舶压载水排放首先是船在到港后首先得书面向当地港口海事部门申请,得到批复或口头许可后,船長在接到代理通知后(最好书面的许可证书)方可通知大付立即排放压载水在排放中特别是上边仓在排放中不到喷到码头上,(特别是冬季,如果浅到码头上易结冰属船方责任)
7. 船舶压载水系统的操作与管理规程
D1类是容规的第一类压力容器;D2是容规的第二类低、中压容器。
1、具有下列情况之一的,为第三类压力容器:
高压容器;
中压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质);
中压储存容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且pV乘积大于等于10MPa•m3 );
中压反应容器(仅限易燃或毒性程度为中度危害介质,且pV乘积大于等于0.5Pa•m3);
低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质,且乘积大于等于0.2MPa•m3 )
高压、中压管壳式余热锅炉;
中压搪玻璃压力容器;
使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器;
移动式压力容器,包括铁路罐车(介质为液化气体、低温液体)、罐式汽车[液化气体运输(半挂)车、低温液体运输(半挂)车、永久气体运输(半挂)车]和罐式集装箱(介质为液化气体、低温液体)等;
球形储罐(容积大于等于50m3);低温液体储存容器(容积大于5m3)。
低温液体储存容器(容积大于5m3)
2、具有下列情况之一的,为第二类压力容器:
中压容器;
低压容器(仅限毒性程度为极度和高度危害介质);
低压反应容器和低压储存容器(仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质);
低压管壳式余热锅炉;
低压搪玻璃压力容器。
3、除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。
8. 船舶压载水系统的操作与管理规范
船舶压载水主菅由大副负责,具体操作由机舱四轨负责,由木匠测量。
9. 船舶压载水系统图
一般不会允许深海换水而对绕航免除或者航线免除;
即使压载水是在同一COTP区域内压进再排出,也适用于这一要求;即压载水必须经过处理系统处理后才能进行。
NBIC将会在压载水排放前审核压载水处理系统是否使用。压载水来自于从美国公共供水系统。
10. 简述船舶压载水系统的管理
一、重力式下水 重力式下水又分纵向涂油滑道下水、纵向钢珠滑道下水和横向涂油滑道下水三种,这也是主要的重力式下水方式。
1、纵向涂油滑道下水是船台和滑道一体的下水设施,其历史悠久,经久耐用。
下水操作时先用一定厚度的油脂浇涂在滑道上以减少摩擦力,这种油脂以前多采用牛油,现在多使用不同比例的石蜡、硬脂酸和松香调制而成。然后将龙骨墩、边墩和支撑全部拆除,使船舶重量移到滑道和滑板上,再松开止滑装置,船舶便和支架、滑板等一起沿滑道滑入水中,同时依靠自身浮力漂浮在水面上,从而完成船舶下水。这种下水方式适用于不同下水重量和船型的船舶,具有设备简单、建造费用少和维护管理方便的优点;但也存在较大的缺点:下水工艺复杂;浇注的油脂受环境温度影响较大,会污染水域;船舶尾浮时会产生很大的首端压力,一些装有球鼻艏和艏声呐罩的船舶为此不得不加强球首或暂不装待下水后再入坞安装;船舶在水中的冲程较大,一般要求水域宽度有待下水船舶总长的数倍长度,必要时还要在待下水船舶上设置锚装置或转向装置,利用拖锚或全浮后转向的方式来控制下水冲程。
2、纵向钢珠滑道下水
这种方式是用一定直径的钢珠代替油脂充当减摩装置,使原来的滑动摩擦变为滚动摩擦,降低滑板和滑道之间的摩擦阻力,钢珠可以重复使用,经济性较好。钢珠滑道下水装置主要由高强度钢珠、保距器和轨板组成。保距器每平方米装有12个钢珠。木质的滑板和滑道上各有一层钢制轨板以防被钢珠压坏,在滑道末端设有钢珠网袋以承接落下的钢珠和保距器。这种下水方式使用启动快,滑道坡度小,滑板和滑
道的宽度也较小,钢珠可以回收复用,其下水装置安装费用和使用费用都比油脂滑道低。而且不受气候影响,下水计算比较准确。但初始投资大、滑板比较笨重、振动大。
3、横向涂油滑道下水
这种方式是指船舶下水是按船宽方向滑移的,不是船尾首先进入水中而是船舶的一舷首先入水。这种方式分为两种,一种是滑道伸入水中,先将船舶牵引到楔形滑板上,再沿滑道滑移到水中;另一种是滑道末端在垂直岸壁中断,下水时船舶连同下水架、滑板一起堕入水中,再依靠船舶自身浮力和稳性趋于平衡全浮。船舶跌落高度为1-3米。这种方式由于同时使用的滑道多,易造成下水滑移速度不一样,造成下水事故,而且跌落式下水船舶横摇剧烈,船舶受力大,对船舶横向强度和稳性要求较高。
二、漂浮式下水漂浮式下水是一种将水用水泵或自流方式注入建造船舶的大坑里依靠船舶自身的浮力将船浮起的下水方式。最常见的是造船坞下水。
漂浮式下水使用的船坞分两种,即造船坞和修船坞,区别在于造船坞比较宽浅而修船坞比较深。
造船坞是用来建造船舶和船舶下水的水工建筑物,有单门的,双门的和母子坞等多种形式,基本结构是由坞底板、坞墙、坞门和泵房等组成。坞门本身具有压载水舱和进排水系统,安装到位后将水压入坞门水舱内,坞门会下沉就位,就在坞外海水的压力下紧紧压在坞门口,再将坞内的水抽干就可以在坞内造船了。
船舶建造完成后,通过进排水系统将坞外水域的水引入坞内,船舶依靠浮力起浮,待坞内水面和坞外一致时就可以排出坞门内的压载水起浮坞门并脱开坞门,然后将船舶用拖船拖出船坞,坞门复位进入下一轮造船。
造船坞下水是一种简便易行的下水方式,其安全性、工艺简单性比较好。可以有效地克服倾斜船台头部标高太大的缺点,减低吊机起吊高度,还可以避免重力式下水所要求的水域宽度,可以引入机械化施工手段。因此,尽管造船坞造船方式初始投资较大,但是仍是建造VLCC的唯一手段。
三、机械化下水
1、纵向船排滑道机械化下水
船舶在带有滚轮的整体船排或分节船排上建造,下水时用绞车牵引船排沿着倾斜船台上的轨道将船舶送入水中,使船舶全浮的一种下水方式。分节式船排每节长度是 3-4米,宽度是骨干产品船宽的80%,高度在0.4米到0.8米间。由于位于船艏的那节船排要承受较大的首端压力,因此要特别加强其结构,因此
分为首节船排和普通船排两种。由于船排顶面与滑道平行,而且高度只有0.4-0.8米,所以其滑道水下部分较短,滑道末端水深较小,采用挠性连接的分节船排时由于船排可以在船舶起浮后在滑道末端靠拢,则可以进一步降低滑道水下部分长度和降低末端水深。这种滑道技术要求较低,水工施工较简单,投资也较小,而且下水操作平稳安全,主要适用于小型船厂。但由于船排高度小,船底作业很不方便,一次仅适用小型船舶的下水作业。
为提高船排滑道的利用率,可以设置横移坑和多船位水平船台和纵向倾斜滑道组合,可以大大提高纵向船台的利用率。
2、两支点纵向滑道机械化下水
这种下水使用两辆分开的下水车支撑下水船舶,它可以直接讲船舶从水平船台拖曳到倾斜滑道上从而使船舶下水。
这种滑道是用一段圆弧将水平船台和倾斜滑道连接起来,以便移船时可以平滑过渡。具有结构简单、施工方便、操作容易的优点,缺点是由于只有两辆下水车支撑船舶首尾,对船舶纵向强度要求很高,在尾浮时会产生很大的首端压力,因此只适用纵向强度很大的船舶。
3、楔形下水车纵向机械化下水
这种滑道上的下水车架面是水平的或稍有坡度,船舶下水时是平浮起来的,不会产生首端压力,下水工艺简单可靠,适用于较大的船舶下水。把它用横移坑和多船位水平船台连接起来可以提高滑道使用效率,是一种比较理想的纵向机械化下水设施。缺点是下水车尾端过高,要求滑道末端水深较大,因而导致水工施工量大,投资大,且滑道末端易被淤泥覆盖,选用时要充分考虑水文条件。
4、变坡度横移区纵向滑道机械化下水
这种下水方式的横移区由水平段和变坡段两部分组成。侧翼布置有多船位水平船台的横移区,因移船的需要使横移车轨道呈水平状态,故称水平段;变坡度的横移区其轨道只有一组仍为水平,其它各组均带有坡度,这些轨道的坡度能使横移车在横移过程中逐步改变其纵向坡度,最后获得与纵向滑道相同的坡度,故称为变坡段。同时,为使横移车在变坡段仍保持横向水平,带坡度轨道均采用高低两层轨道的方式。
由于横移区具有变坡功能,所以采用纵向倾斜滑道下水。同时,可以在下水滑道纵向轴线处建造一座纵向倾斜船台。通过横移车在水平段实现与水平船台的衔接;在变坡段末端实现与纵向倾斜船台、下水滑道的衔接,使一种下水设施可以供两种船台使用。而且这种滑道是用船台小车兼做下水滑车的,故滑道末端水深较小,滑道建设投资小。
但是,这种下水方式和所有采用纵向下水工艺滑道一样存在船舶尾浮时较大的首端压力。
一般这种方式多用于国内码头岸线紧张而腹地广大的渔船修造厂和中小型船厂,修造船可以在内场水平船台进行,只设一条下水滑道,减少滑道水下部分的养护工作量。
这种下水方式在使用时可以人工控制载有待下水船舶的船台小车的速度,必要时可以停止下水。也可以用于船舶的上排修理。
5、高低轨横向滑道机械化下水
这种滑道由滑道斜坡部分和横移区两部分组成。下水车在滑道斜坡部分移动时,邻水端和靠岸端得走轮各自行走在高低不同得两层轨道上,以保持下水车架面处于水平状态。为此斜坡部分得高轨和横移区得相应轨道应该用相同半径的圆弧平滑连接起来。高轨I和低轨II得高度差应保证邻水端和靠岸端得走轮轴处于同一水平面。过渡曲线上任何两点之间得水平距离应恒等于走轮轴距,才能使下水车在下滑得任何位置都能保证水平。这种方式具有布置简单、架面较低、斜坡部分受力时不致出现深陷得凹槽等优点,同时可以在横移区侧翼布置多船位水平船台,机械化程度较高和操作简单可靠,对水域的宽度和深度得要求都比纵向下水小的多,下水最大重量5000吨。但这种方式水工建筑复杂,铺轨精度高,造价高。
6、梳式滑道机械化下水
由斜坡滑道和水平横移区组成,而且和横移区侧翼的多船位水平船台连接,船台小车和下水车式分别单独使用。
在斜坡滑道部分铺设若干组轨道,每组轨道上有一辆单层楔形下水车,每辆下水车有单独的电动绞车控制。斜坡滑道部分和横移区的轨道交错排列,位于轨道错开地区处于同一水平处的连线称为O轴线,水平轨道和斜坡滑道互相伸过O轴线一定长度,形成高低交错的梳齿,所以称为梳式滑道,其作用是将水平船台上的待下水船舶转载到楔形下水车上。
具体操作时,将船舶置于船台小车上,开动船台小车做纵向运动,待船舶移到横移区的纵向轨道和横向轨道交错处时启动小车下部的液压提升装置提升船台小车的走轮,将车架旋转90度后落下走轮到横移轨道上,开动船台小车将船舶运动到O轴线处,再次启动船台小车上的提升装置将船舶略为升高,此时用电动小车将楔形下水车托住船舶,降下船台小车的提升装置并移开船台小车,船舶即座落在下水车上,最后开动下水车上的电动绞车将船舶送入水中完成下水作业。
船台小车和下水车各自有单独的电动绞车,免去穿换钢丝的麻烦,提高了作业的安全性和作业效率;下水车的轮压较低,对斜坡滑道的施工精度要求较低;各个区域的建设独立性较强,可以分期施工。但由于自备牵引设备,船台小车结构复杂,维修繁琐;船台小车走轮转向和O轴线处换车作业麻烦,使用船厂不多。
7、升船机下水
升船机就是在岸壁处建造的一个承载船舶的大型平台,利用卷扬机做垂直升降的下水设施。根据平台和移船轨道的相对位置分为纵向和横向两种类型。
船舶下水时首先驱动卷扬机将升船机平台与移船轨道对准并用定位设备固定之,船舶在移船小车的承载下移到平台上就位,带好各种缆索,解除定位设备,卷扬机将升船机平台连同下水船舶降入水中,船舶会在自身浮力作用下自行起浮。
升船机结构紧凑,占地面积小,适用于厂区狭小,岸壁陡立。水域受限的船厂,升船机作业平稳,效率高,适用于主导产品定型批量生产。但升船机对船舶尺度限制大,只适用于中小型船厂。上海的4805厂(申佳船厂)有国内第一座3000吨级升船机。
利用浮船坞做下水作业,首先使浮船坞就位,坞底板上的轨道和岸上水平船台的轨道对准,将用船台小车承载的船舶移入浮坞,然后将浮坞脱离与岸壁的连接,如果坞下水深足够的情况下浮坞就地下沉,船舶即可自浮出坞;如果坞下水深不足就要将浮坞拖带到专门建造的沉坞坑处下沉。
根据船舶入坞的方式分为纵移式和横移式。纵移式的浮坞中心线和水平船台移船轨道平行,可以采用双墙式浮坞,船舶入坞按船长方向移动。上海江南和广州黄埔使用此类浮坞。横移式浮坞多使用单墙式浮坞,也可以使用双墙式浮坞,但这种浮坞的一侧坞墙可以拆除,使用时将浮坞横靠在水平船台之岸壁,用行车拆去靠岸一侧坞墙,将船舶拖入浮坞,再将活动坞墙装复做下水作业。
浮坞下水设施具有能与多船位水平船台对接的能力,造价较低,建造周期亦短,下水作业平稳安全,但作业复杂,多数时候要配备深水沉坞坑。 四、气囊式下水 目前,我国中小型船舶生产企业普遍采用气囊下水方式,虽然具有经济便利等优点,但是与传统的滑道式下水、轨道式下水、坞内下水等下水方式相比,气囊下水方式还存在缺乏理论支撑,实际操作中不规范等问题。根据现有船舶建造实践经验,在建造船长小于180 m的钢质普通船舶时,采用气囊式下水方式基本上还是可行的。因此,标准中规定二级Ⅰ类以下的船舶生产企业允许使用气囊式下水方式,同时对采用气囊下水的设施设备以及下水方案也提出了相应的要求。
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