第三章船舶系统Word格式文档下载.docx
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航行时，通过机舱舱底泵吸入的含油污水必须排至舱底水舱；
当船舶靠码头时，可以再将舱底水排至岸上专门的舱底水接收装置。
如要排到舷外，则通过舱底水油水分离器分离后，其含油量小于15ppm时才可排出。
货舱污水井内的舱底水或机舱内洁净不含油的舱底水可以通过总用泵抽吸并直接排舷外。
船舶除在正常航行的状态下，要及时排除货舱、机舱内，特别是机舱内的舱底水外。
为了在船舶发生破损的紧急情况下，对水密舱室在有限进水时也能迅速排水，规范要求在机舱最大排量的海水泵吸入管处安装一只舱底水应急吸口。
2.舱底水泵的布置原则
由于船舶的种类繁多，每种船舶的舱底水系统均有差别。
但管路和水泵的布置都有一定的原则可以遵循，对于舱底水泵的布置原则有三条：
⑴独立原则采用这种布置的系统适用于有几个机舱、锅炉舱和其他船舱的船舶上。
且要求各舱必须保持其工作的独立性。
如图3.1.2所示，每个舱均有自己的舱底水泵及系统。
它的优点是保证系统每个区段的独立性；
可以避免管子穿过水密隔舱；
管路设备安装简化。
主要适用于军用船舶，一是军船均设有机舱、前辅机舱和后辅机舱等。
二是它要求各舱的独
立性较强。
三是管路简单，维修方便，重量也轻。
⑵分组原则船舶艏部的各舱的舱底水系统的管路和艉部各舱的舱底水系统的管路，分别都接到机舱内各自的舱底水泵，或者机舱内的舱底水管路、货舱内左舷和右舷的管路分别接到机舱内各自的舱底水泵，在机舱内实行操纵。
图3.1.3所示的为前后分开的情况。
为了减少机舱内的设备，方便操作，实际船舶上的舱底水泵均可互相备用，所以如图3.1.3所示的布置是不存在的，两台泵的吸入总管是连接在一起的，但有阀门相互隔离。
⑶集中原则只在一个机舱，且船舱数较多的船舶，舱底水系统大多采用集中布置原则，如图3.1.1所示，整个系统共用一台或二台舱底水泵。
这种布置原则的舱底水系统具有
设备少、操纵方便、造价低廉等优点。
民用运输船舶都采用这种布置。
3.舱底水管路布置原则
机舱或货舱区域的舱底水管路的布置也有三种方式：
⑴支管式对各需要排水的舱室，从每个吸口引出支管，通过截止止回阀或截止止回阀箱，经舱底水总管接到舱底泵。
其缺点是管路长，管材消耗量大，但所有操纵阀件均可安装在机舱内，可不必设置阀门遥控系统。
图3.1.3所示的管路布置即支管式布置。
⑵总管式适用于设有管隧的大、中型船舶，即从各需要排水的舱室的吸口引出的支管通过截止止回阀接至管隧中的总管。
该总管通至机舱内的舱底水总管与舱底泵连接。
它的优缺点正好与支管式相反。
即管路简单，管材耗量较少，但管隧内的阀件必须遥控。
⑶混合式介于上述两种方式之间，例如把需要排水的舱室分成两组或三组，由2根或3根分总管与舱底泵相连接。
这种方式在民用船舶上采用得最多。
图3.1.1所示即为混合式布置。
三、主要设备及附件
1.舱底水泵
可以用来作为船舶舱底水泵的水力机械设备包括：
喷射泵、离心式泵、活塞式泵、轴流式泵。
其中离心式泵因其排量大、对水质的要求低和价格便宜而常用作舱底总用泵或消防总用泵；
活塞式泵因能产生较高的真空度，故抽吸能力强，又不易使浮于水面的油滴粉碎而混入水中，增加分离的难度，故广泛用于专用的舱底水泵；
轴流泵很少用作舱底水泵，一般的舱底水所含杂质多，易引起螺杆的磨损。
船舶上如要使用轴流泵作为舱底水泵，均为单螺杆（蛇形）泵。
喷射泵的结构部件中没有运转部件，它的动力是高压的液体，也不带有原动机。
所以结构简单，外形尺寸小，在船舶舱底水系统中应用较为广泛。
图3.1.4为喷射式舱底水泵的示意图。
它由喷咀、混合室和扩压管三部分组成。
喷射泵的工作原理是利用高压水作为动力来吸排液体的。
从消防系统来的工作水通过喷咀1后以高速喷出，并且带走喷嘴周围的空气而产生一定的真空，使舱底水从吸入口压进混合室2。
工作水和舱底水在混合室中不断地相互碰撞、混合而进行动量交换。
混合以后一起进入截面积逐渐扩大的扩压管3，混合水在扩压管中速度逐渐降低，静压逐渐升高，使泵出的液体建立起压头，达到排出液体的目的。
喷射泵的舱底水进出管路的安装均有技术要求，即在与喷射泵舱底水进出口连接前后均应在一定长度的直管段，以减小阻力。
为不影响其排量，须使出口的阻力减到最小为好。
2.舱底水油水分离器
按照有关规范和国际公约的规定，船舶排出的舱底水（包括压载水）的含油量应小于15ppm，即15毫克/升，故必须对含油舱底水进行油水分离后方可排出舷外。
舱底水油水分离器的作用就是将水中的油份分离出来。
图3.1.5是舱底水分离器的管路系统图。
该舱底水分离器采用将泵安装在分离器出口的方式，它的好处是经过泵的水已经是分离过后的净水，可延长泵的使用寿命。
舱底水经过滤器1和截止止回阀2被吸入分离器，经过粗分离（重力分离）和细分离（聚合物体）后清水由排出泵7抽出，通过节流阀8和气动三通阀9和舷旁排出阀排至舷外。
节流阀8的作用是限制舱底水排出的流量，使含油舱底水在分离器中停留一定的时间，确保分离效果。
舱底水分离器的工作原理是舱底水先经过若干喷嘴供入油水分离器内，由于喷嘴的扩散作用供入油水分离器内的舱底水迅即散开，其中粗大油粒被分离上浮进入上部的集油室，含有细小油粒的污水在分离器内部流动中经过聚合物体组成的滤网也被分离开来或形成较大颗粒的油滴后聚集到分离器的上部，达到油水分离的效果。
当分离器上部的油量达到一定高度时，通过油位监测器12将信号传至控制箱13，接通气动阀11上的电磁阀，使阀11打开，同时，排水泵7停止运转，气动阀6也同时打开，冲洗水通过截止止回阀3、减压阀5与气动阀6进入分离器，使分离器内的污油排至污油舱。
同时对分离器进行反冲，将聚合物体上的污物冲洗下来，通过气控阀11排至污油舱；
当污油排出一段时间后，水位又升高到某一位置时，气控阀11自动关闭，同时气控阀10打开，继续将含有少量油分的污水排到舱底水舱。
根据设定的排油及排污水的时间，也即当分离器内充满清水后，气控阀6、10同时关闭，舱底水泵起动，重复以上的分离过程。
即该分离器装有时间控制及反冲装置，冲洗水的压力应≤1kgf/cm²
。
油份监测仪12通过三通考克与清水排出连通，，当油份超过15ppm时，发出报警且输出电讯号，接通压缩空气，使三通阀转换位置，让分离出来的不合格水回流到舱底水舱。
3．舱底水吸入口和泥箱
图3.1.6所示为舱底水吸入口，也称为止回吸入滤网。
图3.1.7为舱底水吸入滤器，也称泥箱。
舱底水吸入口安装在舱底水吸入支管的末端，而泥箱一般安装管路中间，污水井的上方。
两者相同之处是都起到过滤的作用，不同的地方是舱底水吸入口能起到止回的作用，而泥箱无止回作用，因而泥箱之前必须安装一只截止止回阀。
另外，舱底水吸入口必须安装于舱的最低处或污水井内，因此一旦堵塞，清洗相当困难。
且当止回阀
芯不能就位时，维修也困难。
但泥箱就不同，可以安装在比较高的位置，清洗就比较容易。
由于止回阀位于滤器与舱底泵之间，止回阀也不易卡住。
四、舱底水自动排放控制
对于自动化程度较高的船舶，均要求在污水井高位时能将舱底水自动排放至舱底水舱或舷外。
图3.1.8是舱底水自动排至舱底水舱的系统图。
其工作原理如下：
当污水达到高位时，浮子液位信号器1到达上方位置，气源通过液位信号器到达气动开关2，使气动开关的电触点接通电源。
报警信号装置3发出声光报警信号，同时将电源送到二位三通电磁阀5。
电磁阀通电后，达到下面方框的位置，气源通过滤器4到达气动舱底水吸入阀6，使该阀打开。
当气动阀全开时，气源又被通至气动开关7，接通电源。
从气动开关2、7来的电源使启动控制箱8中的电路全部接通，舱底水泵启动，开始将舱底水排至舱底水舱11。
当水位降低至一定位置时，液位信号器切换至下方，气源被切断，导至电源切断，声光信号消失，气动阀关闭，泵停止工作。
五、舱底水系统布置、安装技术要求
1.舱底水系统的布置原则
舱底水系统布置的原则是除客船外，能保证船舶在正浮或横倾不大于5º
时能正常地排除积水。
对于客船要求较高，无论船舶正浮还是在事故发生后，在实际可能产生倾斜的情况下，机器处所内的积水均应能排除。
所以舱底水系统的各个吸入口必须安装在各舱最低处，在有舭水沟的船舶中，可位于该舱两舷的最低一端；
无舭水沟时，则要在两舷或船纵中剖面处设立一只污水井，以便于舱底水集中一处排出。
机舱的舱底水系统，由于它们的重要性和积液的数量大，所以应与其它舱来的管路分
开，应设专阀且必须有干管直接与机舱的舱底水总管和舱底水泵相接。
2.舱底水系统的安装要求
⑴
⑵舱底水系统只允许将舱底水排出舷外，而不允许舷外水或任何水舱（柜）中的水经过该系统进入舱内。
所以在吸入管路上的阀门和接舱底水泵的舱底水总管上的所有阀门都应使用截止止回阀。
各个吸入支管的吸口处都要有止回装置（止回阀或止回吸入口）。
⑶由于舱底水是含有油和各种杂质的污液，为了防止舱底污物堵住吸入口、在舱底水吸口处装有过滤网或泥箱。
机舱和轴隧内的舱底水吸口均应设置泥箱，泥箱应设置在花钢板附近的地方，并引一直管至污水井或污水沟。
直管的下端或应急舱底吸入口不得装设滤网箱。
⑷舱底水管一般均应布置在机舱的最下层，并尽量保持管路的平直，不允许有过大的起伏，以免形成气囊或存积垃圾。
⑸舱底水泵必须具有自吸能力或装有独立的自吸装置。
六、舱底水总管、支管内径的计算方法
1.按规范要求进行管径的计算方法
各船级社对舱底水管内径的计算都有自己的计算公式，但不全相同。
不过大部分船级社的计算方法都与CCS船级社相同，现介绍如下：
d1=1.68√Lpp（B+D）+25mm
d2=2.15√l（B+D）+25mm
d3=3√l1（B+D）+35mm
其中：
d1—舱底水总管和直通舱底水泵的舱底水管的计算内径（mm）；
Lpp—船舶垂线间长（m）；
B—船宽（m）
D—至舱壁甲板的型深（m）；
d2—舱底水支管的计算内径（mm）；
l—舱室长度（m）；
d3—油船舱底水总管及直通舱底泵的舱底水管计算内径（mm）；
l1—油船机器处所的长度（m）；
以上计算公式中，BV、ABS的舱底水支管的计算内径公式为d2=2.16√l（B+D）+25mm。
舱底水支管的内径一般不应小于50mm，总管的内径不应小于支管的内径。
根据计算公式计算出管子的最小内径后，应选择相近通径的管子，其内径一般应大于计算内径，特殊情况应得到船级社的认可。
2.按规范要求进行舱底泵排量的计算
为使舱底水总管内的水流速度不低于2m/s，可由前述计算求得的舱底水总管的内径算出舱底泵的排量，每一舱底泵的排量应不小于下式的计算量：
Q=5.66d1²
10ˉ³
其中：
Q—每一舱底泵计算排量（m³
/h）；
d1—舱底水总管计算内径（mm）。
例：
某船厂建造的50000吨散货船的垂线间长为182米，船宽为32.26米，型深为17米，机舱长度为22.9米，请计算舱底水总管和机舱内舱底水支管的内径及舱底泵的排量。
解：
已知Lpp=182m，B=32.26m，D=17m，l=22.9m
因此：
d1=1.68√Lpp（B+D）+25=1.68√182（32.26+17）+25=184.07（mm）
d2=2.15√l（B+D）+25=2.15√22.9（32.26+17）+25=97.2（mm）
=5.66184.07²
=191.8（m³
/h）
答：
舱底水总管和机舱内舱底水支管的计算内径分别为184.07mm和97.2mm，舱底水泵的计算排量为191.8m³
/h。
在实际船舶上，舱底水总管的规格为21913mm，机舱内舱底水总管的规格为1149mm，舱底泵的排量为200m³
可以看出总管的实际内径比计算内径大，而支管的实际内径比计算内径略小，但在规范允许范围之内。
第二节压载水系统
一、压载水系统的用途
船舶满载航行时,由于燃料、淡水、食物等不断消耗，使船舶吃水深度逐渐减小，导致船体的受风面积增大，螺旋桨浸水深度减小，这种情况在空载航行时尤为明显。
此外，货物在各舱配载不均匀时也要引起船舶的纵倾和横倾。
此时会导致螺旋桨效率降低，主机功力消耗增加，船舶稳性和操纵性变差。
压载系统的用途就是用来调整船舶的吃水，适应各种装载情况；
保持适当的排水量、吃水、纵倾和横倾，保持一定的航行性能，如机动性和螺旋桨效率等；
同时保持恰当的稳性高度（GM），获得适当的复原力；
压载水系统可以根据船舶的具体情况，将舷外水（压载水）泵入任何一个压载舱或排出任何一个压载舱内压载水，也可以将各压载舱内的压载水进行前后、左右的调驳来达到上述的目的。
压载水舱可设置在双层底舱、深舱、艏艉尖舱和边水舱等。
双层底舱、深舱主要用以改变船舶的吃水、艏艉尖舱主要用以调整船舶纵倾，边水舱主要调整船舶的横顷。
在某些特种用途的工作船上，压载水还有其特殊的作用，火车渡轮的压载水起着装卸车厢时的平衡作用；
打桩船上的压载水起着保证打桩方向正确的作用；
破冰船上的压载水起着压碎冰的作用；
潜水艇上的压载水起着使艇沉浮和保持各种状态的作用；
浮船坞上压载水起着使船舶能进出船坞和抬起船舶的作用等。
二、全船压载水管的布置方式
所谓全船压载水管即货舱及艏艉部分的压载水管系。
根据不同的要求，可以有以下几种布置方式：
1.支管式
这是一种各压载舱能独立注排水的方法，见图3.2.1。
这种布置方式适用于双层底内压载舱，且压载管径较小，压载舱数不多的小型船舶。
采用这种方式时，压载泵设在机舱内，集合管设于机舱前壁或后壁，集合管至压载泵用总管连接，集合管至各压载舱用支管连接。
所以该方式的特点是总管短支管长。
2.总管式
采用这种方式时，沿船长方向敷设总管，由总管向各压载舱引出支管，在支管上安装阀及吸口。
阀门一般采用遥控阀门，目前大部分船舶均采用液压或气动遥控阀门，但也可以是小轴传动，总管式布置方式也有几种不同的方式。
如图3.2.2（a）所示的为一根总管方式，适用于1000吨以下的小型船舶。
如图3.2.2（b）所示的为双总管方式，适用于稍大一些的船舶，载重量（DW）一般不超过5000吨。
对于更大的船舶因压载水量大，压载管直径也大，不容易将舱内的水抽吸干净，一般需设扫舱吸口。
如图3.2.2（c）所示的为另设两根扫舱总管的方式，而图3.2.2（d）所示的为不另设扫舱总管、扫舱吸口直接接在压载总管上的方式。
双总管式一般均设有两台压载泵。
3.环形总管式
这种方式在大中型船舶上被广泛采用。
实质上是双总管式，只是把两根总管首端连接起来而已。
这种方式一般配有两台压载泵。
支管的布置可以如图3.2.3（a）所示的对称布置，也可以如图3.2.3（b）所示的不对称布置。
与总管式布置一样，也需另设扫舱总管或将扫舱吸口接到环形总管上。
4.管隧式和半管隧式
对总管式及环形总管式压载管路，压载管和阀都浸没在双层底压载水舱内，维修保养很不方便。
所以很多大中型船舶均采用管隧式或半管隧式布置。
这就是在船的双层底内设一管隧，一般设在船纵中部位。
压载总管就布置在管隧内，可以是总管式，但大多为环形总管式，如图3.2.4所示。
如果在船长方向，只有一部分设管隧，则称为半管隧式。
如图3.2.5所示
5.各种全船压载系统的特点
前述5种不同的布置方式为全船压载管系的基本形式，它们各自的特点见表3.2.1
表3.2.1各种全船压载管系的特点
序号
型式
特点
操作
维修保养
1
支管方式
总管长度短，支管长度长。
支管数仅和舱数有关
在阀安装位置处可进行集中操纵，不必遥控
阀维修保养方便，而舱内管子多，较麻烦
2
总管方式
和1相反，总管长，沿船长方向布置，由总管就近引出支管至各舱。
阀必须遥控，采用油压或气压作为阀开闭的动力
阀、管均位于舱内，故较麻烦
3
环形总管方式
实质上和方式2中两根总管相同
4
管隧方式
以船体一部分作管隧，在管隧内以方式2、3布置管子，因设管隧压载舱容减少
容易
5
半管隧方式
为方式4和1的组合，压载舱舱容减少较4少
基本与4相同
6.顶边水舱的注排水方式
某些船舶如运木船、散货船，液化气船等通常在货舱内设有顶边水舱。
所谓顶边水舱，即该水舱设置在货舱两舷的上部，主甲板下方。
故其注排水与一般的压载舱不同。
顶边水舱的注排水方式见图3.2.6所示。
其中（a-1）、（a-2）采用一根管进行注排水的布置方法。
管系本身布置为总管方式或环形总
管这方式。
（a-3）为顶边舱和双层底舱联通为一个舱，顶边舱（实际上已不存在顶边水舱，只不过是该压载舱的上部。
这种结构形式，随规范要求散货船也要设双层壳体时会经常采用。
）不设压载管，而在顶边舱下部装一只舷侧阀，使该阀以上的压载水能籍重力排出。
而（b-1）、（b-2）和（b-3）为注排水分开的方式。
（b-1）为压载水由舱顶部注入，压载水总管设在主甲板上方，舱口围的两侧。
压载水可由舷侧阀藉重力排出也可以由压载泵抽出。
这种注排水方式和管系布置方式目前在散货舱上使用最为广泛。
（b-2）与（b-1）的区别仅仅是总管的布置不同，一般只适用于甲板上不宜布置压载水总管的场合。
（b-3）为上下舱用连接管连接，注水时上下舱同时注水，但因连接管伸到舱的上部，故排水可分别进行，从而缩短了排水的时间。
（a-1）、（b-2）和（b-3）三种注排水方式由于部分压载水管敷设在货舱内，万一发生破损时会产生严重的后果，因而很少采用。
三、机舱压载水系统
除油船和化学品船的专用压载泵外，一般压载泵均安装在机舱内。
压载泵的配置根据不同的船型有所不同。
对小型船舶，压载水量不多，一般不设单独的的压载泵，而由消防泵、总用泵、主机冷却海水泵或其他适用的泵来兼用。
中型船舶也可只设一台压载泵，但大型船舶均设两台压载泵。
同时由于这些泵的排量很大，要将舱内的水吸干是困难的，所以往往还配有扫舱泵。
扫舱泵可以是活塞泵，也可以是喷射泵。
两者比较，后者简单得多，施工方便、节约费用，所以目前被广泛采用。
下面图3.2.7是某船机舱压载水管系统图，采用两台压载泵。
其特点是平时使用时左、右压载泵分别实施左、右舷压载舱的注排水，且当一台泵发生故障时，另一台可以备用。
这种型式既缩短了注排水时间，又降低了电动机单机功率，还提高了使用可靠性。
该系统采用海水自海水总管和压载舱内吸入，直接排至压载舱或舷外的方式。
当压载舱内的水位降至低位，压载泵抽吸困难时，可以用喷射器进行扫舱。
至顶边水舱的总管布置在甲板上方，且采用单总管形式。
1#压载水泵的吸入总管上还设有应急舱底水吸入口。
该系统的大部分阀件均采用液压遥控阀，可以在专门的控制室内操纵阀门的开闭。
四、横倾平衡系统
集装箱船、火车渡船和特种船舶，在作业时应时时保持左右平衡。
为此须设置横倾平衡水舱，左右对称。
该舱一般设在船舶的中部，但从接管考虑，最好尽可能靠近机舱。
当船舶发生左倾时可以将水从左舱驳至或右舱，右倾时从右舱驳至左舱。
可以设置专用的横倾平衡水泵，也可以用机舱内的主冷却海水泵或其他排量较大的水泵兼用。
横倾平衡系统的控制方式有：
1.四通阀控制系统
该系统用机舱内的泵，如主海水泵，作为横倾平衡水泵，用一只四通阀控制水的流向。
四通阀有几种形式，一种是圆柱形的阀芯上下移动的四通阀；
还一种是四通球阀，旋转90º
就可改变水流的流向，转动到45º
位置为停止位置。
阀的控制一般为电动或气动。
如船上有适用的液压源也可采用液动。
图3.2.8就是该系统的典型原理图。
图3.2.8所示的四通阀位置就是横倾水泵从右舷平衡水舱将水驳至左舷水舱的状态。
如果把阀转动90度，则水流的方向相反。
电动四通阀是由安装在平衡水舱上的液位传感器通过横倾平衡控制箱来控制的。
2.
4个遥控阀的控制系统
本系统的实质是用4个遥控阀代替一只四通阀。
四通阀外形比较大，价格贵。
所以设计时可用4只普通的遥控蝶阀代替四通阀。
图3.2.9中，当V1和V3打
开时，水从右舱驳至左舱；
当
V2和V4打开时，水从左舱驳至右舱。
3.双向泵控制系统
本系统的水流方向控制是通过改变泵的转向来实现的。
因而需设置一台双向的水泵，一般为轴流泵。
所以总的说来比上面所述两种系统费用要贵一些。
但很明显，其管路极其简单。
如有可能，该泵还可设置在两个货舱之间的空舱内，管路不必接到机舱。
控制也最简单，只要改变泵的转向，即可改变水的流动方向。
这种系统适用于中小型集装箱船，泵的排量一般为300m³
/h~350m³
/h，压力为0.2MPa，管径为200mm。
见图3.2.10。
五、布置和安装技术要求
1.压载水管系布置和压载舱吸口的数量，应使船舶在正常营运条件下的正浮或倾斜位置均能排除和注入各压载舱的压载水。
2.当压载舱的长度超过35米时，一般应在舱的前后端均设置吸口。
3.压载管系的布置必须避免舷外水或压载舱内的水进入货舱、机器处所或其他舱室。
4.压载水管不得通过饮水舱、锅炉水舱或滑油舱。
如不可避免，则在饮水舱、锅炉水舱或滑油舱内的压载管壁厚应符合各有关船级社的要求，并不应有可拆接头。
5.压载管系不应与干货舱及机炉舱的舱底水管和油舱管系接通，但泵与阀箱之间的连接和泵的排出舷外管除外。
6.根据CCS规定，干货舱或油舱（包括深舱）可能用作压载舱时，压载管系应装设盲板或其他隔离装置。
饮用水舱兼作压载水舱时，为避免两个系统相互沟通，也应符合这个要求。
但4000DWT及以上的非油船和150总吨及以上的油船，不得在任何燃油舱内装压载水。
7.压载水系统的水源管路必须直接从海水总管引出，在任何一管路的中间不能有止回装置，也不应与任一无关管路连接。
8.压载舱内的吸入管不允许有气囊存在，以防止
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