水面舰艇甲板上浪后排水问题解决方案

，，

(中国舰船研究设计中心，上海 201108)

在大风浪工况航行时，水面舰艇需要冲过海浪甚至产生埋艏现象，此时舰艇甲板尤其是艏部甲板经常会积蓄数吨海水[1-5]。传统的舰艇艏部甲板基本上采用开敞设计，甲板周围布置一圈栏杆，当舰艇恢复正常状态时，海水可以迅速从舰艇两侧排出。

随着现代海军装备的生命力和战斗力日益强大，其设计理念和方法也发生重大转变。其中隐身性能逐渐成为水面舰艇最重要的战术技术指标之一[6-9]，是舰艇现代化程度的重要标志。为了获得良好的隐身性，在设计时对上层建筑和露天甲板采用舷墙遮蔽措施的方法已经成为隐身设计的基本手段之一，开敞甲板周围的栏杆也逐步被舷墙所替代，在这些部位会形成“阱”结构。“阱”结构在甲板上浪时，会积蓄大量海水，同时因为舷墙的设置使海水难以快速顺利排出。对整个舰艇的总体性能可能产生一些不利影响。目前我国的水面舰艇设计规范对该情况并没有提出具体设计要求。

舰船隐身设计与甲板上浪后排水问题的解决方案需进行有效结合，以达到切合实际的现代舰船设计理念，为今后相关规范内容补充完善提供参考。

1 标准规范中的相关内容

水面舰艇积水一般包括露天甲板积水(包括上浪海水、露天雨水和甲板冲洗水等)、舰内舱底积水。露天雨水、甲板冲洗水由甲板漏水系统排至舷外，舰内舱底积水主要通过舱底水系统排至舷外。当水面舰艇设置有舷墙时，在高海情状况下，落在露天甲板的上浪海水是通过安装在舷墙上的排水舷口排出的。排水舷口即舷墙上的开孔，可让从舷侧进入甲板的水自由流向舷外。当舷墙在露天甲板部分形成“阱”时,在舷墙上开设的排水口,可以迅速排除甲板积水。船舶在风浪中航行作业，当甲板上浪时，如不能及时排除甲板上的积水，连续上浪冲击会使甲板上的积水越来越多，形成自由液面，总体重量不断增加，重心逐渐升高，致使船舶稳性明显降低。由此可见，排水舷口的面积设置是否足够，设置方位是否合理，在风浪中会影响到船舶的安全。对于干舷较低排水量较小的舰船受甲板上浪的影响更为严重。

1.1 《CCS钢质海船入级与建造规范》中相关规定

《CCS钢质海船入级与建造规范》[10]中明确规定：排水舷口应能迅速排出甲板积水和放尽积水，舷墙上的排水舷口面积应按照《1966年国际载重线公约》[11]1988年议定书修正案附件B附则Ⅰ第24条的要求设计。《1966年国际载重线公约》1988年议定书附件B修正案具体内容如下。

1)如果舷墙在干舷甲板和上层建筑甲板的露天部分形成阱，则应采取足够的措施迅速排出甲板积水和放尽积水。

在上层建筑甲板上的每个阱内，最小面积应为按下式算得面积的一半：

当阱内舷墙长度(l)为20 m或小于20 m时，A=0.7 + 0.035lm2；当l超过20 m时，A=0.07lm2。在任何情况下，l值都不应大于0.7 L。

如果舷墙平均高度大于1.2 m，则所需面积对每0.1 m高度差,按每米阱长增加0.004 m2。如果舷墙平均高度小于0.9 m，则所需面积对每0.1 m高度差，按每米阱长减少0.004 m2设计。

2)排水舷口的下边缘应尽可能接近甲板。所需排水舷口面积的2/3应分布在阱内最接近舷弧最低点的1/2长度范围内。所需排水舷口面积的1/3应沿剩下的阱长平均分布。在舷弧为零或舷弧很小的露天干舷甲板或露天上层建筑甲板上，排水舷口面积应沿阱长平均分布。

3)舷墙上所有排水舷口，应使用间距约为230 mm的栏杆或铁条保护。如排水舷口设有盖板，则应有足够空隙以防堵塞。铰链的销子或轴承应采用耐腐蚀材料。盖板不应装设锁紧装置。

1.2 《舰艇装置和系统》中相关规定

苏联《舰艇装置和系统》设计规范：有舷墙的舰艇，当强烈波浪时，落到上甲板上的水是通过安装在舷墙上的舷部排水孔(露天排水孔)排出。露天排水孔的总面积不小于上甲板舷墙面积的10%，而艏楼甲板不小于5%。当防护放射性沾染的水幕防护系统工作时，在上甲板和艏楼甲板上积聚大量的水。为了快速将这些水排出舷外，在上甲板上安装尺寸大的槽型可拆排水孔，以便将沾染的水直接从上甲板排到舷外。也可避免内部舱室被沾染。

1.3 规范内容分析

根据各标准规范的内容，民船设计规范关于排出因为舷墙而引起的上浪积水问题，有比较明确且操作性很强的详细要求，苏联的舰船设计规范虽然内容较为简单宽泛，但仍有明确的设计要求，同时也可以量化计算。

2 排水舷口设置实例分析

国内某型水面舰艇，其总体布置实际情况：船体采用长桥楼设计，艏部设置舷墙，为典型“阱”结构。该处舷墙长度为21 m，舷墙高度为1 m，甲板面积约为140 m2，在大风浪高速航行时统计出的实际上浪频率大约为20 次/h。所需要设置排水舷口的最小面积，应按照保证每次上浪后的水量能在下一次上浪前及时排除的原则设计。

GJB4000-2000《舰船通用规范》[12]关于设置舷墙引起甲板上浪后积水排出的内容并无明确的描述。在实船设计上参考了甲板漏水口的设计排水流速，并结合实际上浪水量和上浪频率预报的数据，最终估算出在舷墙上开设排水舷口的面积约为1.0 m2。

分别按照《1966年国际载重线公约》和《舰艇装置和系统》的方法进行计算，具体计算内容见表1。

表1 各计算方法的排水舷口面积取值

由表1可知，按照《1966年国际载重线公约》和《舰艇装置和系统》计算，需要设置的排水舷口面积分别为1.47 m2和2.1 m2，两种结果均大于1.0 m2，满足实际使用需求。但从实际效果来说，显然是开口面积越大，排水效果更好。但舰船的使命任务与一般民船存在很大差异，在设计时还要考虑舰艇的隐身性。开口越大其隐身效果必然越差，且《1966年国际载重线公约》中也明确该公约适用的船舶种类中“不包含军船在内”。

为充分融合排水效果和隐身性能，排水舷口位置应尽量按照长条形状均匀布置在舷墙的底部最低处，并仍然需要考虑舰船的隐身性能。可以借鉴法国海军的“阿基坦”级护卫舰排水舷口(见图1)的隐身性设计，舷墙外部舷口位置处理成与舰艇该部位线型一致的遮蔽结构。

图1 法国海军的“阿基坦”级护卫舰排水舷口

3 结论

搜集整理了国内主要的民船和国外舰艇设计规范中对甲板上浪的主要规定和设计要求等内容。设计人员在设计时对排水舷口的设置无据可依，只能采取估算或者参考民船的设计规范，致使设计出的方案可能达不到最优的设计效果。通过水面舰艇甲板上浪后排水问题解决方案探讨，提出舷墙遮蔽的水面舰船开设排水舷口的相关建议，为今后相关规范内容补充完善提供参考。