海船舱底水系统设计要点研讨

杨 涛，陈 建，黄 河

（广州船舶及海洋工程设计研究院，广州510250）

1 前言

船舶舱底水排放涉及到船舶航行安全和环境污染等问题。为此，各船级社规范和各地行政法规均对船舶舱底水的设置作出了比较详细的规定。影响舱底水系统排放效果的因素较为复杂，国际海事组织（IMO）﹑国际船级社协会（IACS）等每年都对此加以研究，不断修订相关规定。本文对海船舱底水系统的设计要点加以研讨。

2 设计参考资料

在海船舱底水系统设计中，主要参考以下资料：

（1）合同规格书：规格书通常对舱底水系统的使用﹑规则﹑材料﹑配置等提出了要求，也即是用户的需求；

（2）总布置图：系统的布置和设备配置，特别是泵与吸口布置应与总体水密舱室布置相吻合；

（3）机舱布置图：机舱内舱底水系统的布置和设备设置应与机舱布置相吻合；

（4）设备估算书：设备估算书要符合规范规则规定，特别是舱底泵能力﹑总管和支管通径应满足估算书要求；

（5）结构图：舱底水吸口数量和布置应与船体外型﹑结构分布相吻合，必要时应增加吸口以能排除局部区域积水；

（6）船舶规则﹑规范：系统配的布置和设备配置应满足船级社规范及挂旗国法规相关规定。

3 设计总体要求

根据SOLAS规定，所有船型舱底水系统应满足在所有实际工况下均能抽除及排干水密舱室内的舱底积水；对客船还需满足在海损后所有实际情况下，无论船舶是正浮或横倾均应能操作。

4 设计方法和要点

4.1 舱底泵配置

船级社和挂旗国规则对各型船的舱底泵配置均有规定，主要归纳如下：

4.1.1常规船配置

（1）舱底泵数量

通常货船应不小于2台；客船不小于3台，对于舱底泵数为30或大于30，还应增设1台独立动力泵。通常为了使用方便，对于大中型船可增设1台自吸能力强的日用舱底泵。

对于客船，如其长度为91.5 m及以上或舱底泵数为30及以上，则舱底泵布置应在所有假定进水情况下均有不少于1台动力泵可用。为此，通常将其中1台设为潜水式舱底泵，且其动力源位于舱壁甲板以上。

（2）舱底泵能力

舱底泵排量应按相关规范所提供的公式进行计算，而压力通常按排出管长度和排出口高度确定，建议取0.2～0.4 MPa；如舱底泵兼作其它系统泵，则其能力还应满足所服务的系统所需；舱底水系统应具有自吸能力，可采用自吸式泵或加装自吸装置以达到要求，但用于应急舱底水排除的泵则不要求具有自吸能力。

如果压载泵﹑总用泵﹑消防泵﹑卫生泵等可用于抽吸舱底水，则可视作独立动力的舱底泵，但应具有自吸能力；主机或发电机组的机带泵，不应视为独立动力泵；对于货船和渔船，由独立海水泵供水的喷射泵可作为独立动力舱底泵。

如果几台其它泵组的组合总排量满足规范计算值且适合抽吸舱底水，则可将组合泵组视作1台独立舱底泵。

对于多体船，通常每个片体内设2台舱底泵。

4.1.2 高速船的附加要求

对于高速船，要求舱底水总管不应布置在破舱区域范围内，且舱底泵配置应满足以下要求：

（1）高速客船： A类高速客船至少设2台动力泵；B类高速客船至少设3台动力泵，其中1台可由主机带动，1台应为有应急动力源的潜水泵；

（2）高速货船：至少设2台舱底泵，其中1台可由主机带动；

（3）多体船：每一片体应至少设2台舱底泵，如其它片体舱底泵可抽吸本片体舱底水，则本片体可只设1台舱底泵；

（4）每台舱底泵流量：《2000年国际高速船安全规则》要求，共用动力舱底泵排量应能满足舱底水管内的流速不小于2 m/s；而CCS《海上高速船入级与建造规范》要求，舱底泵流量为3.75（1+L/36）2；

（5）如采用独立舱底泵配置形式，则每个船体舱底泵的总排量应不低于所规定的共用舱底泵排量的2.4倍。

4.1.3舱底泵最低配置

按规则要求，舱底泵配置通常不低于表1所示。

表1 舱底泵配置数量

4.2 管路设计

4.2.1 布置与连接

舱底水管路布置和连接应保证船舶安全，主要方法有：

（1）舱底排水管应布置成能防止海面的水进入货舱及机器处所，并能防止通过连通管从一个水密舱自动浸入另一个水密舱。为此，通常在连通管上设置截止止回阀，或在各吸入口处设置止回阀；

（2）检修时，保证至少有1台舱底泵可工作；（3）管路连接应保证当其它泵同时工作时，不影响舱底泵工作；

（4）当任何舱室内的管路破损后，保证舱底水系统仍然有效。为此，通常采取以下措施：

① 总管尽量短，以减少其破损的机率。如机舱外设有1条舱底水总管，则该总管不应布置在距舷侧 1/5船宽的区域内或箱型龙骨内；

② 如采用双总管式，则每舱支管与总管相连，各支管上应设置可关闭阀。

（5）对于客船，其要求往往比货船更加严格，其舱底泵应尽量分布于不同水密舱，舱底泵和总管应尽量布置在距舷侧 1/5 船宽区域线以内。否则应在所在舱室的吸入口端设置止回阀，防止破损时海水倒灌入舱。但应急舱底泵及其与舱底水总管之间的连接管必须布置在距舷侧 1/5 船宽区域线以内；

（6）通常只允许1根管穿过防撞舱壁，如首尖舱被分为两个水密舱，则允许各有1根管穿过。穿过防撞舱壁的管路上应设螺旋阀，其位于防撞舱前侧壁上，在干舷甲板上操纵；如防撞舱壁后侧不是货物舱人员容易进入，则允许该阀布置在防撞舱壁后侧壁上，且无需设甲板操纵装置；若该阀不是直接固定在侧壁上而是安装在侧壁短管上，则建议该短管采用加厚管。

4.2.2其它要求

位于易燃物舱柜内及其下方处所﹑锅炉舱﹑机器处所及设有沉淀油柜或燃油泵组处所内的舱底水管，应为钢质或相当的防火材料。

4.3 吸口设置

4.3.1基本要求

吸口布置所考虑的因素有舱型﹑船的浮态等，最终目的是保证船舶正浮或横倾不超过5°时，能排出任何舱室或水密区域内的积水。

4.3.2非机器处所吸口布置

（1）应满足在船舶正浮或横倾不超过 5°时，至少有1只吸口有效排水，通常采取以下措施:

① 船底向两舷升高≥5°呈V型，可在舱尾部中部设1只吸口；

② 船底向两舷升高＜5°呈U型，应在两舷各设1只吸口；

（2）首﹑尾尖舱（非液体舱）：设吸口或手摇泵或喷水泵；

（3）位于首﹑尾尖舱内的水密舱（如锚链舱﹑舵机舱）：设吸口或手摇泵或喷水泵；

（4）轴隧﹑管隧的尾部设吸口或手摇泵或喷水泵，如长度超过35 m则首部增设吸口；

（5）冷藏货舱：设排水设施或舱底水吸口；

（6）干舷甲板上的封闭处所，如船舶横倾为 5 °时干舷甲板边缘不会浸水者，则可通过设置泄水孔直接排向舷外，否则需设舱底水收集装置，并设专用设施排水；

（7）对设有双层底的船：

① 有舭污水沟时，两舷尾部各设1只吸口；

② 平底时，两舷应各设1只污水井和吸口，其容积满足相关规范要求。

4.3.3机舱处所吸口布置

应满足在船舶正浮或横倾不超过 5°时，至少应有2只吸口有效（其中1只为支吸口，另1只为直接吸口）。为此，可采用以下措施：

（1）中机型机舱

① 船底向两舷升高≥5°呈V型，可在机舱中纵剖面处设1只支吸口和1只直接吸口；

② 船底向两舷升高＜5°呈U型，可在机舱中纵剖面处﹑两舷各设1只支吸口﹑中纵剖面处设1只直接吸口。

（2）对于双层底机舱

① 两舷有舭污水沟时，在两舷各设1只支吸口和1只直接吸口；

② 无舭污水沟时，两舷应各设1只污水井，井内各设1只支吸口和1只直接吸口。

（3）尾机型机舱

前端两舷各设1只支吸口和1只直接吸口，尾部中剖面处设1只支吸口。通常，船舶多有尾倾状态，其吸口布置靠舱后为宜。

4.3.4客船吸口布置附加要求

对于客船，还应考虑更多的安全系数，增加以下附加要求：

（1）机器处所以外舱室

无论船舶正浮或事故后倾斜，均能抽除并排干任一个水密分舱内的积水。为此，应考虑在舱内前/后﹑左/右增设舱底水吸口。

（2）机器处所

每台独立动力舱底泵应与该处所的直接吸口连接以互为备用，但任一处所内直接吸口不必超过 2 个，如设有2个则应两舷布置，以减少同时破损的风险。

4.3.5应急吸口

主机机舱通常应设应急吸口，首选与主机冷却水泵相连接。如冷却水泵不适宜抽舱底水，则可与舱底泵外的其它最大排量的水泵相连接，其排量不小于舱底泵排量；如与应急吸口相连的泵具有自吸能力，则应急吸口处可不设直接吸口。

但小于500 t的国内航行海船和小于45 m的渔船，不要求设应急吸口。

4.3.6增加吸口的情况

舱底水吸口的配置不仅要满足船舶安全航行需要，还应保证可抽干水密舱内的舱底积水。为此，设计时应根据实际需要适当增加支吸口，所增加的吸口尺寸和管径无需满足规范规则要求。

4.3.7减少吸口的情况

对于500 GT以下船舶，因其尺度小﹑舱底水排除效果好，通常其吸口数量可适当减少。

4.3.8舱底水吸口设置要求

（1）通常在机器处所内吸入口设泥箱或滤器；（2）机器处所外舱室吸入管开口端应设滤网。

5 影响舱底水排除效果的因素及解决措施

5.1 影响舱底水排除效果的因素分析

影响舱底水排除效果的因素较为复杂，除施工因素外，在设计上需考虑的影响因素主要有以下几种：

（1）止回阀距离泵吸口的距离；

（2）泵吸入口高度；

（3）泵的自吸能力；

（4）舱底形状与吸口布置的匹配性；

（5）船舶浮态；

（6）双层底形状。

5.2 提高舱底水排除效果的主要措施

（1）采用立式自吸式离心泵，降低泵吸口高度；

（2）采用自吸能力强的泵型，如螺杆泵﹑喷射泵等；

（3）在泵吸入管上加装自吸装置；

（4）吸入口附近设止回阀；

（5）双层底内设吸水井；

（6）在舱底泵吸入口处加止回阀，且其吸入管与海水总管连通，舱底泵启动时可引用海水消除吸入管中空气而实现自吸功能。

6 结束语

通常，各船级社的规范及各挂旗国的法规对船舶舱底水系统的配置要求往往依据SOLAS的规定，但各船级社有各自的经验，某些挂旗国也提出了特殊的要求。但总体上看，对舱底水系统的要求大同小异，只要设计者充分理解SOLAS的基本要求，同时参照有关船级社规范和挂旗国的相关规定，即可设计出合理的舱底水系统，保证船舶航行安全，并满足当地行政机关的规定。