袁元涛
摘 要:沉深试验是浮船坞设计建造完成后进行的一项重要的试验。通过最大沉深试验,对浮船坞的沉浮性能、舱室密性及结构强度、压载及液位遥测系统、遥控系统进行一次综合性检验。文中以22000吨举力浮船坞为例,全面阐述了浮船坞沉深试验,为今后浮船坞的设计和建造提供参考。
关键词:浮船坞;最大沉深;试验;空气管;气垫
1 浮船坞的主尺度及压载舱布置
总长(记入首尾端平台) 240.00m
浮箱长 220.00m
外坞墙间宽 48.00m
内坞墙间宽 39.00m
顶甲板距基线 18.50m
安全甲板距基线 14.50m
浮箱高度 4.60m
最大沉深吃水 14.70m
工作吃水 4.10m
22000吨举力浮船坞为整体式浮坞,浮箱和坞墙为钢质结构,浮箱纵向被分成6个水密区和1个横向通道,每个水密区横向被分为4个压载水舱,总计24个压载舱。坞墙顶甲板、安全甲板、内外坞墙及坞底为纵骨架式结构,浮箱甲板为横骨架式结构,纵舱壁、横舱壁均使用水平加强材形式。如图1所示。
2 浮船坞沉深试验
2.1 试验目的
最大沉深试验主要目的如下:
(1)考验本坞的局部强度和结构质量、结构的密性;
(2)综合检验浮船坞压载、遥测、遥控系统;
(3)确定各压载水舱空气管下口的位置,保证本坞能下沉到最大沉深位置且不会超过;
(4)测定浮坞从最大沉深处上浮至空坞吃水的上浮时间。
2.2试验条件及准备
(1)试验前,浮船坞应处于完工状态,并应完成锚泊泊碇作业。
(2)沉深试验计划下沉到最大沉深吃水14.7m。试验时淡水舱、燃油舱应充满,如淡水舱、燃油舱不能充满,则下沉吃水应进行修正而减小。
(3)压载水舱内的空气管下口高度,按空坞重量测定后重新修正的高度勘划并切割好。
(4)下沉作业时浮船坞起重机应停留在錨泊位置并锁定。
2.3试验步骤及注意事项
(1)打开所有压载舱进水阀,浮船坞在重力作用下自流进水下沉,通过操作各舱进水阀开启的大小,使浮船坞始终保持无纵倾、横倾,尽量减少浮态不平对空气垫数值的影响。
(2)在沉浮试验中应对所有阀、泵及相关设备进行操纵,并对其性能作检查。
(3)浮船坞下沉到达7.5米沉深时关闭阀门并对安全甲板及空舱进行密性检查,确认密性完好,如无发生异常和渗漏现象,再开启阀门进水,继续下沉试验。
(4)在下沉过程中记录浮坞的吃水和各舱的水位,校正四角吃水仪读数和各舱水位仪的读数。
(5)当浮船坞下沉将要达到设计最大沉深14.7米时,正常情况下,浮船坞压载水舱内空气气垫应使浮船坞下沉速度减慢,若浮船坞下沉速度未见减慢,应及时关闭进水阀,停止下沉并分析查找原因。
(6)浮船坞下沉到达最大沉深后,在进水阀开启状态下,应能停止下沉,观察浮船坞在该浮态能否保持一段时间。如能保持3小时,表示浮船坞密性符合要求。
(7)如果浮船坞在进水阀开启下停止下沉的沉深不是14.7米,则应记录该状态的吃水值以计算出空气管下口的修正量,对空气管下口位置修正后,重新进行最大沉深试验,直至本坞能下沉到14.7米(允许相差0.15米)且不再下沉为止。
(8)空气管调整到位后,在空坞吃水状态开启进水阀,记录自进水阀处于开启状态通过重力自流进水,将空坞下沉到最大沉深所需的时间。
(9)通过排水使浮坞从最大沉深上浮至空坞吃水,并记录上浮时间。
2.4空气管长度计算
浮船坞靠重力下潜的深度由压载舱内空气管的长短决定,即单舱内压载水位没过空气管底端时,随着浮船坞下沉,压载舱内空气没法通过空气管排出,只会进行压缩,当内外水位压差等于舱内外压强时该舱便会停止进水,达到平衡。
通过外吃水和空气管的长度推算出各压载舱的水位,再结合外吃水浮态推算出当时坞体的重量。如图2所示。
2.4.1计算方法
由以下公式可以推算出压载舱内水位或空气管长度或舱内压强。
P0V0=P1V1
P1-P0=ρg(T-H)
P0=101300 N/m2
V0——空气管底距舱顶之间的体积
P1——压缩后的压载舱内空气压强
V1——压缩后的压载舱内水位距舱顶的体积
T——浮船坞外吃水
H——压载舱内吃水
2.4.2本坞最大沉浮工况
2.4.3各压载舱内空气管高度
由上可以推算,各压载舱内空气管的高度。如表2所示。
2.4.4空气管的切割
根据沉深试验结果,计算求得各压载舱内空气管的高度,按表3、图3切割各舱内空气管。
3结束语
综上所述,浮船坞的沉深试验是对浮船坞的沉浮性能、结构强度、压载系统及遥测系统的一次考验,通过沉深试验完成对压载水舱的液位计、倾斜仪、四角吃水计及空气管的最后调整,检验了浮船坞建造质量,是交船前必不可少的试验。
本文以22000吨举力浮船坞沉深试验为例,阐述了该试验的目的、方法、过程和注意事项,希望对浮船坞设计人员和建造工程师有所帮助。
参考文献:
[1] 邱崚. 浮船坞的试验[J]. 船舶设计通讯,1993(2):117-120.
[2] 杨俊华. 浮船坞的纵向强度试验[J]. 船舶,2017(12):34-38.
[3] LR. Rules and Regulations for the Construction and Classification of Floating Docks [M]. London, UK: Lloyds Register Group Limited. 2016.