艦船防沉抗沉措施檢查及試驗方法

張 昆，鄭如炎

(海軍駐上海江南(造船)集團有限責(zé)任公司 軍事代表室，上海 201913)

不沉性是艦船存在和戰(zhàn)斗的基礎(chǔ)，是艦船設(shè)計關(guān)注的核心內(nèi)容之一[1]。所謂不沉性，是指艦船破損進水后，仍能浮于水面而不傾覆，以保證艦船繼續(xù)航行和作戰(zhàn)的能力。

艦船由于作戰(zhàn)、觸礁、碰撞等原因發(fā)生船體破損的幾率較大，船體破損進水后，導(dǎo)致艦船生命力降低，嚴重影響航行安全，因此在艦船設(shè)計中必須考慮不沉性設(shè)計及抗沉調(diào)整、保持穩(wěn)性的措施，用于指導(dǎo)艦船損害管制[2]。

近年來，學(xué)者們構(gòu)建了適應(yīng)現(xiàn)代化信息戰(zhàn)爭需要的艦艇損害管制智能決策支持系統(tǒng)[3]、破損艦船抗沉輔助決策系統(tǒng)[4]等，接踵而來的是如何對這些防沉抗沉措施的合理性、有效性進行評估，本文將從不沉性檢查、水密性檢查、防沉抗沉措施檢查等方面提出艦船防沉抗沉措施的檢查及試驗方法。

1 不沉性檢查

在型號研制要求、研制任務(wù)書或技術(shù)規(guī)格書中一般會對艦船不沉性提出相關(guān)要求，其指標(biāo)一般有浸水時初穩(wěn)性高、靜橫傾角、最大復(fù)原力臂、最小干舷高度等。

1.1 初穩(wěn)性高

船艙破損進水后，如進水量不超過排水量的10%～15%，則可以應(yīng)用初穩(wěn)性公式來計算船舶進水后的浮臺和穩(wěn)性，其誤差一般在允許范圍之內(nèi)。計算船艙進水后船舶浮態(tài)和穩(wěn)性的基本方法有兩種：增加重量法和損失浮力法。用增加重量法計算新的橫穩(wěn)性高，計算方法如下。

(1)

當(dāng)艙室未被灌滿，存在自由液面時，用增加重量法進行計算時，應(yīng)考慮到自由液面對穩(wěn)性的影響，此時的初穩(wěn)性高如下。

(2)

式中:ρ為液體的密度；ix為進水艙內(nèi)自由液面對于其本身的縱向主軸的慣性矩。

(3)

1.2 靜橫傾角

用增加重量法計算靜模傾角，方法如下。

(4)

式中：φ為靜模傾角；y為進水艙重心縱坐標(biāo)。

用損失浮力法計算如下。

(5)

1.3 最大復(fù)原力臂

圖1 復(fù)原力臂隨橫傾角的變化

在考核復(fù)原力臂時，可以從圖1中量取復(fù)原力臂最大值，與研制要求中的指標(biāo)對比，即可判定不沉性設(shè)計是否滿足指標(biāo)要求。

1.4 最小干舷高度

干舷是指船舶舯部由滿載吃水線到甲板上緣的垂直距離[5]。船舶最小干舷是保證船舶安全浮于水面的限度，所有船舶都是按國家船舶檢驗局勘定的船舶載重線所規(guī)定的最小干舷。如果船舶超載、干舷減小到小于規(guī)定的限度時，船舶就不能安全浮于水面，故最小干舷也叫安全干舷。本文所謂的最小干舷高度Fmin是指艦船傾斜時甲板最低點與水面的垂直距離，如圖2所示，假設(shè)艦船的傾斜形式為艉傾、右傾，則最小干舷高度出現(xiàn)在船艉、甲板右側(cè)。

圖2 最小干舷高度

在實際計算時，由于最小干舷是各剖面干舷的最小值，其計算量較大，所以經(jīng)常使用軟件進行輸出，如Shipcad。

2 水密性檢查

水密性檢查一般包括水密區(qū)劃檢查、水密門密性試驗、水密完整性檢查等。

2.1 水密區(qū)劃檢查

艦船總布置設(shè)計時一般沿船長方向用水密橫艙壁將艦船分成若干個水密區(qū)，每個水密區(qū)的各艙室對水密性也有相關(guān)的要求，對于水密艙，其6個艙壁上的門、窗、艙口蓋均應(yīng)具有水密性，水密艙壁一般不設(shè)通風(fēng)圍阱，設(shè)通風(fēng)圍阱時，通風(fēng)圍阱應(yīng)具有閉合防水功能?？梢姡谒軈^(qū)劃審圖時，應(yīng)重點檢查門、窗、梯、蓋布置圖與水密區(qū)劃圖的符合性，若水密區(qū)劃圖中規(guī)定的水密艙室出現(xiàn)了風(fēng)雨密門、艙口蓋，則需要進行整改。

2.2 門窗蓋密性試驗

門窗蓋密性試驗一般在系泊試驗階段進行，本節(jié)將介紹其試驗?zāi)康?、試驗環(huán)境與條件要求、試驗方法、試驗數(shù)據(jù)處理方法和試驗結(jié)果評定準則。

1)試驗?zāi)康?。檢查門、窗及艙口蓋的安裝正確性、完整性以及主要功能、性能指標(biāo)是否符合規(guī)定的使用要求。

2)試驗條件。被試設(shè)備狀態(tài)為：①門、窗及艙口蓋裝艦船后，其安裝位置正確性和完整性符合要求；②門、窗及艙口蓋應(yīng)保持正常啟閉，鉸鏈及把手應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活。

3)試驗方法。對于艦船中安裝移門的應(yīng)做淋水試驗，向被試驗的零件表面淋(澆、撒)水，使自由降落的水滴淋到大門的接縫處，持續(xù)時間為3 min。

水密艙壁上的門窗，上層建筑上的門窗，駕駛室的外門窗均應(yīng)做沖水試驗。用噴嘴從外向艙口蓋接縫處及手柄處直接沖水，對垂直接縫處應(yīng)自下而上噴試。試驗用的噴嘴直徑不小于13 mm，噴嘴出口處的水壓對鋼質(zhì)門為196 kPa，對鋁質(zhì)門為98 kPa，壓力表應(yīng)裝在噴嘴和水管之間，沖水距離不大于1.5 m，持續(xù)時間為3 min。

在破損水線以下，凡規(guī)定做灌水試驗的艙室，其周界上的艙口蓋應(yīng)一起做同等試驗。在條件不允許時可以用充氣試驗代替。

在做充氣試驗時，反面涂以肥皂水或已經(jīng)認可的方法做。

4)試驗數(shù)據(jù)處理方法。將3)測試結(jié)果填入表1。

表1 門、窗及艙口蓋密性試驗記錄表

5)試驗結(jié)果評定準則。試驗過程中，應(yīng)仔細檢查被試驗部位的反面，以沒有滲水、水跡和漏水為合格。在做灌水試驗時，艙室內(nèi)應(yīng)沒有不能浸水的設(shè)備，以反面沒有漏水和水跡為合格。在做充氣試驗時，以反面沒有氣泡為合格。

2.3 水密完整性檢查

管路、電纜穿艙時，會破壞艙壁原有的水密性，這就需要在穿管位置用填料函進行填充，在填充位置進行密性試驗時，可參考門窗蓋密性試驗方法，或結(jié)合整個艙室的密性試驗進行。水密完整性檢查一般在穿艙施工后、進入系泊試驗前進行檢查，以便及時整改，其檢查方一般為施工方質(zhì)量部門，船東代表也會對施工質(zhì)量進行抽檢，艦船進入定型試驗階段時，只需查閱水密完整性檢查報驗單即可。

3 其他防沉抗沉措施

3.1 連通管

對于可能形成大橫傾角的對稱液艙，應(yīng)該設(shè)置連通管，其作用是一艙進水時，可通過自由連通的連通管進入對稱液艙，從而使艦船不易產(chǎn)生大的橫傾，如某艦船有5對對稱液艙，其中3對較大，2對較小，則3對較大艙之間均應(yīng)設(shè)置連通管。連通管僅在液艙破損進水時使用，其由氣動蝶閥控制啟閉，所以在實船勘驗中，可以通過氣動蝶閥的位置來確定連通管的位置。

3.2 損管器材

損管器材主要包括木支柱、鋁合金支柱、堵漏傘、活頁螺絲架、肋骨撐架等，原則上水線以下的艙室均應(yīng)布置損管器材。需要指出的是，損管器材屬于海軍供應(yīng)品，而且會根據(jù)艦員使用需求移動位置，但損管器材布置圖規(guī)定的位置應(yīng)設(shè)置損管器材支架，支架位置的布置原則為方便拿取，不被障礙物遮擋，如損管器材支架布置在電視機后面，則布置不合理。

3.3 疏排水系統(tǒng)

疏排水系統(tǒng)包括艙底疏水系統(tǒng)和艙室應(yīng)急排水系統(tǒng)。艙底疏水系統(tǒng)主要用于排除因系統(tǒng)設(shè)備、管路、法蘭、接頭、閥件等泄漏進入艙室內(nèi)的積水及泄放到艙內(nèi)的空調(diào)凝水等。艙室應(yīng)急排水系統(tǒng)主要用于排除艦船由于破艙或滅火、浸水后的大量積水。疏排水系統(tǒng)主要由潛水型電動排水泵、可移式潛水電動泵、噴射泵、排疏水管路、氣動蝶閥、附件和操作部件等組成。噴射泵接管原理見圖3。

圖3 噴射泵接管原理示意圖

對于疏排水系統(tǒng)試驗，可參考GJB 6850-2009《水面艦船系泊和航行試驗規(guī)程第159部分：《艙底水和壓載水系統(tǒng)試驗》[6]進行并將試驗結(jié)果填入表2。

表2 艙底水系統(tǒng)疏水、排水試驗記錄表

試驗結(jié)果的評定標(biāo)準為：①技術(shù)規(guī)格書(或研制總要求)；②圖樣和技術(shù)文件。

4 結(jié)束語

艦船防沉抗沉是自身抗損能力的重要方面，其設(shè)計、檢查、試驗歷來都是學(xué)者們關(guān)注的重點難點，本文建立了艦船防沉抗沉能力指標(biāo)評價體系，并對各指標(biāo)檢查、試驗方法進行了闡述，可為艦船防沉抗沉試驗提供指導(dǎo)和參考。隨著智能化損管輔助決策系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展，如何對輔助決策合理性進行評價，為下一步研究指明了方向。