船舶的压载水舱那么多，压载水系统是如何保证每个舱的压排载？
大多数商船的空载和满载工况的吃水差异较大 ， 在空载（轻载）时 ， 吃水往往过浅 ， 导致螺旋桨暴露 ， 造成推进效率下降 ， 以及重心过高 ， 造成船舶航行不稳 。 此外 ， 还有一些商船在作业时 ， 需要不断的调整浮态和吃水 ， 才能满足作业需求 。 为此 ， 大多数商船会装备压载水系统 。 压载水系统是一种能将海水注入到压载水舱 ， 或者将压载水从压载水舱排出的系统 。 通过对压载水舱进行压水、排水（压排载） ， 压载水系统从而能够有效的控制船舶横倾、纵倾、吃水、稳性等 ， 保证船舶的航行安全 。
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半潜船需要不断的调整浮态和吃水 ， 才能满足作业需求
船舶压载水系统的概述
压载水系统一般由压载泵、压载水管、控制阀等构成 。 压载泵一般采用排量大、压头底的离心泵 。 有足够排量的消防泵、舱底泵、总用泵也可兼做压载泵 。 压载泵一般设置在机舱里 ， 压载舱的注水和排水均由这台泵实现 。 注水时 ， 压载泵从海水总管中吸入海水并通过压载管系压入压载舱 。 排水时 ， 则反向由压载泵经压载管系 ， 从压载舱内吸出海水 ， 再从舷侧排出口排出 。 对于压载水量巨大的大型船舶 ， 还会单独设立专用海水箱 。 此时压载泵可从该海水箱直接吸水 ， 而排出可从舷侧排出口排出 ， 也可经海底门排出船外 。
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我国建造的40万吨矿砂船就设有多个压载系统专用海水箱
压载舱的布置
压载水舱的布置 ， 应尽量满足压载水系统任务的需求 。 对于吃水和稳性调整往往需要压入大量的压载水 。 例如 ， 一艘30万吨级超大型油船（VLCC）的压载水量在10万吨左右 ， 而一艘10万载重量的半潜船 ， 总压载水量更是接近20万吨 。 如此大的压载水量需要巨大的舱容 ， 同时还要尽可能地减少对船舶浮态的影响 ， 所以最理想的布置位置是双层底舱 。 对于浮态的调整 ， 越远离船舶重心位置的压载舱效果越好 。 对于横倾的调整 ， 左右舷侧的压载水舱效果最好；对纵倾的调整 ， 则位于船舶首部和尾部的压载水舱效果最好 。 总之 ， 船舶常将首尖舱、尾尖舱、双层底舱、边舱及深舱作为压载水舱 。
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船舶货油舱和压载水舱布置
根据船型的不同 ， 各类船舶的压载水舱数量都不尽相同 。 一些小型船舶可能仅有几个或者十几个压载水舱 ， 而对于一些大型船舶或者特种船舶 ， 压载水舱的数量可能多达几十甚至上百个 。 例如我国最大最先进的“新光华”号半潜船 ， 全船就共设有117个压载舱 ， 总舱容高达21万立方米 。 从布置看 ， 全船各位置都布置有压载水舱 ， 那么对于一些大型船舶来说 ， 布置在首部的压载舱可能距离机舱有一两百米远；此外一些船舶的双层底中也可能密密麻麻分布多达几十个压载舱 ， 面对数量如此庞大 ， 且分布广泛的压载水舱 ， 压载水系统要如何保证每个舱的压排载？
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半潜船舶的主船体中可以分布多达几十甚至上百个压载水舱
为了解开疑惑 ， 笔者把全船布置的压载水舱分割为货舱区、首尖舱、尾尖舱 ， 三个区域来逐一讲解 。
货舱区的压排载
货舱区域的压载水舱 ， 主要包括双层底舱以及边舱 ， 它是全船压载水舱水量最大最密集的区域 。 对于此区域的压载水舱压排载方式 ， 最简单的方法就是从机舱给每一个压载水舱连接一根压载水管 ， 且把控制阀集中在机舱里 ， 这也是就是常说的支管式 。 支管式的优势是阀门位于机舱 ， 易于维护管理 ， 但是当船舶压载水舱数量多了 ， 会造成管路系统非常复杂 ， 所以并不适合大型船舶 。 大型船舶上常用总管式 。 总管式是从机舱出发 ， 沿船体纵向敷设总管 ， 纵向总管的数量可以是一列也可以是两列甚至多列 。 对于各压载水舱的压排载 ， 则是从总管向各舱引出只管 ， 再由遥控阀门控制各只管来实现 。
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货舱区域压载管（支管式）
首尖舱的压排载
首尖舱的压载水管系设计和货舱区域有所不同 ， 一是因为船舶首部有防撞舱壁 ， 所以SOLAS及各船级社规范对首尖舱排水均有特殊规定 ， 二是因为首尖舱远离机舱属于最远的压载水舱 。 按照CCS的要求：对低于干舷甲板的防撞舱壁（客船为限界线下的防撞舱壁）只允许通过一根管子 ， 以处理首尖舱内的液体 。 对于只允许通过一根管子的要求 ， 通常货舱区域的压载水总管在接近防撞舱壁后截止 ， 再分出一根支管穿过防撞舱壁 。 该支管上的截止阀阀体直接安装在首尖舱内的舱壁上 ， 且可在干舷甲板以上操纵 。 对于首尖舱的压排载 ， 则是由支管与总管连接 ， 再由该截止阀的控制来实现 。
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首尖舱压载管
尾尖舱的压排载
由于大多数的船舶属于尾机舱型 ， 所以围绕机舱布置有燃油舱、淡水舱等大量的液舱；除此之外 ， 机舱内布置的大量的设备 ， 本身具有较大的重量 ， 因此尾部的吃水有一定的保障 ， 并不需要太多的压载水舱 。 通常尾部的尾尖舱作为压载水舱 ， 其主要目的是来调节因燃油和淡水消耗引起的纵倾变化 。 对于尾尖舱的压排载 ， 由于离机舱近 ， 通常都是直接由机舱压载水管系引出支管 ， 并设有相关截止阀来实现 。
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艉尖舱压载管
半潜船压载系统的压排载
由于半潜船压载水系统的特殊性 ， 所以笔者把它放在最后单独讲解 。 相较于普通货船 ， 半潜船的压载水系统在设计时会面临几个难点：一是 ， 由于半潜船在工作时需要将主甲板潜入水下一定深度 ， 因此需要大量的压载水 ， 压载舱的数量会非常多；二是 ， 半潜船为了保证装载作业时间 ， 一般要求在4~6小时内完成从航行吃水下潜至半潜吃水 ， 或半潜吃水上浮至航行吃水 ， 压载水系统需要有极高的压排载速度；三是 ， 半潜船的主甲板由于载货和下潜的要求 ， 载货甲板区域不允许有任何伸出主甲板的空气管头 ， 空气管只能横穿多个压载水舱向高于半潜水线的艏楼或艉楼集中 ， 这就导致了空气管直径受限 ， 压载水管的直径也相应的受到限制 。 为此 ， 大型半潜船普遍采用压缩空气和压载水泵组合压排载 ， 这样既兼顾高效压排载 ， 又能实现精准快速的调节控制能力 ， 还能避免管路布置上的一些问题和困难 。
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半潜船的空气压载系统 。 图片来源：《50000DWT半潜船压载系统设计
参考资料：《船舶管舾装设计工艺实用手册》《船舶管路设计基础》《船舶设计实用手册》《钢制海船入级规范》《半潜船工程设计》
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【船舶的压载水舱那么多，压载水系统是如何保证每个舱的压排载？】作者：小船人的梦想2020年8月16号
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