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)集團有限責任公司 軍事代表室，上海 201913)

不沉性是艦船存在和戰斗的基礎，是艦船設計關注的核心內容之一[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，以保證艦船繼續航行和作戰的能力。

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

近年來，學者們構建了適應現代化信息戰爭需要的艦艇損害管制智能決策支持系統[3]、破損艦船抗沉輔助決策系統[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、研制任務書或技術規格書中一般會對艦船不沉性提出相關要求，其指標一般有浸水時初穩性高、靜橫傾角、最大復原力臂、最小干舷高度等。

1.1 初穩性高

船艙破損進水后，如進水量不超過排水量的10%～15%，則可以應用初穩性公式來計算船舶進水后的浮臺和穩性，其誤差一般在允許范圍之內。計算船艙進水后船舶浮態和穩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性高，計算方法如下。

(1)

當艙室未被灌滿，存在自由液面時，用增加重量法進行計算時，應考慮到自由液面對穩性的影響，此時的初穩性高如下。

(2)

式中:ρ為液體的密度；ix為進水艙內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。

用損失浮力法計算如下。

(5)

1.3 最大復原力臂

圖1 復原力臂隨橫傾角的變化

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

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定的最小干舷。如果船舶超載、干舷減小到小于規定的限度時，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，假設艦船的傾斜形式為艉傾、右傾，則最小干舷高度出現在船艉、甲板右側。

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劃檢查、水密門密性試驗、水密完整性檢查等。

2.1 水密區劃檢查

艦船總布置設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，每個水密區的各艙室對水密性也有相關的要求，對于水密艙，其6個艙壁上的門、窗、艙口蓋均應具有水密性，水密艙壁一般不設通風圍阱，設通風圍阱時，通風圍阱應具有閉合防水功能。可見，在水密區劃審圖時，應重點檢查門、窗、梯、蓋布置圖與水密區劃圖的符合性，若水密區劃圖中規定的水密艙室出現了風雨密門、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，本節將介紹其試驗目的、試驗環境與條件要求、試驗方法、試驗數據處理方法和試驗結果評定準則。

1)試驗目的。檢查門、窗及艙口蓋的安裝正確性、完整性以及主要功能、性能指標是否符合規定的使用要求。

2)試驗條件。被試設備狀態為：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、窗及艙口蓋應保持正常啟閉，鉸鏈及把手應轉動靈活。

3)試驗方法。對于艦船中安裝移門的應做淋水試驗，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門為196 kPa，對鋁質門為98 kPa，壓力表應裝在噴嘴和水管之間，沖水距離不大于1.5 m，持續時間為3 min。

在破損水線以下，凡規定做灌水試驗的艙室，其周界上的艙口蓋應一起做同等試驗。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認可的方法做。

4)試驗數據處理方法。將3)測試結果填入表1。

表1 門、窗及艙口蓋密性試驗記錄表

5)試驗結果評定準則。試驗過程中，應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，艙室內應沒有不能浸水的設備，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量部門，船東代表也會對施工質量進行抽檢，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，應該設置連通管，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對較大艙之間均應設置連通管。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布置損管器材。需要指出的是，損管器材屬于海軍供應品，而且會根據艦員使用需求移動位置，但損管器材布置圖規定的位置應設置損管器材支架，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

疏排水系統包括艙底疏水系統和艙室應急排水系統。艙底疏水系統主要用于排除因系統設備、管路、法蘭、接頭、閥件等泄漏進入艙室內的積水及泄放到艙內的空調凝水等。艙室應急排水系統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

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

表2 艙底水系統疏水、排水試驗記錄表

試驗結果的評定標準為：①技術規格書(或研制總要求)；②圖樣和技術文件。

4 結束語

艦船防沉抗沉是自身抗損能力的重要方面，其設計、檢查、試驗歷來都是學者們關注的重點難點，本文建立了艦船防沉抗沉能力指標評價體系，并對各指標檢查、試驗方法進行了闡述，可為艦船防沉抗沉試驗提供指導和參考。隨著智能化損管輔助決策系統的產生與發展，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。