浮船塢的沉深試驗

袁元濤

摘 要：沉深試驗是浮船塢設計建造完成后進行的一項重要的試驗。通過最大沉深試驗，對浮船塢的沉浮性能、艙室密性及結構強度、壓載及液位遙測系統、遙控系統進行一次綜合性檢驗。文中以22000噸舉力浮船塢為例，全面闡述了浮船塢沉深試驗，為今后浮船塢的設計和建造提供參考。

關鍵詞：浮船塢;最大沉深;試驗;空氣管;氣墊

1 浮船塢的主尺度及壓載艙布置

總長（記入首尾端平臺）? ?240.00m

浮箱長? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?220.00m

外塢墻間寬? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?48.00m

內塢墻間寬? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?39.00m

頂甲板距基線? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 18.50m

安全甲板距基線? ? ? ? ? ? ? ? ? 14.50m

浮箱高度? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4.60m

最大沉深吃水? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 14.70m

工作吃水? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4.10m

22000噸舉力浮船塢為整體式浮塢，浮箱和塢墻為鋼質結構，浮箱縱向被分成6個水密區和1個橫向通道，每個水密區橫向被分為4個壓載水艙，總計24個壓載艙。塢墻頂甲板、安全甲板、內外塢墻及塢底為縱骨架式結構，浮箱甲板為橫骨架式結構，縱艙壁、橫艙壁均使用水平加強材形式。如圖1所示。

2 浮船塢沉深試驗

2.1 試驗目的

最大沉深試驗主要目的如下：

（1）考驗本塢的局部強度和結構質量、結構的密性;

（2）綜合檢驗浮船塢壓載、遙測、遙控系統;

（3）確定各壓載水艙空氣管下口的位置，保證本塢能下沉到最大沉深位置且不會超過;

（4）測定浮塢從最大沉深處上浮至空塢吃水的上浮時間。

2.2試驗條件及準備

（1）試驗前，浮船塢應處于完工狀態，并應完成錨泊泊碇作業。

（2）沉深試驗計劃下沉到最大沉深吃水14.7m。試驗時淡水艙、燃油艙應充滿，如淡水艙、燃油艙不能充滿，則下沉吃水應進行修正而減小。

（3）壓載水艙內的空氣管下口高度，按空塢重量測定后重新修正的高度勘劃并切割好。

（4）下沉作業時浮船塢起重機應停留在錨泊位置并鎖定。

2.3試驗步驟及注意事項

（1）打開所有壓載艙進水閥，浮船塢在重力作用下自流進水下沉，通過操作各艙進水閥開啟的大小，使浮船塢始終保持無縱傾、橫傾，盡量減少浮態不平對空氣墊數值的影響。

（2）在沉浮試驗中應對所有閥、泵及相關設備進行操縱，并對其性能作檢查。

（3）浮船塢下沉到達7.5米沉深時關閉閥門并對安全甲板及空艙進行密性檢查，確認密性完好，如無發生異常和滲漏現象，再開啟閥門進水，繼續下沉試驗。

（4）在下沉過程中記錄浮塢的吃水和各艙的水位，校正四角吃水儀讀數和各艙水位儀的讀數。

（5）當浮船塢下沉將要達到設計最大沉深14.7米時，正常情況下，浮船塢壓載水艙內空氣氣墊應使浮船塢下沉速度減慢，若浮船塢下沉速度未見減慢，應及時關閉進水閥，停止下沉并分析查找原因。

（6）浮船塢下沉到達最大沉深后，在進水閥開啟狀態下，應能停止下沉，觀察浮船塢在該浮態能否保持一段時間。如能保持3小時，表示浮船塢密性符合要求。

（7）如果浮船塢在進水閥開啟下停止下沉的沉深不是14.7米，則應記錄該狀態的吃水值以計算出空氣管下口的修正量，對空氣管下口位置修正后，重新進行最大沉深試驗，直至本塢能下沉到14.7米（允許相差0.15米）且不再下沉為止。

（8）空氣管調整到位后，在空塢吃水狀態開啟進水閥，記錄自進水閥處于開啟狀態通過重力自流進水，將空塢下沉到最大沉深所需的時間。

（9）通過排水使浮塢從最大沉深上浮至空塢吃水，并記錄上浮時間。

2.4空氣管長度計算

浮船塢靠重力下潛的深度由壓載艙內空氣管的長短決定，即單艙內壓載水位沒過空氣管底端時，隨著浮船塢下沉，壓載艙內空氣沒法通過空氣管排出，只會進行壓縮，當內外水位壓差等于艙內外壓強時該艙便會停止進水，達到平衡。

通過外吃水和空氣管的長度推算出各壓載艙的水位，再結合外吃水浮態推算出當時塢體的重量。如圖2所示。

2.4.1計算方法

由以下公式可以推算出壓載艙內水位或空氣管長度或艙內壓強。

P0V0=P1V1

P1-P0=ρg（T-H）

P0=101300 N/m2

V0——空氣管底距艙頂之間的體積

P1——壓縮后的壓載艙內空氣壓強

V1——壓縮后的壓載艙內水位距艙頂的體積

T——浮船塢外吃水

H——壓載艙內吃水

2.4.2本塢最大沉浮工況

2.4.3各壓載艙內空氣管高度

由上可以推算，各壓載艙內空氣管的高度。如表2所示。

2.4.4空氣管的切割

根據沉深試驗結果，計算求得各壓載艙內空氣管的高度，按表3、圖3切割各艙內空氣管。

3結束語

綜上所述，浮船塢的沉深試驗是對浮船塢的沉浮性能、結構強度、壓載系統及遙測系統的一次考驗，通過沉深試驗完成對壓載水艙的液位計、傾斜儀、四角吃水計及空氣管的最后調整，檢驗了浮船塢建造質量，是交船前必不可少的試驗。

本文以22000噸舉力浮船塢沉深試驗為例，闡述了該試驗的目的、方法、過程和注意事項，希望對浮船塢設計人員和建造工程師有所幫助。

參考文獻：

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