船舶压载水论文

一、重力式下水 重力式下水又分纵向涂油滑道下水、纵向钢珠滑道下水和横向涂油滑道下水三种，这也是主要的重力式下水方式。1、纵向涂油滑道下水是船台和滑道一体的下水设施，其历史悠久，经久耐用。下水操作时先用一定厚度的油脂浇涂在滑道上以减少摩擦力，这种油脂以前多采用牛油，现在多使用不同比例的石蜡、硬脂酸和松香调制而成。然后将龙骨墩、边墩和支撑全部拆除，使船舶重量移到滑道和滑板上，再松开止滑装置，船舶便和支架、滑板等一起沿滑道滑入水中，同时依靠自身浮力漂浮在水面上，从而完成船舶下水。这种下水方式适用于不同下水重量和船型的船舶，具有设备简单、建造费用少和维护管理方便的优点；但也存在较大的缺点：下水工艺复杂；浇注的油脂受环境温度影响较大，会污染水域；船舶尾浮时会产生很大的首端压力，一些装有球鼻艏和艏声呐罩的船舶为此不得不加强球首或暂不装待下水后再入坞安装；船舶在水中的冲程较大，一般要求水域宽度有待下水船舶总长的数倍长度，必要时还要在待下水船舶上设置锚装置或转向装置，利用拖锚或全浮后转向的方式来控制下水冲程。2、纵向钢珠滑道下水这种方式是用一定直径的钢珠代替油脂充当减摩装置，使原来的滑动摩擦变为滚动摩擦，降低滑板和滑道之间的摩擦阻力，钢珠可以重复使用，经济性较好。钢珠滑道下水装置主要由高强度钢珠、保距器和轨板组成。保距器每平方米装有12个钢珠。木质的滑板和滑道上各有一层钢制轨板以防被钢珠压坏，在滑道末端设有钢珠网袋以承接落下的钢珠和保距器。这种下水方式使用启动快，滑道坡度小，滑板和滑道的宽度也较小，钢珠可以回收复用，其下水装置安装费用和使用费用都比油脂滑道低。而且不受气候影响，下水计算比较准确。但初始投资大、滑板比较笨重、振动大。3、横向涂油滑道下水这种方式是指船舶下水是按船宽方向滑移的，不是船尾首先进入水中而是船舶的一舷首先入水。这种方式分为两种，一种是滑道伸入水中，先将船舶牵引到楔形滑板上，再沿滑道滑移到水中；另一种是滑道末端在垂直岸壁中断，下水时船舶连同下水架、滑板一起堕入水中，再依靠船舶自身浮力和稳性趋于平衡全浮。船舶跌落高度为1-3米。这种方式由于同时使用的滑道多，易造成下水滑移速度不一样，造成下水事故，而且跌落式下水船舶横摇剧烈，船舶受力大，对船舶横向强度和稳性要求较高。二、漂浮式下水漂浮式下水是一种将水用水泵或自流方式注入建造船舶的大坑里依靠船舶自身的浮力将船浮起的下水方式。最常见的是造船坞下水。漂浮式下水使用的船坞分两种，即造船坞和修船坞，区别在于造船坞比较宽浅而修船坞比较深。造船坞是用来建造船舶和船舶下水的水工建筑物，有单门的，双门的和母子坞等多种形式，基本结构是由坞底板、坞墙、坞门和泵房等组成。坞门本身具有压载水舱和进排水系统，安装到位后将水压入坞门水舱内，坞门会下沉就位，就在坞外海水的压力下紧紧压在坞门口，再将坞内的水抽干就可以在坞内造船了。 船舶建造完成后，通过进排水系统将坞外水域的水引入坞内，船舶依靠浮力起浮，待坞内水面和坞外一致时就可以排出坞门内的压载水起浮坞门并脱开坞门，然后将船舶用拖船拖出船坞，坞门复位进入下一轮造船。造船坞下水是一种简便易行的下水方式，其安全性、工艺简单性比较好。可以有效地克服倾斜船台头部标高太大的缺点，减低吊机起吊高度，还可以避免重力式下水所要求的水域宽度，可以引入机械化施工手段。因此，尽管造船坞造船方式初始投资较大，但是仍是建造VLCC的唯一手段。 三、机械化下水1、纵向船排滑道机械化下水 船舶在带有滚轮的整体船排或分节船排上建造，下水时用绞车牵引船排沿着倾斜船台上的轨道将船舶送入水中，使船舶全浮的一种下水方式。分节式船排每节长度是 3-4米，宽度是骨干产品船宽的80％，高度在米到米间。由于位于船艏的那节船排要承受较大的首端压力，因此要特别加强其结构，因此分为首节船排和普通船排两种。由于船排顶面与滑道平行，而且高度只有米，所以其滑道水下部分较短，滑道末端水深较小，采用挠性连接的分节船排时由于船排可以在船舶起浮后在滑道末端靠拢，则可以进一步降低滑道水下部分长度和降低末端水深。这种滑道技术要求较低，水工施工较简单，投资也较小，而且下水操作平稳安全，主要适用于小型船厂。但由于船排高度小，船底作业很不方便，一次仅适用小型船舶的下水作业。 为提高船排滑道的利用率，可以设置横移坑和多船位水平船台和纵向倾斜滑道组合，可以大大提高纵向船台的利用率。2、两支点纵向滑道机械化下水这种下水使用两辆分开的下水车支撑下水船舶，它可以直接讲船舶从水平船台拖曳到倾斜滑道上从而使船舶下水。这种滑道是用一段圆弧将水平船台和倾斜滑道连接起来，以便移船时可以平滑过渡。具有结构简单、施工方便、操作容易的优点，缺点是由于只有两辆下水车支撑船舶首尾，对船舶纵向强度要求很高，在尾浮时会产生很大的首端压力，因此只适用纵向强度很大的船舶。3、楔形下水车纵向机械化下水这种滑道上的下水车架面是水平的或稍有坡度，船舶下水时是平浮起来的，不会产生首端压力，下水工艺简单可靠，适用于较大的船舶下水。把它用横移坑和多船位水平船台连接起来可以提高滑道使用效率，是一种比较理想的纵向机械化下水设施。缺点是下水车尾端过高，要求滑道末端水深较大，因而导致水工施工量大，投资大，且滑道末端易被淤泥覆盖，选用时要充分考虑水文条件。4、变坡度横移区纵向滑道机械化下水这种下水方式的横移区由水平段和变坡段两部分组成。侧翼布置有多船位水平船台的横移区，因移船的需要使横移车轨道呈水平状态，故称水平段；变坡度的横移区其轨道只有一组仍为水平，其它各组均带有坡度，这些轨道的坡度能使横移车在横移过程中逐步改变其纵向坡度，最后获得与纵向滑道相同的坡度，故称为变坡段。同时，为使横移车在变坡段仍保持横向水平，带坡度轨道均采用高低两层轨道的方式。 由于横移区具有变坡功能，所以采用纵向倾斜滑道下水。同时，可以在下水滑道纵向轴线处建造一座纵向倾斜船台。通过横移车在水平段实现与水平船台的衔接；在变坡段末端实现与纵向倾斜船台、下水滑道的衔接，使一种下水设施可以供两种船台使用。而且这种滑道是用船台小车兼做下水滑车的，故滑道末端水深较小，滑道建设投资小。 但是，这种下水方式和所有采用纵向下水工艺滑道一样存在船舶尾浮时较大的首端压力。 一般这种方式多用于国内码头岸线紧张而腹地广大的渔船修造厂和中小型船厂，修造船可以在内场水平船台进行，只设一条下水滑道，减少滑道水下部分的养护工作量。 这种下水方式在使用时可以人工控制载有待下水船舶的船台小车的速度，必要时可以停止下水。也可以用于船舶的上排修理。 5、高低轨横向滑道机械化下水 这种滑道由滑道斜坡部分和横移区两部分组成。下水车在滑道斜坡部分移动时，邻水端和靠岸端得走轮各自行走在高低不同得两层轨道上，以保持下水车架面处于水平状态。为此斜坡部分得高轨和横移区得相应轨道应该用相同半径的圆弧平滑连接起来。高轨I和低轨II得高度差应保证邻水端和靠岸端得走轮轴处于同一水平面。过渡曲线上任何两点之间得水平距离应恒等于走轮轴距，才能使下水车在下滑得任何位置都能保证水平。这种方式具有布置简单、架面较低、斜坡部分受力时不致出现深陷得凹槽等优点，同时可以在横移区侧翼布置多船位水平船台，机械化程度较高和操作简单可靠，对水域的宽度和深度得要求都比纵向下水小的多，下水最大重量5000吨。但这种方式水工建筑复杂，铺轨精度高，造价高。6、梳式滑道机械化下水 由斜坡滑道和水平横移区组成，而且和横移区侧翼的多船位水平船台连接，船台小车和下水车式分别单独使用。 在斜坡滑道部分铺设若干组轨道，每组轨道上有一辆单层楔形下水车，每辆下水车有单独的电动绞车控制。斜坡滑道部分和横移区的轨道交错排列，位于轨道错开地区处于同一水平处的连线称为O轴线，水平轨道和斜坡滑道互相伸过O轴线一定长度，形成高低交错的梳齿，所以称为梳式滑道，其作用是将水平船台上的待下水船舶转载到楔形下水车上。 具体操作时，将船舶置于船台小车上，开动船台小车做纵向运动，待船舶移到横移区的纵向轨道和横向轨道交错处时启动小车下部的液压提升装置提升船台小车的走轮，将车架旋转90度后落下走轮到横移轨道上，开动船台小车将船舶运动到O轴线处，再次启动船台小车上的提升装置将船舶略为升高，此时用电动小车将楔形下水车托住船舶，降下船台小车的提升装置并移开船台小车，船舶即座落在下水车上，最后开动下水车上的电动绞车将船舶送入水中完成下水作业。 船台小车和下水车各自有单独的电动绞车，免去穿换钢丝的麻烦，提高了作业的安全性和作业效率；下水车的轮压较低，对斜坡滑道的施工精度要求较低；各个区域的建设独立性较强，可以分期施工。但由于自备牵引设备，船台小车结构复杂，维修繁琐；船台小车走轮转向和O轴线处换车作业麻烦，使用船厂不多。7、升船机下水 升船机就是在岸壁处建造的一个承载船舶的大型平台，利用卷扬机做垂直升降的下水设施。根据平台和移船轨道的相对位置分为纵向和横向两种类型。 船舶下水时首先驱动卷扬机将升船机平台与移船轨道对准并用定位设备固定之，船舶在移船小车的承载下移到平台上就位，带好各种缆索，解除定位设备，卷扬机将升船机平台连同下水船舶降入水中，船舶会在自身浮力作用下自行起浮。 升船机结构紧凑，占地面积小，适用于厂区狭小，岸壁陡立。水域受限的船厂，升船机作业平稳，效率高，适用于主导产品定型批量生产。但升船机对船舶尺度限制大，只适用于中小型船厂。上海的4805厂（申佳船厂）有国内第一座3000吨级升船机。利用浮船坞做下水作业，首先使浮船坞就位，坞底板上的轨道和岸上水平船台的轨道对准，将用船台小车承载的船舶移入浮坞，然后将浮坞脱离与岸壁的连接，如果坞下水深足够的情况下浮坞就地下沉，船舶即可自浮出坞；如果坞下水深不足就要将浮坞拖带到专门建造的沉坞坑处下沉。 根据船舶入坞的方式分为纵移式和横移式。纵移式的浮坞中心线和水平船台移船轨道平行，可以采用双墙式浮坞，船舶入坞按船长方向移动。上海江南和广州黄埔使用此类浮坞。横移式浮坞多使用单墙式浮坞，也可以使用双墙式浮坞，但这种浮坞的一侧坞墙可以拆除，使用时将浮坞横靠在水平船台之岸壁，用行车拆去靠岸一侧坞墙，将船舶拖入浮坞，再将活动坞墙装复做下水作业。 浮坞下水设施具有能与多船位水平船台对接的能力，造价较低，建造周期亦短，下水作业平稳安全，但作业复杂，多数时候要配备深水沉坞坑。 四、气囊式下水 目前，我国中小型船舶生产企业普遍采用气囊下水方式，虽然具有经济便利等优点，但是与传统的滑道式下水、轨道式下水、坞内下水等下水方式相比，气囊下水方式还存在缺乏理论支撑，实际操作中不规范等问题。根据现有船舶建造实践经验，在建造船长小于180 m的钢质普通船舶时，采用气囊式下水方式基本上还是可行的。因此，标准中规定二级Ⅰ类以下的船舶生产企业允许使用气囊式下水方式，同时对采用气囊下水的设施设备以及下水方案也提出了相应的要求。

白敏冬 大连海事大学教授、博士生导师，高气压电场电离放电辽宁省重点实验室主任，大连海事大学等离子体物理学科带头人。一个远远落后于国际水平的崭新研究领域，她三年就拿出原创性技术震惊国际同行。一度在国内被认为是根本不可能实现的“人”技术，却拿到了2004年度国际专利奖。 对于不熟悉远洋船舶运输的人来说，船舶压载水是一个陌生的名词。一艘远洋船舶去目的港口运载货物时，经常是空载航行，为了航行安全，船舶要在出发地向舱内灌注足够的海水，以在茫茫大海中保持航行的平稳和安全，这些水就被称为船舶压载水。都说水是生命之母，但这些压载水却很让人头疼，各海域的海洋生态系统差异很大，船舶在出发地灌注压载水时，会携带当地的海洋生物，航运到目的地后被随意排放。这些外来的海洋生物一旦释放到自然海洋环境中，就可能产生不可控制的“雪崩式”繁殖，对土著物种造成极大的冲击，甚至引起本地物种灭绝，引发一系列的生态灾害。事实表明，船舶压载水是导致全球海洋生物多样性破坏的主要原因之一，也是造成有害寄生虫和病原体的大面积迅猛传播的重要途径之一。入侵物种给全球经济带来巨大损失，据不完全统计，这种损失每年以近百亿美元的速度递增。目前国际航运规模越来越大，航行在海上的货轮、油轮排水量动辄几万吨到十几万吨，带着大量的压载水在各大洋穿梭。对此，2004年2月国际海事组织（IMO）通过了《船舶压载水及其沉积物控制和管理公约》，立法规定远洋船舶在到达目的地排放压载水前，必须进行处理，杀死其中全部海洋外来生物。如何高效、快速、无污染地处理十几万吨的船舶压载水，一直是摆在各国科学家面前的世界性难题。“国外从上世纪80年代就开始研究远洋船舶压载水生物入侵方面的课题。”大连海事大学教授白敏冬说，“我们是从2000年开始着手进行这方面的工作，当时国内很少有人作相关的研究，我们几乎是从零开始。”白敏冬还清楚地记得，当时在一次国际会议上，她希望就此问题与某国外专家探讨，刚一开口，对方就揶揄道：“治理船舶压载水很难，我们做了多少年都没有很好的办法，你们目前能够跟踪这个领域的最新研究成果，就已经很了不起了。”经过不到10年的努力，白敏冬和她的研究团队攻克了这道难题，完成了“绿色治理船舶压载水外来生物入侵”、“远洋船舶压载水羟基自由基处理技术和设备”项目，让世界同行为之震惊。白敏冬研究团队首次提出并建立了大气压强电场放电规模高效生成羟基自由基的新方法，实现了快速、高效率、低浓度、低成本致死海洋入侵生物，每吨水的处理费用仅仅是3分钱，是国际通用方法（在航更换压载水方法）的1/30。处理后的压载水可完全达到国际海事组织（IMO）《国际公约》规定的排放标准，符合高级氧化技术（AOT）原则，实现零污染、零废物排放。这让中国的船舶压载水处理实现了从无到有、从弱到强，站在了世界领先的潮头。 白敏冬，这位只有43岁的青年女科学家可谓家学渊源，父亲就是环境工程方面的知名专家，受父亲的影响，她从小就立志做一位像居里夫人那样的女科学家。1988年从鞍山钢铁学院（现为辽宁科技大学）本科毕业后，白敏冬进入设在当地的国家环境污染静电控制工程技术研究中心，本来学习的是机械制造专业，她却转行搞起了环境工程方面的研究。当时没有那么多硕士生、博士生，白敏冬作为本科生，一毕业就开始参加国家重大课题（国家“八五”科技攻关计划）的研究工作。当时白敏冬和她的同事们进行的是酸雨方面的研究，需要在实验室里释放有毒的二氧化硫、氮氧化物气体。在那种环境里，不要说一位纤纤女子，就是体格强壮的小伙子也坚持不了多长时间，白敏冬却经常加班加点进行项目攻关。“本科一毕业就搞科研确实有些吃力，而且所学专业也与科研工作截然不同，只能边干边学。但我就是这样的脾气：不管做什么，都不能比别人差。”白敏冬说。正是这样的韧劲和不服输的性格，让她很快在科研工作中作出了成绩。1997年，白敏冬博士毕业进入大连海事大学工作，这位当时只有30多岁的副教授在学校里还名不见经传，她该如何确定自己未来的研究方向，尽快在科研工作中占有一席之地？“做科研工作最保险的就是对某个领域的前沿成果进行追踪，跟着别人的道路研究，不求有功，但求无过。但是这样的工作没有挑战性，也永远出不了原创性成果。”白敏冬说。在她看来，科研工作的开拓性、原创性是最重要的，不能重复别人的老路，而且要与国家的重大需求紧密结合，于是她选择了船舶压载水处理这个国际性研究课题。 2000年，白敏冬开始着手进行研究，经过一段时间的积累，她提出了一个非常大胆的设想，不仅国内绝无仅有，在国际上也是开创性的，正是这个原创性的想法，给她带来了不小的困难。“我们刚提出这个设想时，国内的同行都无法理解，觉得这是一项‘人’的技术，根本不可能实现。”白敏冬现在回想当时的处境，身上的压力仍然让她记忆犹新。得不到应有的肯定，项目得不到审批，科研经费就成了最大的问题，白敏冬和她的同事们只好将其他课题的经费“省吃俭用”来作这方面的研究。国内得不到支持，白敏冬就带着她的研究思路和成果参加国际会议，向国际同行“推广”。她的努力没有白费，2003年，“绿色治理船舶压载水外来生物入侵”技术基本成熟。2004年5月，国际海事组织在新加坡主持召开“第二届船舶压载水控制与管理国际会议”，白敏冬被邀请在大会上作学术报告，这是中国科研人员第一次走上这个国际学术报告的主讲台。全新的思维，创新的理论，大量翔实的实验数据，完美的处理设备，白敏冬精彩的学术报告将这次国际会议推向了高潮。讲演结束后，会场爆发出长时间的热烈掌声——这一全新的研究成果，得到世界各地科学家们由衷的钦佩和赞叹。“绿色治理船舶压载水外来生物入侵”项目获得了年度国际专利奖，我国当年只有两项技术获得这一奖项。不久，该技术又获得了辽宁省科技进步一等奖、中国专利奖等。自此，她的成果终于得到了完全的承认。此后，白敏冬带领着自己的创新团队，又在海洋赤潮治理、甲烷转化制氢及液体燃料、烟气脱硫脱硝资源化、防控生化污染等领域进行了广泛的研究。这些项目都面向国家的重大需求，具有重要的经济效益和社会效益。他们的科研组，目前承担着国家科技支撑计划重点项目、国家“863”计划重点及探索项目、国家“973”专项、政府间国际科技合作重点项目、国家自然基金重点项目等20 多项国家级重大课题。科研攻关期间（近5年），授权国际发明专利4项、国家发明专利6项；共发表论文100余篇，其中作为第一作者、通讯作者论文60余篇；被SCI、EI收录44篇，SCI他引37次；出版专著3部；在重要的国际会议上做大会邀请报告10次，并6次为国际组委会委员和分会主席。白敏冬先后获全国五一劳动奖章、中国青年科技奖、国家“新世纪巾帼发明家”创新奖（全国10人）、全国“三八”红旗手，入选国家“新世纪优秀人才支持计划”、交通部“新世纪十百千人才工程”第一层次人才；辽宁青年科技奖“十大英才”等20多项荣誉称号。今年2月24日，白敏冬又在北京登上全国总工会领奖台，获得“全国五一巾帼奖”先进个人称号。此项评选每两年一次，在本次评选 中，全国获此殊荣者只有10人。

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