压载水舱

用于提高船舶稳性的船舱

船舶的压载水舱（ballast tank）是放置压载水的船舱，用于调整船舶的重心位置、浮态和稳性。可解决船舶在航行过程中因油水消耗、重心升高而导致的稳性不足或吃水不适当的问题。所谓“压载”是指用于增加稳定性的重物。装载压载水的船舱就是压载水舱。在潜艇或车客渡船中，压载水舱还可起调节平衡的作用。

简介

船舶在航行中，船上的燃料、货物、食品、饮用水等都在指定的舱室中。这些物品在起航时，船舶的吃水与纵倾度都是按设计要求，利于船舶的稳定性。但在运行中，这些物品又是变动的，有的物品在减少，有的物品在增加。例如：有些燃料将会因船舶运行而逐渐减少，饮用水也在日趋减少。有的货舱又在增加货物或减少。这些变化会使原来的船舶吃水发生变化，或者前、后的载重量发生变化，因而就影响了船舶的航行性能。

为了及时调整因运行发生的船载物品变化而带来的影响船舶稳定的问题，设计人员设计了压载水舱。压载水舱分布在双层底舱、首尖舱、尾尖舱、舷侧边舱或深水舱内。用泵吸入或排出舱内的水，使船舶保持压载正常和纵倾度正常，这些设施叫做船舶压载水系统。例如，因左舷货舱卸货过多，左舷失去压载，船只可能发生右倾，这时只要向左舷侧边舱注水，就恢复了原来的压载，使船只平稳。

破冰船的压载水舱还有使船只摇晃的作用，利用船的左、右摇晃，或纵倾来破冰。

结构

对于不同类型的船舶，其压载水舱、管路和压载泵的设计也不尽相同。现代大型油船装备的压载水舱为双层底结构。散货船一般备有双层底、边舱、首尖舱和尾尖舱。除专用压载水舱以外，航行中货仓在空载时也装有压载水。散装船空载时必须装有10万t左右的压载水。集装箱船通常装备专用压载水舱，最多可以装载1.5万t，和散装船比较是很少量的。

为了加固结构，大多数的压载舱有水平和垂直的框架(双层底舱)以及附加的顶板(头尖舱、尾尖舱和边舱)。压载舱的大小依据船的大小和舱的类型而不同，一艘集装箱船的每个压载舱可容纳500 t或更多的水。边舱容积可达到高大于15 m，长为10 m，深度范围为2～3 m。这个容积相当于一个奥林匹克比赛规格的游泳池沿着船体被垂直安置。

每个压载舱通过单独的管路与压载水泵相连。多数船舶备有至少两台压载水泵以确保其中一台如果状态不好时压载水作业也能够正常进行。除了抽水管路之外，大部分舱在其甲板上还设有透气管和测量孔。透气管保证在向压载舱压水时舱中的空气可以被排出舱外。测量孔以前用于测量压载舱中的水线位置。现在大部分船舶装备了电子测量仪用于记录舱中压载水量。

在压载水的进口处一般都有粗滤器防止较大的漂浮物进入，如塑料和木块。另外，压载水还将经过孔径为1～2 cm的二级滤器。

液位测量

船舶压载水舱液位测量的目的是为了按照船舶运行状况及时调驳压载水。

在船舶动力装置管路系统中，除了为主机正常航行所必需的动力系统管路外，以确保船舶安全运营的压载水系统、舱底水系统和水消防系统的管路也是重要组成部分。这三种系统均以海水为介质，共用一根海水总管，必要时，海水主供泵与舱底泵、消防泵或总用泵可以相互兼顾或共用。

船舶压载水系统由压载水泵、压载水管路、压载水舱及有关阀件阀箱组成。系统应及时有效地注入、排出或调驳各压载舱内的压载水完成以下作用：

(1)使船舶保持恰当的排水量、吃水深度，维持船体纵、横向平衡；

(2)使船体保持一定的稳性高度；

(3)减少船体变形，使船体免受过大的弯曲力矩，免受过大的剪切力；

(4)降低船体振动；

(5)改善船舶空舱适航性。

船舶的艏尖舱、艉尖舱、双层底舱、边舱、顶边舱、深舱等均可作为压载水舱。海水从海底闸由自吸式串并联离心泵直接将海水经海水总管注入各压载水舱，每一压载水舱各有一根注入管与排水管直接与设在机舱内的压载水阀箱连接。船舶在正常航行中，由于海况的变化及船舶载重量的改变，往往会产生船舶的纵向或横向倾斜与摇摆。压载水系统测量各压载水舱的液位，对各压载水舱的压载水实施排出、注入或者调驳，以维持船舶恰当的稳性高度、减轻船舶摇摆。不同类型的船舶，其压载水的总量不同，一般约占船舶总排水量的15%。

压载水舱液位测量属于连续液位测量，常见的方法如下。

吹气式液位测量

吹气式是一种静压式液位测量．它将液面高度的测量转化为压差测量。其测量原理如图1所示。

在液舱(柜)中插入一根金属细管，管口位置固定。向细管内吹入稳定的空气流，在空气压力的作用下，细管中的液面向下推压，随着液面的下降管内空气压力也不断升高。当细管中的液面降到管底时，空气开始溢出细管，此时，管内空气压力稳定，管内空气压力可由压力计测量。由所测量的压力可推测出细管插入深度，由于细管底端管口离舱(柜)底的距离已知，可推算出液位高度、液体数量。

由于结构简单、价格便宜，吹气式液位测量装置被广泛应用于压载水、海水舱和闪点大于60℃的油类液舱。

压力式液位测量

压力式液位遥测系统，也称为压差式液位遥测系统，采用高性能压差传感器作为敏感元件。通过压差传感器可把液体静压差准确测量出来，一般用4～20 mA的标准电流信号作为输出。由于液体静压差与液柱高度成线性对应关系，该方法可实现对液位的精确测量。图2为压力式液位测量的原理示意图。

容器内静压满足关系，由于被测介质的密度已知，就把测量液位高度的问题转换为测量压力差的问题。

敞口容器的液位测量采用图2(a)原理测量，由于容器开口，PA等于大气压力，传感器感受的是B点的静压与大气压力的压力差。密闭容器的液位测量采用图2(b)原理测量，传感器感受液位上下的静压差。

压力式液位测量常用的传感器类型有压阻式、压电式等。

这类测量系统尺寸小，安装方便，适用于各种水位和油位的测量和控制，如淡水舱和成品油船等。

微波式(雷达)液位测量

微波(雷达)式液位测量装置主要用在不适合空气吹入，要求舱柜封闭的液位测量场合。其基本原理是在被测量舱舱顶装一微波发射器和接收器，发射器向舱底发出微波，微波碰到液面后被发射回来，由接收器接收。通过微波发射和接收间的时间差推算出液面到发射器的距离，进而得到液面高度。

由于没有介入液体，属于非接触式测量，易保持舱柜密闭，微波式液位测量装置广泛用于液货船及化学品船的液货舱，但成本较高。

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