无压载水舱船舶的研究进展_赵桥生

第31卷第7期2009年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYVol.31,No.7Jul.,2009无压载水舱船舶的研究进展赵桥生,张铮铮(中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082)摘要:为了保证船舶空载时的平衡和稳性,船舶需要装载压载水航行,以达到降低船舶重心的目的。但是,压载水舱的海水排放出去,会造成海洋生态污染。为了彻底解决压载水带来非本土水生物种的问题,最近几年国外科研人员提出了具有创新思想的无压载水舱船舶概念。本文介绍了这一新技术的研究概况,希望有助于国内无压载水舱船舶的研究以及设计开发。关键词:海洋污染;压载水处理;无压载水舱船舶中图分类号:U661文献标识码:A文章编号:1672-7649(2009)07-0017-03DOI:10.3404/j.issn.1672-7649.2009.07.001Acommentonballast-freeshipZHAOQiao-sheng,ZHANGZheng-zheng(ChinaShipScientificResearchCenter,Wuxi214082,China)Abstract:Inordertogetbalanceandstability,shipneedtoinstallballast.Butballastwaterwithhalobioscanpollutetheocean.Theballast-freeshipconceptwasinventedtoprovideanewwaytoaddresstheproblemoftheintroductionofnon-indigenousaquaticspecies(NIS)throughballastwatertransferacrosstheglobe.Inordertoadvancetheunderstandingofthesolution,thispapergivesageneralintroductionofit.Keywords:oceanpollution;ballastwatertreatment;ballast-freeship收稿日期:2009-02-12;修回日期:2009-05-21作者简介:赵桥生(1981-),男,工程师,主要从事舰船总体性能研究工作。0引言船舶运输是全球物流链中重要的一环,大多数货物都是经过船舶转运的。现今的商船一般在底部均建有压载水舱,在空船航行的起航港将水舱装满海水,以保持船舶途中的航行平衡;抵达目的港装载货物时,再将水舱的水排出。这种传统概念的压载水舱有2大缺陷:空船航行因水箱装满海水而加大重量,使船舶油耗增加;水舱装载的海水排放出去,造成海洋污染。全球每年的压载水大约有100亿吨左右。国际航行船舶压载水排放引发了外来生物入侵,被全球环保基金组织(GEF)列为海洋的四大危害之一。目前,船东、经营管理人等大都依赖于压载水处理技术,如加热、电解以及紫外线处理等技术[1]。美国采取的是压载水置换、存留船上收取管理费等多项措施[2]。但这些压载水处理技术不但耗时耗费人力,而且增加了营运成本。1解决压载水的船舶设计方案1.1贯通流系统船身为了船舶的航行安全,设置压载水舱的传统方法是为了增加船舶在轻载时的重力。转变思维,可以认为压载水是减小了船舶的浮力,而不是增加了重力。这样,科研人员就提出了无压载水舱船舶的概念(美国专利#6694908,2004)[3]。美国密西根大学米歇尔·帕森思博士(MichaelParsons)于2004年在美国造船与轮机工程协会年会上发表论文,专门谈到了无压载水舱船舶的项目设计课题,并且特别讨论了贯通流系统船身技术[4-6]。所谓贯通流系统(ThoughFlowSystemHull),就是用来替代货舱水线以下纵向结构的传统型压水舱。其最大特点是把原来的封闭式改为前后开放式,在船舰船科学技术第31卷头水线下设置进水口,在船尾有排水口,海水不断地从船首进口处涌入,再迅速地从船尾排水口排出,既可以起到压水舱作用,又可以减少船舶的负荷。这种设计概念可以看成是为了减小船舶的浮力,而不是去增加船舶的重力。利用船首和船尾进出口水流的不同压力,控制贯通压水舱的水流速度。而在贯通流压水舱内穿越而过的海水始终是当地海域中的海水,不会把海水从一个地方带到另一个地方,从而符合国际海事组织(IMO)有关海洋环境保护的规定。目前,世界上关于无压载水舱的研究已经取得了一些成效。美国密西根大学成功研发出无压载水舱货船模型,如图1和图2所示,并在水动力学实验室进行了相关试验研究。设计思路是取消压载水舱,代之以2条开放的大型管道即水流箱。当空船出港时,将大型管道的前后盖子打开,海水流入,船舶出航后海水从管道自前后流动,保持船舶平衡;货船载货航行时,关上