□ 楊世峰

大連中遠海運川崎船舶工程有限公司 遼寧大連 116052

1 船舶水下檢查概述

所有船級社都要求船舶在建造后進行檢查。以中國船級社為例,船舶建造后的檢查包括年度檢查、中間檢查、船底外部及有關項目檢查、特別檢查、螺旋槳軸和艉管檢查等。其中，船底外部及有關項目檢查主要包括舷側(cè)外板、海底門、舵及舵銷、艉軸承間隙及油封裝置有效性等項目。每5 a應至少進行兩次船底外部及有關項目檢查,且兩次檢查的時間間隔不應長于36個月。

船底外部及有關項目的檢查既可以在干船塢內(nèi)進行,也可以在船臺上進行,還可以在船舶漂浮狀態(tài)下進行。在干船塢或船臺上進行檢查稱為塢內(nèi)檢查,在船舶漂浮狀態(tài)下進行檢查稱為水下檢查。

用水下檢查來代替塢內(nèi)檢查,最大優(yōu)勢是成本低,尤其對于大型船舶而言。通常大型船舶進塢一次費用至少一百萬元,而水下檢查一般僅三至五萬元,成本相差巨大。

船級社對滿足水下檢查要求的船舶會授予水下檢查船級符號,美國船級社為UWILD,中國船級社為In-Water Survey,法國船級社為INWATERSURVEY,英國勞氏船級社為*IWS,日本船級社為IWS,挪威和德國勞氏船級社為BIS。

2 水下檢查對船舶設計的要求

水下檢查對船舶設計的要求如下:

(1) 應設置用于水下檢查的識別標記和系統(tǒng),特別應在船體上標記水密橫艙壁的位置;

(2) 在船舶漂浮狀態(tài)中,應能檢查舵裝置中舵銷的間隙;

(3) 對于螺旋槳軸或艉管軸的軸封裝置,應能在船舶漂浮狀態(tài)下檢查螺旋槳軸或艉管軸與軸承的間隙;

對于各個船級社在各自規(guī)范中的詳細要求,美國船級社規(guī)范詳見第七篇附錄一,中國船級社規(guī)范詳見第八篇第十二章,法國船級社規(guī)范詳見 E篇第十章第三節(jié),挪威和德國勞氏船級社規(guī)范詳見第三篇第一章第一節(jié),英國勞氏船級社規(guī)范詳見軍船第一篇第二章第七節(jié),日本船級社規(guī)范詳見B篇第六章。

各個船級社對提交的水下檢查圖紙的要求見表1。

表1 船級社水下檢查圖紙要求

3 船舶設計要點

為了滿足在船舶漂浮狀態(tài)下檢查舵銷間隙的要求,需要在舵銷上方的舵板處設置鉸鏈式人孔蓋,如圖1所示。這樣可以使?jié)撍畣T打開人孔蓋觀察舵銷上的螺母是否松動,并檢查舵銷間隙,如圖2所示。某船廠在設計階段由于沒有注意到這一要求,在安裝舵以后才發(fā)現(xiàn)觀察孔被封死,導致后期重新開孔安裝人孔蓋,造成成本浪費。

圖1 鉸鏈式人孔蓋

圖2 潛水員檢查

為了滿足在船舶漂浮狀態(tài)下檢查螺旋槳軸或艉管軸與軸承的間隙,可以在艉軸密封處設置一個計測器,如圖3所示,使?jié)撍畣T可以檢查間隙,如圖4所示。

圖3 計測器

圖4 潛水員檢查艉管軸與軸承間隙

船舶設計人員一定要注意以上兩個問題,在設計階段就要對舵和艉軸密封廠家提出相應要求。

4 水下檢查過程

水下檢查由具備相關資質(zhì)的潛水員攜帶一套完整的潛水裝備完成,如圖5所示。在水下對包括舷側(cè)外板、海底門、舵及舵銷、艉軸承間隙及油封裝置在內(nèi)的船舶浸沒部分做檢查,并通過攝像設備將圖像實時傳送至岸上的設備,做好記錄。水下圖像實時顯示如圖6所示。

圖5 水下檢查準備現(xiàn)場

圖6 水下圖像實時顯示

由于潛水員在水下很難辨別方向,因此要有岸上人員通過通信設備對潛水員進行指揮。水下能見度低,攝像頭清晰度較在陸地上差,因此要對異常情況及時進行判斷。如發(fā)現(xiàn)有油漆脫落、污損、海底門螺栓丟失等缺陷,可以由岸上人員進行判斷,指揮潛水員進行采樣或用高清照相機記錄。

在水下檢查的過程中,需要注意以下幾點:

(1) 水下檢查應在平靜水域進行,水下能見度應良好;

(2) 船舶應處于空載狀態(tài),并且預先對水線以下船體進行適當清潔;

(3) 水下檢查之前,應會同有關各方討論確定在水下檢查中用于觀察和報告的設備、程序;

(4) 水下檢查之前,潛水員熟讀水下檢查手冊,分清艙界及相關標記;

(5) 水下檢查之前,潛水員應注意水下伸出船外的構(gòu)件,如舭龍骨等,防止發(fā)生意外;

(6) 水下檢查服務提供方有適當?shù)臅r間預先進行所有設備的調(diào)試;

(7) 水下檢查應由一名或多名合格的潛水員在船級社驗船師的現(xiàn)場監(jiān)督下進行;

(8) 潛水員應由船級社認可,并且是服務供應方的雇員;

(9) 潛水員與驗船師之間應有有效的雙向通信聯(lián)系;

(10) 在水下檢查前,潛水員注意了解相關規(guī)范的要求;

(11) 在水下檢查時禁止舵、槳操作,以及排放壓載水等操作,禁止開啟輔機。

曾經(jīng)發(fā)生過水下檢查過程中由于外板陰極保護系統(tǒng)沒有關閉,船體還帶電,導致潛水員遭電擊的安全事故。因此,安全問題一定要提前確認好。

5 水下清洗

水下檢查的過程中可能發(fā)現(xiàn)外板污損情況,如大量藤壺附著在外板上,如圖7所示,會極大影響船舶航速,增加油耗?？梢杂蓾撍畣T攜帶專用工具對外板進行水下清洗,一般采用刮鏟、噴砂、轉(zhuǎn)刷、聲場、高壓和超高壓水射流、磨料水射流、淹沒型空化水射流等方法。水下清洗后,基本可將藤壺處理干凈,如圖8所示。

圖7 外板污損情況

圖8 水下清掃后外板情況

刮鏟已不再是水下清洗的主要方式,常作為輔助手段運用。噴砂操作簡單,設備成本低廉,但對環(huán)境污染嚴重,危害工人健康。轉(zhuǎn)刷適用于對軟質(zhì)生物清洗,而對硬質(zhì)生物則難以去除。磨料水射流和聲場技術(shù)由于存在技術(shù)難點,仍需進一步研究。高壓水射流清洗高效,但操作需要專業(yè)培訓,且二次返銹問題嚴重。超高壓成套清洗設備能很好地解決返銹和廢水廢渣回收問題。以上所提射流清洗技術(shù)普遍會對船舶的基底涂層產(chǎn)生破壞,而空化水射流因低壓時的強侵蝕作用和不會破壞軟質(zhì)涂層的技術(shù)特點,體現(xiàn)出在水下清洗中的優(yōu)勢。以淹沒型空化水射流技術(shù)為主,多種技術(shù)相結(jié)合的船體水下清洗成套設備,可以實現(xiàn)低能耗、無破壞、綠色環(huán)保的船體污損清洗。

目前水下清洗主要由人工完成,費用較高,一般每次人工清洗都需要幾萬美元。但是如果不進行水下清洗,船舶也很難被出租,因此一般而言,人工清洗費用不能省。

船體表面清洗機器人是一種壁面移動機器人,一般由永磁履帶和推力器組成,采用復合吸附方法,可以吸附到外板上,對外板進行水下清洗。由于外板成曲面狀,使船體表面清洗機器人的復合吸附力分析、穩(wěn)定性研究等工作比較復雜,且船體表面清洗機器人成本高,效率低,目前應用不是很多。

6 水下機器人的應用

隨著機器人技術(shù)的發(fā)展,越來越多的機器人代替人工來完成水下檢查,如圖9所示。水下機器人一般由可上下轉(zhuǎn)動攝像頭、可旋轉(zhuǎn)螺旋槳、浮體、電池、燈、各種傳感器組成,如圖10所示。水下機器人通過電纜將圖像和其它信號傳送至岸上計算機,一般使用一個操作手柄來操縱水下機器人。

圖9 機器人進行水下檢查

圖10 水下機器人

水下機器人主要有兩方面優(yōu)勢。

(1) 成本低。一套水下機器人售價在二十萬元左右,并且可以反復使用,壽命可達10 a以上,而人工檢查每次一般花費三至五萬元。假設水下機器人每年使用十次,每次成本在二千元左右,大大低于人工檢查。且一般而言,每年水下檢查次數(shù)大大多于十次。

(2) 操作簡單。操作水下機器人不需要資質(zhì),普通員工通過學習均可操作,這樣可以實現(xiàn)對人員的靈活調(diào)配。

雖然水下機器人相比人工檢查有巨大優(yōu)勢,但是也存在一些缺點需要解決。

(1) 定位困難。水下不容易收到全球定位系統(tǒng)信號,也很難分辨方向,操作過程中水下機器人容易迷路。

(2) 只能用于船舶檢查,承擔水下清洗難度大,相關技術(shù)還在研究中。

(3) 由于重力受限的原因,一般電池容量較小,續(xù)航時間僅為2 h,充電時間則較長。

(4) 在操作過程中,信號線電纜容易纏繞。一旦纏繞,水下機器人無法自行解開,只能派潛水員下水解開。

大電池、快充、水下定位系統(tǒng)、與岸上設備無線通信等將成為未來水下機器人的研究方向,雖然水下清洗由水下機器人來完成仍然存在諸多困難,但是在水下檢查方面,已經(jīng)完全可以由水下機器人代替潛水員完成工作。

7 結(jié)束語

筆者對船舶水下檢查技術(shù)進行研究,介紹了各個船級社對船舶水下檢查的要求、船舶水下檢查的過程、船舶水下清洗方式,并比較了船舶水下檢查的成本,指出雖然目前水下機器人在船舶水下檢查過程中存在缺點,但是水下機器人代表了船舶水下檢查技術(shù)的發(fā)展方向。