污底

污底（fouling）是指船舶下水或海洋構造物長期浸於水中，在海水中除鋼板腐蝕外，貝類和海草藻類等海洋生物附著船殼生長的現象，污底使船體表面凹凸不平，結果表面粗糙度增加 ，船重加大，從而增加船舶航行的阻力。還會降低螺旋槳的效率，影響海水冷卻系統、測深儀、計程儀及聲吶的正常工作。

基本介紹

• 中文名：污底
• 外文名：Fouling
• 釋義：貝類海草附著使船體表面凹凸不平
• 對象：船舶
• 一級學科：船舶工程
• 二級學科：船舶術語

簡介

船舶在水中航行，船體水線以下部分由於長期浸泡在水中，除了鋼板本身被腐蝕以外，海水中的生物，如貝類、海藻、浮游生物等將附著在船體上滋生長多，形成船舶污底，俗稱“長毛”。

當船舶航行時，其水下部分受到水的阻力，水上部分受到空氣的阻力。在一般情況下，水阻力是主要的。船舶受到的水阻力與船速及阻力係數有關。根據船模或實船試驗表明，水對船體的總阻力約為與船速的平方成正比，即 (式中：R為水對船體的總阻力；V為船速；A_R為阻力係數，與船體線型、排水量、污底程度、海情等因素有關)。其中，因污底產生的阻力稱為污底阻力，它是由於污底使船體濕表面變得更粗糙，導致船體摩擦阻力及渦流阻力增加所構成的阻力。由此可見船舶污底對船體總阻力有直接的影響。

船舶污底的影響

船舶污底將會增加船舶的航行阻力。假定螺旋槳轉速不變，則船速將相應減慢,引起螺旋槳進程比 減小，扭矩係數增大，螺旋槳所需轉矩增加，因而螺旋槳特性曲線變陡，如圖1中曲線Ⅱ所示。在正常情況下，主機與螺旋槳配合的工作點是a(通常指滿載靜水全速航行，即柴油機在標定轉速和標定功率下的工作點)，當由於污底原因阻力增加時，在主機油門格數不變的情況下(即供油量不變)，曲線Ⅱ與全負荷速度特性曲線1交於b點，主機轉速降速至n₂(n₂<n_H)，功率也降至P₂(P₂< P_H)。如果要保持標定轉速n_H不變，而加大油門格數，則柴油機就會超負荷運轉，而且柴油機的燃油消耗將大大的增加，這是不允許的。如果推進裝置的功率儲備較小，主機長時間超負荷運行將加速主機的磨損，使主機的有效功率下降，主機的工況不斷惡化。由於存在船舶污底的影響，在船舶設計與管理和在選機、槳設計負荷點時，必須考慮船體污底造成的影響。

圖1　污底時的配合特性

案例與分析

基本情況

某公司某散貨輪，主機型號: SULZER/6RND76；額定轉速: 120 r/min；額定功率: 8 820kW。該輪於2002年元月進某船廠塢修後至2003年11月已航行了22個月，由於長時間在海上航行，很少有時間進入淡水港浸泡。從2003年5月下旬，也就是200311航次(2003年第11航次)，由秦皇島開回廈門途中，發現船舶航行時螺旋槳滑失率明顯增大，航速下降，隨後的幾個航次，螺旋槳滑失率由14.72%不斷增加到28.24%，到200320航次，螺旋槳滑失率短時達32%。

經自查和綜合分析：船舶主機方面，因主機6個缸套全部更換，燃氣下竄的狀況已徹底消除，主機運轉正常。海況部分：受熱帶潮流有一定影響，但該輪航速下降的主要原因是污底。船底海生物附著相當厚，空載時船體水線下可見部分已被海生物覆蓋，早已看不到艏、艉水尺。2003年6月，船舶抵廈門時，請潛水員下船底探尋，據潛水員探底說明船底部分海蠣殼已經很厚，尤其是重載的時候船舶吃水將近11.4 m，水下體積大且吃水深，相對運動時摩擦阻力大，造成了船舶航行速度的大幅度下降。同時也導致主機油門控制桿在相同的油門刻度位置時，由於船舶的航行阻力增加，而造成主機轉速下降和高壓油泵實際供油尺刻度的增加，以及主機熱負荷的提高。我們從2002年的9月(即2002年元月塢修後的8個月)和2003年9月(即2002年元月塢修後的20個月)取出幾組數據進行對比，如表1所示。

表1　2002年及2003年部分航次數據比較表

從2003年的下半年，某輪經常為了趕時間抵港靠碼頭裝卸貨，而加大油門來提高主機的轉速。由於主機的轉速與燃油消耗呈立方關係，往往油門加得很大，燃油消耗量增加，而實際航速提高甚微。並且主機運行時間延長，使主機汽缸油、系統潤滑油也要多消耗，主機熱負荷提高，使主機零部件磨損也加大。船舶航速下降，船舶航行時間延長。這些都使船舶營運成本大大提高。

原因與處理

海洋中海藻貝類等的生長因氣候、海區不同而異，溫度越高，鹽度越大，則生長越快。停泊不動的海船更容易生長。污底的產生在一定時期內按線性規律增加，超過一定時期後其增長速度逐漸減緩。在淡水中航行的船舶要好一些，但油漆的脫落、船體的鏽蝕及附著污泥等，也將使船體表面的粗糙度增加。污底的影響程度與塗料、水的溫度、鹹度等周圍環境條件有關，目前仍靠積累有關經驗數據作大致估算。

造成該輪污底的主要原因：

①2002年元月進廠塢修時，船體噴砂不夠光潔，油漆後表面局部粗糙，使得船體水線下易生鏽，海生物附著容易；

②防污漆質量較差，防污期效短，無法有效減緩海生物的生成；

③船舶很少有機會航行淡水航區如長江、珠江流域等。船舶在廈門待港卸貨時間較長，5月份以後海水溫度逐漸升高，適合海生物迅速生長。根據船舶存在的問題，考慮船舶營運情況，安排該輪在秦皇島港水下刮底。清理海生物，減少船舶阻力，提高船速，減少燃油消耗，效果明顯。

船舶污底應採取的對策與措施

(1)首先必須儘量避免船舶的嚴重污底，當船舶污底比較嚴重時，需及時安排進塢洗底或採取水下刮底；船體噴砂除銹應光潔，油漆均勻。

(2)使用質量較好的防鏽漆、防污漆，延長防污期效，抵禦海生物的生成。

(3)如果有可能適當安排船舶進入淡水港區，使船舶浸泡淡水，減緩海生物的生成。

(4)當船舶存在一定程度的污底而船舶阻力增大時，應避免主機在超負荷狀態下長時間運行，空載控制主機的油門，重載控制主機的排溫，使其速度特性適應螺旋槳特性的變化，減少主機燃油消耗。其間應加強對主機的維修保養，提高主機的有效功率，使主機處於比較穩定的工況。