以下是船舶海底门要求的详细梳理,通常可以分为设计要求、材料与结构要求、布置要求、操作与维护要求以及相关规范与标准等几个方面。
核心设计原则
所有海底门的设计都围绕以下几个核心原则展开：
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- 可靠性: 系统必须有冗余设计，确保当一部分发生故障时，另一部分能立即接管，保证动力装置不中断。
- 安全性: 必须防止吸入危险物（如冰块、浮木、渔网、水雷等），防止吸入空气导致“喘振”（Cavitation）或冷却中断。
- 有效性: 必须能在船舶各种吃水和纵倾状态下，吸入足够量的、符合温度要求的清洁海水。
- 可维护性: 必须便于检查、清洁和维修。
主要设计要求
系统冗余与数量
- 双套系统: 根据国际海事组织和船级社的规范，船舶通常至少配备两套独立的海底门系统，这两套系统可以同时工作（如为主机和辅机分别供水），也可以互为备用。
- 关键设备独立: 主推进发动机、发电机、锅炉等关键设备通常应配备独立的海底门和冷却管路，以避免相互影响。
- 多通道: 对于大型船舶或对冷却水需求极高的船舶（如LNG船、大型集装箱船），可能会设置三套或更多的海底门系统，以提供更高的安全裕度。
结构与滤网
- 滤网孔径: 滤网的孔径大小至关重要，孔径太小容易被海洋生物（藤壶、海藻等）堵塞，增加维护频率；孔径太大则无法有效过滤杂质，孔径在 10mm 到 25mm 之间，具体根据设备制造商的要求和船舶航行区域确定。
- 有效过滤面积: 滤网的总有效过滤面积必须足够大，以保证在最大流速下，水流通过滤网时的压降（压力损失）在允许范围内，压降过大会导致吸水量不足。
- 结构强度: 滤网和格栅必须具有足够的结构强度，能承受航行中水流的冲击力，以及港口拖轮、系缆等可能的外部碰撞力。
- 可清洁/可更换设计: 滤网必须是可拆卸的，以便在港口进行内部或外部的高压水冲洗，理想的设计是能在不拆卸整个海底门的情况下，直接抽出滤网进行清洁。
防堵与防吸入设计
- 高位与低位海底门: 这是防止吸入海底泥沙和沉积物的最基本措施。
- 高位海底门: 通常位于船体水线以下约0.5-1.0米处，其优点是远离海底，能吸入相对清洁的海水，不易吸入泥沙，缺点是船舶在风浪中横摇或高速航行时，可能在吸入口处形成涡流，吸入空气。
- 低位海底门: 通常位于船体底部或靠近基线处，其优点是能持续吸入海水，不受风浪影响，缺点是极易吸入海底泥沙、石块和沉积物。
- 标准配置: 现代船舶通常同时配备高位和低位海底门，根据航行状态（如浅水区、风浪天、锚泊时）选择性使用。
- 防涡流设计: 在高位海底门的吸入口处，会设计成特殊的唇形或喇叭口形状，以减少在高速航行或横摇时卷入空气的风险。
- 防渔网设计: 吸入口内部或外部可以设计成垂直的格栅，防止水平拖曳的渔网被吸入，有些船舶还会在海底门外部安装专门的“渔网切割器”。
- 防冰设计: 在冰区航行的船舶，其海底门需要特殊设计，
- 将吸入口设置在船舷两侧,远离船体破冰时产生的冰块。
- 使用电伴热系统,防止格栅和阀门结冰。
- 设计空气吹扫系统,在停泊时吹入热空气防止结冰。
阀门与控制
- 截止阀: 每个海底门都必须配备坚固可靠的遥控或手动截止阀，用于在需要时隔离该海底门。
- 止回阀: 在海底门后必须安装止回阀，以防在停泵或管路压力降低时，海水倒灌回泵或设备。
- 压力表和温度计: 在海底门出口管路上应安装压力表和温度计，用于实时监控冷却水的压力和温度，判断系统是否工作正常。
- 自动控制: 在现代化的船舶上，可以根据船速、吃水、水温等参数，自动选择开启高位或低位海底门，并实现不同系统间的自动切换。
材料与结构要求
- 耐腐蚀性: 海水是强腐蚀性介质，因此海底门及其附件（如阀体、格栅、法兰）通常采用 铜合金（如海军黄铜）、不锈钢（如316L）或耐海水腐蚀的特种钢 制造。
- 厚度: 壳体和盖板的厚度必须根据船舶结构规范计算，确保能承受外部水压、内部负压以及可能的碰撞和冲击载荷。
- 焊接与连接: 所有焊接和连接必须牢固、水密，符合船级社的焊接标准，通常采用双面连续焊。
布置要求
- 位置: 通常布置在船艉部，因为这里是船舶的“清洁水区”，受船体自身搅动和螺旋桨排出流的影响较小，不易吸入泥沙和空气，但也要避免过于靠近螺旋桨，以防吸入空气或被桨叶损伤。
- 间距: 多个海底门之间应保持足够的安全距离，以防一个吸入口的吸入流影响到另一个。
- 与船底和基线的距离: 必须保证在船舶满载、压载等所有正常工况下，海底门与海底之间有足够的安全间隙（通常不小于0.5米，具体取决于航区和水深）。
- 与船体外板的连接: 必须平滑过渡，以减少水流阻力和涡流。
操作与维护要求
- 定期检查: 航行日志中应记录海底门的工作状态，定期（如每周）检查压差、滤网状况。
- 定期清洁: 在港口停泊期间，必须定期对滤网进行外部或内部冲洗，根据航区生物附着情况，可能需要增加清洁频率。
- 内部检查: 定期（如年度检验时）对海底门内部进行彻底检查，检查腐蚀情况、阀门密封性、滤网完整性等。
- 操作培训: 轮机员和驾驶员必须熟悉海底门系统的操作、切换程序以及在紧急情况下的应对措施（如吸入大量空气或杂物时如何快速切换备用系统）。
相关规范与标准
船舶海底门的设计和建造必须符合以下法规和规范的要求：
- 国际海事组织:
- SOLAS (国际海上人命安全公约): 对船舶结构、稳性、机电设备等提出总体安全要求。
- MARPOL (国际防止船舶造成污染公约): 虽然不直接规定海底门，但对机舱含油污水的处理有要求，间接影响系统设计。
- 船级社规范:
- 中国船级社
- 美国船级社
- 挪威船级社
- 英国劳氏船级社
- 等等,各船级社的《钢质海船建造规范》中都有专门的章节详细规定海底门的设计、材料、强度、布置和试验要求。
- 国际标准:
- ISO (国际标准化组织): 如ISO 13715对船体结构尺寸和公差有规定。
- 设备制造商规范:
主机、辅机、空压机等设备制造商通常会对其冷却水系统的参数（如流量、压力、允许的杂质颗粒度）提出具体要求，这些要求是设计海底门的重要依据。
船舶海底门的要求是一个系统性的工程,它不仅仅是一个简单的吸水口，其设计是一个在安全性、可靠性、经济性和可维护性之间不断权衡和优化的过程，一个设计优良的海底门系统，是保障船舶动力“心脏”持续、稳定、健康运行的关键一环。
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