淺談防水炮煙囪及其附件的設(shè)計(jì)

郭孟秋 甘家毅 楊齊勇 盧欽泉

摘? ? 要：本文介紹一種防水炮攻擊的船舶煙囪系統(tǒng)設(shè)計(jì)及在安裝時(shí)的具體要求，以避免執(zhí)法艦船在維權(quán)執(zhí)法過程中遭受到敵方艦船的水炮攻擊時(shí)導(dǎo)致主動(dòng)力受損，達(dá)到維護(hù)國家海洋權(quán)益的目的。

關(guān)鍵詞：防水炮;煙囪;排煙管;百葉窗

中圖分類號(hào)：U664.86 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces a perfect and reliable marine funnel system preventing water cannon attacks and some specific requirements for the system when it is installed on a real ship， ensuring that law enforcement ships in the process of safeguarding their rights and enforcing the law， avoid being attacked by enemy ship's water cannons and resulting in the loss of initiative and being suppressed by enemy ship， so as to achieve the goal of safeguarding national marine rights and interests.

Key words： Preventing water cannon attacks; Funnel; Exhaust pipe; Shutter

1? ? 前言

執(zhí)法艦船一般煙囪均布置在主機(jī)艙正上方并與主機(jī)艙上下貫通，完全處在露天位置，其頂封板上一般布置有主推進(jìn)柴油機(jī)排煙管、柴油發(fā)電機(jī)排煙管、鍋爐排煙管、水炮柴油機(jī)排煙管、焚燒爐排煙管等，同時(shí)在四周圍壁上布置有主（輔）機(jī)艙的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)百葉窗，故煙囪將成為敵方艦船水炮攻擊的首要目標(biāo)。為了防止海上沖突中被對(duì)方水炮打過來的高壓水柱從煙囪倒灌至主輔機(jī)，導(dǎo)致主動(dòng)力停車甚至受損，在設(shè)計(jì)時(shí)須考慮煙囪及相關(guān)設(shè)備具備防水炮攻擊的功能。

防水炮攻擊的船舶煙囪系統(tǒng)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵在于防止受到水炮攻擊時(shí)大量的水通過位于煙囪的排煙管、進(jìn)排風(fēng)百葉窗等進(jìn)入設(shè)備或船體內(nèi)部，尤其是防止大量的水通過主、輔機(jī)排煙管進(jìn)入主、輔機(jī)造成柴油機(jī)停車甚至損壞。因此，該系統(tǒng)主要包括防水炮煙囪、防水炮機(jī)艙通風(fēng)百葉窗以及防水炮煙囪管系三個(gè)方面，下面分別進(jìn)行介紹。

2? ?防水炮煙囪

煙囪作為阻擋對(duì)方艦船水炮攻擊的最外一層屏障，其圍壁形式的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，在保證防水炮功能的同時(shí)，又不能影響到艦船的性能和整體外觀。為了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能，將煙囪的四周圍壁設(shè)計(jì)成超出頂封板較多的形式，使得排煙管能完全隱藏在圍壁的內(nèi)部，從而大大降低了排煙管被對(duì)方艦船的水炮直接攻擊的概率;同時(shí)為了保證外觀的威武和莊嚴(yán)，根據(jù)排煙管出口的斜切角在左右側(cè)壁和后壁增加了帽檐設(shè)計(jì)。

但是，這樣的設(shè)計(jì)亦存在兩個(gè)弊端：

（1）這種形式的結(jié)構(gòu)大大增加了煙囪頂封板以上部分的容積，在受到對(duì)方水炮持續(xù)攻擊時(shí)，很容易使積水沒過排煙管而進(jìn)入到主、輔機(jī)，從而影響主動(dòng)力設(shè)備的正常使用;同時(shí)，由于煙囪位置較高，積水的自由液面會(huì)對(duì)艦船的穩(wěn)性造成一定的損失，影響艦船的航行安全;

（2）在航行過程中，排煙管排出的高溫廢氣不能及時(shí)排走，使得煙囪頂封板以上的部分長期處于高溫狀態(tài)（最高可達(dá)到130 ℃），極大地影響了主、輔機(jī)等其他設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也縮短了煙囪頂部油漆的使用壽命。

因此，為了解決上述排水的問題，在頂封板以上的四周圍壁上設(shè)置足夠數(shù)量的流水孔以保證水能迅速的排走，流水孔的數(shù)量可根據(jù)水炮的額定流量、流水孔的大小以及煙囪圍壁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來確定;而為了解決高溫的問題，可在頂封板以上的前后壁上設(shè)置強(qiáng)制引流的百葉窗來排走高溫廢氣，百葉窗的百葉采用向煙囪內(nèi)部傾斜的形式，與正常百葉窗剛好相反，這樣可使得低溫氣體能更加順暢的進(jìn)入到煙囪的高溫區(qū)域?qū)⒏邷貧怏w排走，百葉窗的數(shù)量和規(guī)格由排煙管數(shù)量及其排氣量和煙囪圍壁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來確定。煙囪外形如圖1所示。

3? ? 防水炮機(jī)艙通風(fēng)百葉窗

煙囪圍壁上布置有大量的百葉窗，主要分為主（輔）機(jī)艙進(jìn)風(fēng)百葉窗和排風(fēng)百葉窗兩種。傳統(tǒng)的百葉窗外部通風(fēng)裝置，無法防止敵方水炮打出的水柱通過通風(fēng)百葉窗進(jìn)入艦船的主（輔）機(jī)艙內(nèi)，因此必須進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

經(jīng)綜合考慮，在保留原設(shè)計(jì)的氣水分離百葉窗的基礎(chǔ)上，新增加活動(dòng)防水炮通風(fēng)裝置，即防水炮通風(fēng)百葉窗（見圖2所示）。在正面關(guān)閉狀態(tài)下，防水炮百葉窗既能防止水炮水柱進(jìn)入主、輔機(jī)等設(shè)備及機(jī)艙，又能預(yù)留適量的有效通風(fēng)面積，確保主、輔機(jī)能正常運(yùn)行。

該型防水炮通風(fēng)百葉窗由內(nèi)部氣水分離百葉窗和外部的防水炮通風(fēng)裝置兩部份組成，可通過操縱手輪快速關(guān)閉。氣水分離百葉窗內(nèi)部設(shè)有氣水分離裝置，而防水炮通風(fēng)裝置內(nèi)部設(shè)有防護(hù)葉片，起到了雙重保險(xiǎn)作用，能夠防止受到水炮攻擊時(shí)海水通過百葉窗進(jìn)入主（輔）機(jī)艙內(nèi)部。

但是，這種防水炮百葉窗由兩個(gè)設(shè)備組裝而成，也存在一定的弊端：首先，內(nèi)部百葉窗原來的操作手輪較短，不利于操作。為了解決此問題，將內(nèi)部百葉窗原操作手輪軸貫穿防水炮通風(fēng)裝置本體的封板，將原操作手輪設(shè)在防水炮通風(fēng)裝置的外部，與防水炮通風(fēng)裝置的操作手輪并排布置;此外，防水炮通風(fēng)百葉窗由兩個(gè)設(shè)備組成，在實(shí)船安裝時(shí)較難保證精度。為此，將氣水分離百葉窗安裝方式采用嵌入式，防水炮通風(fēng)裝置采用非嵌入式，兩者共用焊接法蘭，先將焊接法蘭與煙囪外圍壁焊接，然后將百葉窗本體法蘭通過內(nèi)六角螺釘緊固在焊接法蘭上，最后將防水炮通風(fēng)裝置本體法蘭通過雙頭螺栓組件穿過百葉窗本體法蘭和焊接法蘭連接在一起。采用此方式，不但減少了防水炮通風(fēng)裝置和百葉窗的鉆孔個(gè)數(shù)，同時(shí)還保證了現(xiàn)場(chǎng)安裝精度。

必須指出，雖然設(shè)置了該型防水炮通風(fēng)百葉窗，但仍會(huì)有少量殘水通過百葉窗進(jìn)入通風(fēng)圍井，進(jìn)而流入或者被吸入主（輔）機(jī)艙。因此，在設(shè)置防水炮通風(fēng)百葉窗的同時(shí)，還需要考慮防止殘水被吸入的補(bǔ)充措施。可在與防水炮通風(fēng)百葉窗連接的通風(fēng)圍井低洼處開設(shè)泄水孔，即使有少量海水通過防水炮通風(fēng)百葉窗進(jìn)入通風(fēng)圍井，也可通過泄水孔放泄至煙囪外的甲板上，避免流入到主（輔）機(jī)艙。而對(duì)進(jìn)氣百葉窗，在通風(fēng)圍井設(shè)置泄水孔的同時(shí)，在靠近百葉窗的通風(fēng)圍井內(nèi)部還設(shè)置氣水分離流道，防止進(jìn)入通風(fēng)圍井的殘水被進(jìn)氣軸流風(fēng)機(jī)吸入到主（輔）機(jī)艙。

4? ?防水炮煙囪管系

對(duì)煙囪頂部排煙管的防護(hù)，是煙囪防水炮系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。當(dāng)煙囪頂部受到敵方水炮攻擊時(shí)，如果大量的水進(jìn)入排煙管內(nèi)并順著排煙管路流入設(shè)備，將導(dǎo)致設(shè)備停止運(yùn)行并對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。對(duì)此，我們?cè)谂艧煿苈返脑O(shè)計(jì)上采取了以下措施：

（1）調(diào)整排煙管朝向

因水炮攻擊時(shí)水炮的射程有限，故一般都是從對(duì)方艦船的舷側(cè)方向進(jìn)行攻擊，所以在布置排煙管時(shí)應(yīng)盡量將排煙管出口朝向船尾方向?？赏ㄟ^各排煙管交錯(cuò)布置，在保證排氣效果的前提下，減小敵方水炮水柱從舷側(cè)方向射入的角度。同時(shí)，我們對(duì)排煙管末端進(jìn)行切削，使排氣口端面處于斜下朝向（見圖3所示），這樣可以避免大量的水直接灌入排煙管。

（2）在排煙管內(nèi)增加排水措施

如果敵方水炮噴射的水有一部分進(jìn)入了排煙管，為了防止其順著排煙管進(jìn)入主、輔機(jī)等重要設(shè)備內(nèi)，在排煙管內(nèi)設(shè)置了排水措施。首先在排煙管消音器設(shè)置排水管路，當(dāng)海水進(jìn)入消音器后，消音器可以收集進(jìn)入的海水由消音器底部的排水口排出，并通過連接管路泄放至艙室污水井中;其次，在進(jìn)入主（輔）機(jī)進(jìn)氣口之前的排氣管路途中設(shè)置積水部位，如有殘留的海水流過就會(huì)進(jìn)入積水部位，由積水部位底部的泄水管泄放至艙室污水井中（見圖4所示）。這樣，可以起到雙保險(xiǎn)的作用，完全避免攻入的少量海水流入設(shè)備，保證了設(shè)備的安全。

（3）在煙囪頂封甲板增加排水措施

當(dāng)煙囪受到水炮攻擊時(shí)，煙囪頂部因其結(jié)構(gòu)特征，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)接受大量的降水，為了避免大量積水無法及時(shí)排出，在頂部漫過位于煙囪頂部較低的排煙管口或排煙管的擋水防雨裝置，進(jìn)入煙囪結(jié)構(gòu)內(nèi)，經(jīng)過研究采取如下措施：

煙囪頂封板在前部、中部、后部的左右兩側(cè)設(shè)置了漏水口。按船舶設(shè)計(jì)手冊(cè)要求，設(shè)計(jì)僅需設(shè)置DN40的甲板漏水口即可。為了增強(qiáng)排水效果，在處于低位的靠尾部方向端增加了兩個(gè)漏水口，并且根據(jù)水炮可攻入水量，將甲板漏水口的規(guī)格全部進(jìn)行加大。這樣煙囪頂封板疏排水能力得到了成倍的增加，滿足煙囪側(cè)面受水炮攻擊后大量積水的排水需求。

（4）增加排煙管擋水防雨裝置

因設(shè)備工作時(shí)排煙管受熱會(huì)發(fā)生膨脹，所以排煙管穿過煙囪頂封板時(shí)不宜將排煙管與煙囪頂封板直接焊死，即煙囪頂封板開孔需大于排煙管，且該間隙需大于排煙管的受熱膨脹量。為防止水從煙囪頂封板排煙管的穿孔流入煙囪內(nèi)部，增加了排煙管的擋水防雨裝置。

擋水防雨裝置由防雨帽和擋水圈組成（見圖5所示）。首先，擋水防雨裝置的防雨帽焊接在排煙管上，在防雨帽與排煙管之間再設(shè)置一圈擋雨圈，且將防雨帽與擋雨圈距離適當(dāng)縮小，這樣就可以防止水沿著排煙管穿過煙囪頂封板的開孔流入或壓力水沖擊到煙囪頂封板再反彈進(jìn)入到煙囪內(nèi)部;其次，擋雨圈的高度應(yīng)高于壁板上的方形開孔，這樣煙囪頂部的積水就完全不會(huì)漫過擋雨圈進(jìn)入煙囪內(nèi)部。

5? ?結(jié)束語

當(dāng)前我國維護(hù)海洋權(quán)益面臨十分嚴(yán)峻的形勢(shì)，水炮攻擊是海上維權(quán)執(zhí)法的一種比較常用且重要的打擊手段，各國之間利用水炮進(jìn)行作戰(zhàn)既凸顯維護(hù)海洋權(quán)益的決心和行動(dòng)，也避免了讓事態(tài)過度嚴(yán)重化。同時(shí)，為保證艦船的心臟部位不被水炮攻擊到，擁有一套完善的防水炮攻擊的船舶煙囪系統(tǒng)是非常必要的。目前，該系統(tǒng)已應(yīng)用于建造完工的兩型巡邏船上，經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，系統(tǒng)的可靠性、維修性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性等，均得到了執(zhí)法部門的一致好評(píng)。