38 m全回轉(zhuǎn)溢油回收船設(shè)計(jì)

馬月清

(江蘇省鎮(zhèn)江船廠(集團(tuán))有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000)

38 m全回轉(zhuǎn)溢油回收船設(shè)計(jì)

馬月清

(江蘇省鎮(zhèn)江船廠(集團(tuán))有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212000)

面對(duì)溢油回收船的需求越來(lái)越大，但其造價(jià)較高，利用率比較低的問(wèn)題，在常規(guī)全回轉(zhuǎn)拖船的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了既滿足溢油回收功能又滿足港口作業(yè)需要的全回轉(zhuǎn)船舶。在不影響全回轉(zhuǎn)拖船進(jìn)行港口作業(yè)的情況下，配備圍油欄、收油機(jī)和消油噴灑裝置等設(shè)備，達(dá)到消除污染的目的，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

全回轉(zhuǎn)拖船;溢油回收船;船舶設(shè)計(jì)

0 引言

近年來(lái)，隨著海洋經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，海洋運(yùn)輸業(yè)得到快速壯大。海港作為發(fā)展海洋運(yùn)輸?shù)闹匾劳?，不僅是國(guó)家海洋運(yùn)輸?shù)臉屑~，而且對(duì)于振興經(jīng)濟(jì)有著重要的作用。許多港口大多建有工業(yè)區(qū)和工業(yè)專用碼頭，集儲(chǔ)存保管、集散、加工等于一體。海洋運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展使得港口不斷增加，同時(shí)為港口服務(wù)的船舶也日益增多。但在港口建設(shè)和海運(yùn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，海洋污染也日益加重，特別是溢油污染給漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及旅游業(yè)等海洋經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失，因此，必須對(duì)溢油風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防和應(yīng)急處理?？紤]到全回轉(zhuǎn)拖船普遍存在于各個(gè)港口，且反應(yīng)速度快，如果能兼作溢油回收船舶，可大大提高溢油回收船的經(jīng)濟(jì)性能。

1 全回轉(zhuǎn)溢油回收船主要參數(shù)

38 m全回轉(zhuǎn)溢油回收船不僅是一艘具有消防作業(yè)能力的全回轉(zhuǎn)拖船，能在港內(nèi)協(xié)助大輪靠離碼頭作業(yè)，還具有溢油回收功能及布放圍油欄功能。

1.1 船舶主要量度

總長(zhǎng) 38.00 m(不包括護(hù)舷及底座)

垂線間長(zhǎng) 36.00 m

型寬 11.00 m

型深 5.30 m

設(shè)計(jì)吃水 4.30 m

肋距 0.50 m

航速13 kn

拖力 600 kN

1.2 液艙艙容

燃油艙 57.4 m3

滑油循環(huán)艙 7.20 m3

淡水艙 37 m3

主機(jī)海水循環(huán)水艙 68 m3

輔機(jī)海水循環(huán)水艙 20 m3

污油艙 5.80 m3

泡沫艙 8.50 m3

溢油回收艙 120 m3

1.3 入級(jí)符號(hào)

國(guó)內(nèi)入級(jí)并取得下列入級(jí)符號(hào):CSAD，CSMD;Oil Recovery ship with Corgo Tank。

2 總體布置

38 m全回轉(zhuǎn)溢油回收船為橫骨架式、單底結(jié)構(gòu)(局部區(qū)域設(shè)雙底)、單甲板、3層甲板室、破冰式船首和大圓角方型船尾的全焊接鋼質(zhì)船。駕駛室設(shè)于船中部駕駛甲板，居住室設(shè)于船中部的主甲板和橋樓甲板，機(jī)艙設(shè)于船中部主甲板下。全船主甲板下由4道水密橫艙壁分隔成艏尖艙、錨鏈艙、溢油回收艙和機(jī)艙、舵槳艙。

該船在機(jī)艙布置1臺(tái)1 600 m3/h的對(duì)外消防泵，由主機(jī)自由端PTO驅(qū)動(dòng)，向消防炮和水帶管供水;在駕駛室頂部羅徑甲板布置1臺(tái)1 200 m3/h的消防炮用于對(duì)外消防;對(duì)外消防作業(yè)時(shí)，覆蓋全船的水幕系統(tǒng)用來(lái)保護(hù)船舶的自身安全。

為滿足溢油回收的需要，本船尾升高甲板上設(shè)置2只圍油欄集裝箱，每箱內(nèi)裝200 m長(zhǎng)充氣式海灣型1500型圍油欄。全船配備1個(gè)動(dòng)力站和1個(gè)充氣機(jī)用于收放圍油欄。為了作業(yè)后及時(shí)清潔圍油欄，配備1套圍油欄清洗裝置。在主甲板室前端甲板上安裝1臺(tái)吊機(jī)(2 t)以便溢油回收時(shí)將2只DXS下行帶式收油機(jī)(每只收油機(jī)能力為80 m3/h)吊入水面，進(jìn)行溢油回收。

38 m全回轉(zhuǎn)溢油回收船總布置圖如圖1所示。

3 主推進(jìn)設(shè)備

主推進(jìn)系統(tǒng)采用雙機(jī)雙槳全回轉(zhuǎn)推進(jìn)系統(tǒng)。主機(jī)為中速柴油機(jī)，其單機(jī)持續(xù)功率為1 840 kW，其排放滿足IMO(國(guó)際海事組織)TIER II的要求。主機(jī)的啟動(dòng)和停車在機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行，駕駛室里設(shè)有緊急停車按鈕。全回轉(zhuǎn)舵槳裝置為Rolls-Royce Azimuth Thruster US205P20FP，由主機(jī)通過(guò)高彈聯(lián)軸節(jié)、萬(wàn)向節(jié)和中間軸驅(qū)動(dòng)。螺旋槳的槳徑為2 400 mm，船舶設(shè)計(jì)航速為12.8 kn，拖力為600 kN，不僅滿足了溢油回收時(shí)快速反應(yīng)、及時(shí)到達(dá)目的地的要求，又滿足了港內(nèi)各種作業(yè)的要求。

為滿足溢油回收工況的需要，機(jī)艙內(nèi)裝有3套柴油發(fā)電機(jī)組及配電屏。當(dāng)進(jìn)行港內(nèi)頂推等輔助作業(yè)時(shí)，1臺(tái)發(fā)電機(jī)組為全船供電;當(dāng)進(jìn)行污油回收作業(yè)時(shí)2臺(tái)發(fā)電機(jī)組并車運(yùn)行，1臺(tái)備用。任意2臺(tái)發(fā)電機(jī)組可并車轉(zhuǎn)移負(fù)荷或長(zhǎng)期并車運(yùn)行。

4 溢油回收設(shè)備

海面浮油回收的方法大致可分為物理法、機(jī)械法、化學(xué)法和生物法。物理法是采用圍油欄圍堵浮油并采用吸油材料吸附海面浮油。機(jī)械法是通過(guò)撇油器或收油機(jī)等機(jī)械設(shè)備來(lái)進(jìn)行海面浮油回收作業(yè)。化學(xué)法是通過(guò)各類化學(xué)藥劑對(duì)海面浮油進(jìn)行處理。生物法是通過(guò)微生物以浮油為其新陳代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，達(dá)到去除浮油污染的目的。

本溢油回收船在設(shè)計(jì)上根據(jù)港口的實(shí)際需要，配備了圍油欄、收油機(jī)和消油噴灑裝置等設(shè)備。

4.1 圍油欄裝置

圍油欄裝置包括充氣式圍油欄、充吸氣機(jī)和圍油欄動(dòng)力站。

圍油欄是溢油控制所必備的。溢油發(fā)生時(shí)，首先要用圍油欄圍控住溢油，防止其擴(kuò)散。圍油欄還可將溢油導(dǎo)引到合適區(qū)域，使其盡可能濃集，為物理法或機(jī)械法回收溢油提供條件。充氣式圍油欄集裝箱與圍油欄動(dòng)力站和充吸氣機(jī)連用，可存儲(chǔ)、布放和回收充氣式圍油欄。每個(gè)集裝箱可存儲(chǔ)充氣式橡膠圍油欄200 m。

充吸氣機(jī)是充氣式圍油欄輔助設(shè)備。在布放充氣式圍油欄時(shí)，充吸氣機(jī)給圍油欄的氣室充氣;在回收充氣式圍油欄時(shí)，充吸氣機(jī)從圍油欄的氣室中抽出氣體。

圍油欄動(dòng)力站可通過(guò)液壓操控臺(tái)給圍油欄卷繞架內(nèi)的液壓馬達(dá)、液壓充吸氣機(jī)液壓馬達(dá)提供液壓動(dòng)力，并且可控制卷繞架轉(zhuǎn)向和速度，也可控制液壓充吸氣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

4.2 收油機(jī)

DXS80下行帶式收油機(jī)是一種前進(jìn)型收油機(jī)，可以用船拖帶該收油機(jī)收油，也可以定位布放在水流中收油，收油能力80 m3/h。它有下列特點(diǎn):

①適合回收各種粘度的溢油;

②適合回收任何厚度的溢油層;

③回收油中自由水含量少;

④風(fēng)浪對(duì)收油效率影響小;

⑤適合在水流中收油。

收油機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，水面的水、油混合液進(jìn)入收油機(jī)的撇油器機(jī)體后，被一個(gè)運(yùn)動(dòng)方向和水流方向相同、運(yùn)動(dòng)速度和水流速度接近的收油帶壓入水下一定深度。水、油混合液在收油帶下端部釋放后，水從機(jī)體下部出水口流走，液態(tài)油和油塊浮起進(jìn)入集油斗中，刮油板刮下收油帶上粘附的溢油，積聚在集油斗中的溢油由輸油泵抽走。通過(guò)連接收油機(jī)和溢油回收艙之間的軟管將回收油輸送至回收艙。

動(dòng)力站由船用防爆電機(jī)、液壓泵、防爆電控柜、液壓油冷卻器、液壓油箱、濾油器及液壓控制系統(tǒng)組成。船用防爆電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵通過(guò)濾油器從液壓油箱中抽取液壓油，并通過(guò)前甲板上的液壓操控臺(tái)可同時(shí)或分別向撇油器的收油帶驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和輸油泵馬達(dá)提供液壓動(dòng)力，并且可控制其速度及轉(zhuǎn)向。

4.3 消油噴灑裝置

消油噴灑裝置屬水面溢油污染處理設(shè)備，當(dāng)溢油層較薄時(shí)，在有關(guān)部門允許下使用該設(shè)備向水面噴灑溢油分散劑，達(dá)到盡快消除油污染的目的。設(shè)備設(shè)計(jì)為帶有車輪的車式結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)，平時(shí)可放在儲(chǔ)藏室。噴灑裝置帶有手持噴槍用來(lái)將溢油分散劑以帶有沖擊力的小顆粒的形式噴灑到溢油污染的水面上，溢油分散劑與溢油充分混合后，使溢油分散入水中。

4.4 收油網(wǎng)

收油網(wǎng)是回收水面高粘度浮油、焦油球、巧克力凍狀油、吸油氈以及凝油劑凝油后的粒子的設(shè)備。使用時(shí)收油網(wǎng)由單船拖帶，水面上的塊狀溢油被圍油欄導(dǎo)引到收油網(wǎng)，水和油一起進(jìn)入集油網(wǎng)，但水通過(guò)集油網(wǎng)的網(wǎng)孔流走，而塊狀溢油流在網(wǎng)內(nèi)。

4.5 伸縮式起重機(jī)

為使溢油回收作業(yè)時(shí)能將收油機(jī)從船的前甲板吊至拖船兩側(cè)的水面，本船配置了1臺(tái)安全工作負(fù)荷為20 kN的伸縮式起重機(jī)，起升高度25 m，起升速度15 m/min，回轉(zhuǎn)角度360°，操作半徑3～10 m。

伸縮式液壓起重機(jī)的液壓油油箱設(shè)計(jì)在回轉(zhuǎn)基座上，使整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。它的動(dòng)作由起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮4大執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮4種動(dòng)作功能，全部采用液壓作動(dòng)力。吊鉤起升由液壓絞車實(shí)現(xiàn)，并有限制超載功能。

4.6 貨油泵

本船配備了1臺(tái)150 m3/h的貨油泵，用于將溢油回收艙的油駁至岸上或其他設(shè)施。該泵是一種定量容積泵，2根螺桿相互嚙合，螺旋槽與容納螺桿的孔壁構(gòu)成一個(gè)個(gè)彼此連接的密封腔。隨著螺桿連續(xù)平穩(wěn)的向前推移，實(shí)現(xiàn)液體的泵送功能。

4.7 圍油欄清洗裝置

為清除附著在圍油欄上的殘油及污垢，配備了1套圍油欄清洗裝置。清洗裝置是由高溫高壓清洗機(jī)、清洗箱、動(dòng)力站和輔助卷繞架構(gòu)成。

5 結(jié)語(yǔ)

專業(yè)的溢油回收船造價(jià)高，性能單一，利用率低。全回轉(zhuǎn)浮油回收船除了滿足沿海航區(qū)全回轉(zhuǎn)拖船的各項(xiàng)性能外，同時(shí)也具備了浮油回收的能力。浮油回收的功能可以適應(yīng)多種外部需求:溢油較少時(shí)可采用噴灑裝置來(lái)快速消油;溢油較多時(shí)可用圍油欄圍堵以防擴(kuò)散，也可用收油機(jī)收油;當(dāng)氣候寒冷或其他因素使得溢油凝結(jié)成塊時(shí)，可通過(guò)收油網(wǎng)來(lái)回收溢油。

［1］ 中國(guó)船級(jí)社.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范［M］.北京:人民交通出版社，2012.

In the face of the problem of more and more great requirement of spilled oil recovery ship，but higher capital cost，lower coefficient of utilization，the paper develops and designs z-propeller ship satisfying oil spill recovery function as well as harbor operation demands based on general z-propeller tug boat.At the condition of no influencing z-propeller tug harbor operation，the ship equips oil fence，oil recovery machine and oil eliminating sprinkler etc equipments，achieving the aim at eliminating pollution，having better society benefit and economic benefit.

Design on a 38 m z-propeller spilled oil recovery ship

Ma Yueqing(4)

U662.2

A

2014-08-12

馬月清(1973—)，女，工程師，從事船舶輪機(jī)工程設(shè)計(jì)工作。