淺談中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機設(shè)計

柳堪樂，張 丹

（1.中國船級社質(zhì)量認證公司西安辦事處，西安710065；2.廣州船舶及海洋工程設(shè)計研究院，廣州511462）

1 前言

隨著全球海洋開發(fā)的不斷發(fā)展及我國領(lǐng)海外部環(huán)境的風云變幻，建造一批技術(shù)裝備先進的公務(wù)船舶，以適應(yīng)我國海洋資源開發(fā)、全面履行管轄職責及維權(quán)斗爭已經(jīng)是迫在眉睫。由于200 n mile專屬經(jīng)濟區(qū)的劃分，除需要建造千噸級以上漁業(yè)執(zhí)法船外，還需要建造一批中小型漁業(yè)執(zhí)法船，以承擔近海航區(qū)護漁護航任務(wù)和執(zhí)行200 n mile專屬經(jīng)濟區(qū)巡航管理任務(wù)，保障200 n mile海域漁業(yè)生產(chǎn)秩序和漁民安全，維護我國海洋主權(quán)、漁業(yè)權(quán)益，促進漁業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、有效發(fā)展。

下面談?wù)勚行⌒蜐O業(yè)執(zhí)法船（100～500 GRT）的輪機設(shè)計要求、設(shè)計特點及未來發(fā)展趨勢。

2 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機設(shè)計要求

作為國家行使?jié)O業(yè)執(zhí)法權(quán)力的公務(wù)船只，代表著國家的尊嚴和形象，在外形、總體性能、功能要求和技術(shù)裝備上具有先進性和可靠性是公務(wù)船設(shè)計的基本要求，歸結(jié)到輪機方面，主要有以下幾個方面：

（1）合理配置動力裝置，以滿足可靠性要求；

（2）嚴格控制輪機重量，以確保船舶的排水量和航速要求；

（3）合理設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)，以滿足船員舒適性要求；

（4）合理設(shè)置水炮系統(tǒng)，以滿足進行海上安全執(zhí)法要求；

3 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機系統(tǒng)設(shè)計特點

3.1 動力裝置配置

公務(wù)船要求操縱性靈活，且在一臺主機失效的情況下船舶仍能航行，所以一般采用雙機雙槳，主柴油機通過高彈性聯(lián)軸器、減速倒順齒輪箱、軸系驅(qū)動螺旋槳；電站一般采用2臺柴油發(fā)電機組，一用一備，特殊工況（打水炮）可并聯(lián)使用。

關(guān)于主柴油機是采用中速機還是高速機，往往是船東關(guān)心的問題，也是輪機設(shè)計的核心。

最近幾年，高速柴油機已經(jīng)越來越廣泛的應(yīng)用到漁業(yè)執(zhí)法船、海事巡邏船、海關(guān)緝私船等公務(wù)船。但中速柴油機，由于故障少、大修期長，受到眾多船東和使用者的青睞。

對于中小型公務(wù)船，除主柴油機功率滿足航速要求外，主柴油機的外形尺寸、轉(zhuǎn)速、重量、經(jīng)濟性等也至關(guān)重要。下面以總推進功率約2 500 kW的中小型公務(wù)船為例，從外形、重量、可靠性、維修性、經(jīng)濟性及操縱性方面，對典型的兩型中速機和高速機進行比較，如表1所列。

表1 中速機與高速機主要技術(shù)性能參數(shù)對照表

（1）外形及重量方面

6L21/31中速機的外形尺寸較KTA50-M2高速機大，且要求有一定的吊缸高度；而高速機可允許層高更低、長度更短的機艙，在相同的機艙條件下可有更大的操縱及維修空間；

2.3.3 尼龍網(wǎng)沙障 做法與麥草、粘土沙障一樣，一般設(shè)置為方格狀、帶狀。尼龍材料可以重復(fù)利用，一般可重復(fù)利用3～4次。

6L21/31L中速機的重量比KTA50-M2高速機重22 t（2臺），此外中速機還需配套更多的附屬設(shè)備，如滑油冷卻器、淡水冷卻器、各種海水泵、備用泵等輔助設(shè)備，其動力系統(tǒng)管路也較高速機復(fù)雜；6L21/31L中速機較KTA50-M2高速機總重量約重28 t，這將使得船舶排水量增加，對于中小型公務(wù)船來說，在其他條件等同的情況下會使航速有一定的降低。

（2）可靠性及維修性方面

多年來，雖然中速機一直以大修期長的優(yōu)勢受到眾多船東的偏愛，然而近年來高速機的耐久性尤其是高質(zhì)量的進口機，其大修期已經(jīng)越來越長?？紤]到漁業(yè)執(zhí)法船每年運行時間，高速機30 000 h的大修期足以滿足其使用要求，并且高速機的小修期比中速機長。

（3）成本及使用方面

從初投資來看，6L21/31中速機較KTA50-M2高速機價格約高100萬元；從運行成本看，高速機燃油消耗率一般比中速機高約10%，且中速機可燃用重柴油，燃油成本約占運行成本的80%，故中速機成本優(yōu)于高速機。但由于漁業(yè)執(zhí)法船年運行時數(shù)不大，且使用輕柴油，故使得中速機成本的優(yōu)勢并不突出。高速機較中速機啟停迅速，操縱性明顯優(yōu)于中速機，十分適合公務(wù)船巡航監(jiān)管任務(wù)的要求。

由此可見，對于中小型公務(wù)船來說，主柴油機選用高速機更位為合理。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

對于中小型船舶，空調(diào)大多采用兩種型式：一種是通過冷媒水管向艙室內(nèi)風機盤管輸送制冷/熱水的冷水機組；另一種是分體式空調(diào)裝置。

考慮到中小型漁政執(zhí)法船船員配置基本在18人左右，加上餐廳、會議室、駕駛室等，空調(diào)艙室約有20間，若采用分體式空調(diào)裝置，則外機太多難于布置，且影響整船美觀。

現(xiàn)有中小型漁政執(zhí)法船空調(diào)一般采用冷水機組型式，由冷水機組向各艙室內(nèi)風機盤管提供冷媒水，對各空調(diào)艙室進行夏季制冷、冬季制熱。每個房間設(shè)置有獨立的風機盤管，較輸送風管式空調(diào)系統(tǒng)制冷/熱更均勻，更易調(diào)節(jié)溫度，使用也更靈活。且風機盤管可采用落地式風機盤管，安裝在櫥柜內(nèi)或其他封閉空間，既節(jié)省空間又美觀。大的會議室或餐廳可采用立柜式風機盤管，可輸送較大的制冷/熱量。

對于甲板下不能開窗的艙室來說，只通過冷媒水管向艙室內(nèi)風機盤管輸送冷/熱媒水，由于沒有新風，時間久了船員會感覺不舒服，因此甲板下不能開窗的艙室還需設(shè)置獨立式通風系統(tǒng)，即每個住艙或每兩個住艙設(shè)置1臺管道風機，向各住艙室輸送新風，艙室門采用格柵門，從門格柵自然出風，通風效果好，且相互獨立，互不干擾，極大的提高了全船的舒適性。

3.3 水炮系統(tǒng)設(shè)計

為了有效打擊違法船只，驅(qū)趕國外船只，進行海上維權(quán)執(zhí)法以及防暴等，漁業(yè)執(zhí)法船一般需設(shè)置水炮系統(tǒng)，同時可兼用作消防。對于無其他防暴措施的船舶來說，一般在船首設(shè)置一門水炮，駕駛甲板后部設(shè)置可移動式水槍。

由于水炮的水量一般較大，為防止打水炮時水炮與主輔機發(fā)生搶水現(xiàn)象，一般設(shè)置獨立的水炮用海水閥箱和海水管。一方面保證了執(zhí)法時水炮的水量和水壓，另一方面也保證了主機、發(fā)電機組等其他用水處所的正常運行，確保了海上維權(quán)的有效執(zhí)法和全船動力的正常運行。

3.4 環(huán)保安全舒適性設(shè)計

為了保護船員及執(zhí)法人員的生命健康，提高居住的舒適性，公務(wù)船內(nèi)裝一般采用新型的絕緣和裝飾材料。同時參照客船相關(guān)要求增設(shè)救生設(shè)備，設(shè)置固定式CO2滅火系統(tǒng)，極大地提高了船員及執(zhí)法人員外出航行時的安全。為了保護海洋環(huán)境，同時滿足海上防污要求，設(shè)置生活污水處理系統(tǒng)和油污水處理系統(tǒng)，使得生活污水和油污水不直接排至海上。對于航行于海況惡劣的船舶，通常還需設(shè)置減搖鰭，可極大的改善全船的穩(wěn)性和舒適性。

4 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機設(shè)計發(fā)展趨勢

隨著國際形勢的日益激化，漁業(yè)執(zhí)法船不僅是執(zhí)行普通的巡航管理任務(wù)，而更多的偏向于保護漁民安全、保障海洋權(quán)益等功能。從總體上來說，未來對船舶快速性、安全性、舒適性及執(zhí)法功能的要求將更高。從輪機設(shè)計方面來考慮，主要有以下幾點：

（1）動力裝置方面

采用LNG動力或雙燃料動力發(fā)動機，可極大的減少船舶運行成本，降低排放污染物。液化天然氣（LNG）是一種清潔能源，熱值高且燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染小。世界各國經(jīng)過長期大量的研究認為，使用LNG作為船舶燃料，是全球航運界實現(xiàn)減少排放和降低燃料成本的首選。目前，我國首艘LNG-柴油混合動力船已成功試航，也完成了一批內(nèi)河船舶的雙燃料發(fā)動機改造工作。隨著世界對節(jié)能環(huán)保的要求日益嚴格，以及LNG發(fā)動機和LNG-柴油雙燃料動力發(fā)動機的快速發(fā)展，在中小型漁業(yè)執(zhí)法船上采用LNG動力或雙燃料動力發(fā)動機將是一種趨勢。

（2）空調(diào)設(shè)計方面

采用風管式送風空調(diào)系統(tǒng)，可極大的改善船上居住舒適性，但目前的中小型漁業(yè)執(zhí)法船受層高限制（一般約2.3 m），采用風管式送風空調(diào)系統(tǒng)將有一定的困難，這就需要總體設(shè)計時考慮適當增加層高，同時合理設(shè)計風管尺寸。隨著人們生活水平的提高，船員對船上居住舒適性要求日益增加，風管式送風空調(diào)系統(tǒng)勢必成為未來的發(fā)展方向。

（3）減振降噪方面

船上的高噪聲會影響船員的健康，并影響船舶的安全，目前規(guī)范對國內(nèi)航行海船的噪聲還沒有嚴格要求，但去年國際海事組織（IMO）在第91屆海安會（MSC91）通過了關(guān)于實施《船上噪聲等級規(guī)則》的SOLAS修正案決議，對船上振動噪聲的要求已越來越嚴格。對于中小型漁業(yè)執(zhí)法船，可通過選用低噪音風機，增加設(shè)備結(jié)構(gòu)基座尺寸，對設(shè)備、排氣管等采用彈性支撐和彈性連接，必要時可在機艙合適部位敷設(shè)阻尼材料，進排氣管道采用消聲處理等措施，以達到減振降噪的目的。

5 結(jié)束語

本文僅從輪機方面淺析了中小型漁業(yè)執(zhí)法船的設(shè)計要求、設(shè)計特點及未來發(fā)展趨勢，希望對同類型船舶設(shè)計工作者有一定的幫助。

[1]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實用手冊-輪機分冊[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002．

[2]朱樹文.船舶動力裝置原理與設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)出版社,1980.

[3]王峰,濮繼林.LNG動力船舶發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].江蘇船舶,2011(10).

[4]張平,于全虎.船舶減振降噪措施簡析[J].江蘇船舶,2010 (3).