34.5 m 沿海航標工作船設計

廖志義，葛富榮

(1.江蘇省船舶設計研究所有限責任公司，江蘇鎮(zhèn)江212003;2.江蘇省宿遷市港口管理局，江蘇宿遷223800)

0 引言

隨著我國對外貿易、經濟建設的不斷發(fā)展，港口吞吐量與船舶流量迅速增加，沿海航區(qū)水上航標執(zhí)法和維護管理難度也隨之增加，為完成監(jiān)管、維護巡檢和應急反應任務需要配備具有突出適航性、不沉性、操縱性、安全性以及舒適性的船舶，有必要配置滿足要求的沿海航標工作船，以提升海事處置能力，更好地服務地方經濟。按照上述要求提出的總體設計思想如下:

(1)船舶技術性能先進，具有良好的快速性和抗風浪性，保證在復雜海況條件下能完成航標搶修任務。

(2)體現以人為本的設計理念，吸納航標工作人員的用船經驗和建議，為航標工作人員創(chuàng)造方便、舒適、優(yōu)良的工作和生活環(huán)境。

(3)動力配置優(yōu)良，機艙布置合理，方便設備維護保養(yǎng)。

(4)艙室內裝舒適典雅，內裝材料選用輕質環(huán)保，有利于降低船舶重心高度，提高船舶的綜合性能指標，并能做到防火、防潮、防變形及保溫。

1 主要量度及布置

沿海航標工作船為鋼質單甲板、單底、橫骨架式線形、尾機型，由雙機雙槳柴油機推進的船舶。該船能在沿海航區(qū)的環(huán)境條件下作業(yè);能在開闊海區(qū)擔負航標巡檢任務;能在急流區(qū)、礁石區(qū)、淺水區(qū)和漁網區(qū)擔負航標應急搶修任務;在風浪中靠船時，能經受大的撞碰和擠壓;生活配套設施滿足沿海正常執(zhí)行航標巡檢任務要求，能確保船員有較好的舒適性。

1.1 主要量度

總長 34.50 m

水線長 33.75 m

型寬 8.60 m

型深 3.00 m

設計吃水 1.80 m

航區(qū) 沿海

主機型號 康明斯KTA19-M640

主機功率 2×434 kW

主機轉速 1 744 r/min

航速 12 kn

定員 11人

1.2 布置

34.5 m沿海航標工作船總布置圖如圖1所示。

(1)主甲板以下從艏至艉布置有艏尖艙、淡水艙兼壓載水艙、儲存艙、孔艙、移動配載裝置艙、機艙、燃油艙、壓載水艙、舵機艙等。

(2)主甲板上分3大區(qū)域:尾部系泊區(qū)、甲板室區(qū)、中部作業(yè)區(qū)，首部錨泊區(qū)。

尾部系泊區(qū):設有1臺電動系纜絞盤、1臺鋼索卷車、1臺纖維索卷車、1只雙滾輪導纜鉗、1只雙十字帶纜樁。

甲板室區(qū):設置廚房、會議室兼餐廳、機艙棚、1個雙人間、2個四人間、衛(wèi)生間、電工間和工具間。

中部作業(yè)區(qū):設1臺70 kN-9.5 m液壓回轉式起重機、1臺120 kN臥式液壓(鉸鏈)絞車、1臺液壓小絞車用于整理錨鏈、1臺鋼索卷車、1臺纖維索卷車、2只三滾輪導纜器、4只工作用雙十字帶纜樁、4只掣錨(鏈)器。甲板設有孔艙用于擱置浮鼓，以及可拆式吊臂支架。

首部錨泊區(qū):設2只起錨絞/系纜絞盤、2套航行錨泊設備、2只雙十字帶纜樁，首舷墻上設2只雙滾輪導纜鉗、導纜孔等。

(3)駕駛甲板:前面為駕駛室，后部設船長室、輪機長室、衛(wèi)生間。

圖1 34.5 m沿海航標工作船總布置圖

2 液壓起重機及移動配載裝置

沿海航標工作船主要用于Φ2 400 mm浮鼓的設置和5 t錨石的起拋作業(yè)。按該要求配置了液壓起重機，并設置移動配載裝置艙。移動配載裝置總重9 t，配重6 t，移動配載裝置與甲板上的起重機可通過感應裝置聯(lián)動或手動，以平衡船舶作業(yè)時的橫傾，滿足了在復雜海況條件下作業(yè)的要求。

移動配載系統(tǒng)由移動配載機構和自動控制系統(tǒng)組成。移動配載機構設置在船舶底艙，主要由配重小車、配重小車運行軌道和配重小車驅動裝置組成。配重小車的驅動齒輪受減速電機驅動與齒條軌道嚙合，小車在軌道上水平往復運動;自動控制設備根據實時采集的工作船舶的相關橫傾參數，實時控制移動配載小車的運動方向、距離和速度，以部分或全部抵消工作船體的橫傾力矩，提高航標工作船的側吊能力，確保工作船舶吊裝作業(yè)時的安全和穩(wěn)定性能;船舶在非作業(yè)航行狀態(tài)時，也可以通過調整移動配載的位置平衡船體裝載狀態(tài)，調整浮態(tài)，有利于船舶的安全快速航行。

液壓起重機的主要任務是吊標，同時兼顧吊放甲板機械設備等。液壓起重機布置在駕駛室前部，且靠近船中。此布置重心位置較好，有利于航標作業(yè)位置起吊，但對駕駛室操作視角有影響，且駕駛室對錨鏈絞車的操作視角也有影響。最終綜合本船的設計要求和使用經驗等，選取液壓起重機比較合適。

液壓起重機參數如下:

安全工作負荷 50 kN×11.5 m

70 kN×9.5 m

起升高度 30 m

起升速度 10 m/min

回轉速度 0.6 r/min

回轉角度 ＜360°

變幅時間 70 s

變幅角度 70°

最大回轉半徑 11.5 m

最小回轉半徑 4 m

電機功率 37 kW

3 主機選型及機艙布置

3.1 主機選型

根據沿海航標工作船主要突出航標的快速搶修的作業(yè)特點，以及航標船舶作為重要的監(jiān)管裝備必須具有良好的快速性、操縱性，確定了航速不小于12 kn的指標要求，以便在航標發(fā)生故障時該工作船能第一時間到達現場。在滿足該航速的前提下，根據船型阻力性能估算所需推進功率約為400 kW。經過詳細的分析比較和優(yōu)化設計，最終確定沿海航標工作船主機選用2臺Cummins KTA19-M640渦輪增壓中冷柴油機。該主機外形尺寸、重量均比較合適，耐久性、可靠性和經濟性較好，滿足使用要求，并經過機槳匹配，可以達到航速指標。

3.2 機艙布置

機艙位于Fr8至Fr23間，總長9 m，寬8 m。機艙敷設臺階式花紋鋁板，軸弄部分花紋鋁板鋪設局部升高加以保護。在Fr8至Fr12間設斜梯可進出機艙。機艙出口處設有1個值班室，值班室設有監(jiān)控臺、空調和椅子，改善了輪機工作人員工作環(huán)境。

本船動力裝置為雙機雙槳，2臺推進主機組距舯1 900 mm對稱布置，配套D300A型船用齒輪箱，減速比為4.0。主機和齒輪箱通過高彈聯(lián)軸節(jié)相連。尾軸管裝置設有2道油潤滑白合金軸承，艉管與前后軸轂及中套管采用環(huán)氧樹脂定位工藝粘接。

本船配置2臺75 kW船用發(fā)電機組，1臺航行用，2臺并車作業(yè)用。

4 駕機合一控制系統(tǒng)

34.5 m沿海航標工作船的主機組控制采用美國KE-4a電控軟軸駕機合一遙控系統(tǒng)，主機組操縱由駕駛室內操縱手柄，經電軟軸來控制柴油機轉速快慢及齒輪箱倒、順、停。電控軟軸的應用減輕了船員的勞動強度，保證了船舶的安全性和操縱性。

5 船舶自動化程度

機艙值班室設監(jiān)控臺。主機、發(fā)電機組、舵機系統(tǒng)、齒輪箱等設備的監(jiān)測、顯示與報警均可在監(jiān)控臺和駕駛室集控臺上的終端進行顯示。機艙監(jiān)控報警箱由西門子PLC構成。

6 結語

34.5 m沿海航標工作船設計在滿足規(guī)范、法規(guī)的前提下，充分考慮了運營的經濟性、船舶的舒適性，進行了綜合比較并不斷改進提升，使該船擁有良好的性價比。該航標工作船的應用將減輕航標工作人員的勞動強度，提高工作效率和安全性，并將進一步增強海事船舶水上人命救助能力，對保護沿海的水上生命線，更好地服務地方經濟，服務港航單位奠定裝備基礎。

［1］ 王振瑯，劉樹祥.航標船作業(yè)流程及設備配置設計研究［J］.船舶，2012，23(1):65-70.

［2］ 黃小垓.長江40米級航標船移動配載安裝實施要點［J］.中國科技博覽，2014(35):72-72.