廣東航道系統(tǒng)新型柴油快艇技術(shù)改進探討
——以粵標巡126為例

崔劍南 廣東省佛山航道事務(wù)中心南海航標與測繪所

粵標巡126自2016年2月份啟用以來，總體情況使用良好，體積小，船速快，適應(yīng)日常的巡查航道與維護航標的工作，尤其是一些小涌、閘內(nèi)河道等低等級航道以及離航道站偏遠距離的航道，方便靈活，省時快捷，對于突發(fā)情況，也可以快速反應(yīng)，第一時間到達現(xiàn)場。

1.粵標巡126概況

粵標巡126由重慶京穗船舶制造有限公司制造，現(xiàn)在由佛山航道事務(wù)中心南海航標與測繪所和順航道站使用，船長6.18m，船寬2.18m，型深1.14m，船體材料為纖維增強塑料，主機采用ISUZU的4JB1TCX柴油發(fā)動機，額定功率80.9kw。發(fā)動機參數(shù)如表1。

1.1 發(fā)動機特性曲線如圖1。

1.2 粵標巡126實測相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。

轉(zhuǎn)速和速度：從表2可以看出，正常全速行駛，快艇速度可達50km/h，可以滿足當(dāng)天巡查轄區(qū)航道航標，速度相比較11m長的大快艇以及工作船，大大節(jié)省了巡查時間，提高了工作效率。

油耗：實測粵標巡126油箱長寬高為123cm＊30cm＊35cm，體積0.129m3，即129L，柴油密度0.84＊103kg/m3，保守按120L計算，一箱油大約100kg，在一次測算中，從和順站到西南涌新沙橋再回到和順站，累計行駛45km，2.5h，耗油30L，即25kg，因此實際工作中測算平均每小時耗油12L，即10kg。以上測算是以平均計量，包括航行時全速與慢速。實際中，以油表計量，滿箱分4格，慢速每小時耗油半格，快速每小時耗油一格，即續(xù)航時間4至8小時，全速時續(xù)航里程200km。以上所測數(shù)據(jù)基本與柴油機特性曲線符合。作為經(jīng)典的4JB1T系列柴油發(fā)動機還是比較省油的。

表1

表2

2.粵標巡126常見問題

在實際使用過程中，4JB1TCX柴油發(fā)動機整體工作穩(wěn)定，但不免出現(xiàn)過有排煙管漏氣漏水、轉(zhuǎn)速加不上去、冒黑煙、打車葉等問題。

2.1 排煙管漏氣漏水

主機排煙管外接處彎頭過多，主機啟動時容易抖動，造成連接處松動磨損，容易漏氣漏水，造成周邊機器熏黑，尤其附近有塑料的機油箱體，容易過熱融化。排煙管外接冷卻水排水管用來冷卻排煙管，長時間運行時，排煙管發(fā)紅，容易融化掉進水管接頭，造成漏水。建議外接的排煙管采用一體鑄造，減少活動的連接部件，同時盡量減少機身塑料材料的使用，采用耐高溫材料。

2.2 轉(zhuǎn)速加不上去

有一段時間，由于車葉被打，以為是車葉損壞導(dǎo)致轉(zhuǎn)速加不上去，還冒黑煙，后來換新車葉，轉(zhuǎn)速也加不上去，經(jīng)過排查油路、更換車葉等，發(fā)現(xiàn)油箱進油管有漏氣，經(jīng)過焊補后，仍然轉(zhuǎn)速加不上去，一加大油門就冒黑煙，幾經(jīng)排查，發(fā)現(xiàn)是廢氣渦輪增壓器有問題，更換廢氣渦輪增壓器，恢復(fù)正常，轉(zhuǎn)速可正常提速，排煙正常。

2.3 打車葉

由于和順航道站所轄航道較為低等級，垃圾較多，再加上人為因素，車葉很容易被打。

2.4 高速時轉(zhuǎn)舵吃力

轉(zhuǎn)舵裝置采用人力機械，低速時轉(zhuǎn)舵很輕松，高速時，由于水壓反作用力，轉(zhuǎn)舵吃力，操作起來不是很方便。

圖1

2.5 材料老化

由于采用的是玻璃鋼材質(zhì)，快艇常年停泊于航道站碼頭，風(fēng)吹日曬雨淋，現(xiàn)在使用3年左右，已出現(xiàn)前甲板輕微變形。

2.6 維護費用高

主機采用的進口五十鈴4JB1TCX柴油發(fā)動機，配套進口舵機及螺旋槳，維護費用高，甚至一顆螺絲都需要進口購買。

3.對粵標巡126技術(shù)改進探討意見

經(jīng)過一代代工作快艇的使用積累，現(xiàn)在的快艇基本已經(jīng)接近完美，現(xiàn)從改進性能與提高經(jīng)濟性角度提一些技術(shù)改進探討意見。

3.1 應(yīng)用鋁合金材料做快艇材料

2017年12月，佛山航道事務(wù)中心南海航標與測繪所自籌資金建造的7.25米小型鋁合金快艇（粵標巡128）交付和順航道站使用，這是廣東省航道系統(tǒng)第一艘使用鋁合金材料建造的柴油快艇。該快艇在實施船舶建造的同時，不斷進行船舶技術(shù)改造，對鋁合金柴油快艇隔音、減振系統(tǒng)和小型柴油快艇的艉壓水進行專題研究并試用，通過對鋁合金柴油快艇的設(shè)計與建造，積累了鋁合金柴油快艇進行使用國產(chǎn)電噴共軌柴油主機、舷內(nèi)外推進系統(tǒng)等一系列的技術(shù)改造經(jīng)驗，為今后全系統(tǒng)小型柴油快艇使用鋁合金材料、國產(chǎn)主機開辟了新路。使用鋁合金材料最大優(yōu)勢就是造價比玻璃鋼便宜，材質(zhì)耐用，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)等方面。該鋁合金快艇（粵標巡128）至今使用2年左右，相比較玻璃鋼快艇（粵標巡126），都具有船型小、速度快、使用靈活等特點，優(yōu)點是材料堅韌耐用，未見有明顯變形，不足是鋁合金快艇由于功率稍大，所以速度也快，耗油也相應(yīng)稍大。經(jīng)2年多實際使用，鋁合金材料應(yīng)用于航道柴油快艇是完全可行，可以推廣使用，作為下一代新型柴油快艇技術(shù)應(yīng)用。

3.2 配置國產(chǎn)主機

粵標巡126使用進口ISUZU的4JB1TCX柴油發(fā)動機，功率81kw，市場價15萬元左右，粵標巡128使用國產(chǎn)玉柴YC 4F13 0-C20，功率95kw，市場價7萬元左右，造價便宜，使用國產(chǎn)主機相應(yīng)配套舷外機、齒輪箱等設(shè)備及維護費也較少。國產(chǎn)玉柴YC4F130-C20柴油發(fā)動機，是玉柴適應(yīng)輕型柴油快艇市場發(fā)展需要開發(fā)的排量2.99升、功率覆蓋范圍90-130馬力的低排放、節(jié)能環(huán)保型輕型發(fā)動機，動力、經(jīng)濟指標達到國外先進水平，在國內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先地位。在航道系統(tǒng)部分船型已經(jīng)開始使用，皮實耐用、動力強勁、智能化、舒適、油耗低等特點值得廣泛推廣使用。

玉柴YC4FA/YC4F系列主要技術(shù)參數(shù)見表3。

粵標巡128經(jīng)實地測試，船速最快可達55km/h，油耗平均15kg/h，相較進口五十鈴ISUZU的4JB1TCX柴油發(fā)動機，國產(chǎn)柴油機油耗控制還不夠精細，但綜合考慮，新型柴油機快艇配置國產(chǎn)柴油機，已能滿足航道巡查、航標維護等日常工作，方便維護，成本低，更適合航道系統(tǒng)實際情況。

表3

3.3 合理布置測深儀位置

粵標巡126快艇測深儀探針安裝在快艇尾部，附近有排煙管排水管，螺旋槳推動水浪形成渦流與空氣泡，都會影響測深儀的準確度。在實際航行中，當(dāng)船速慢時，測深儀才能準確顯示水深，一旦加速，測深儀就不能準確顯示水深。建議改變測深儀安裝位置，重新設(shè)計安裝在船底中部，避免尾部亂流及氣泡影響測量精度。

3.4 建議機艙布置護梯

由于本快艇機艙較深，輪機員上下機艙沒有護梯直接踩主機進機艙，容易踩壞主機相關(guān)部件，產(chǎn)生安全隱患。建議機艙加裝護梯，方便輪機人員進入機艙保養(yǎng)維護。

3.5 加裝液壓輔助轉(zhuǎn)舵裝置

粵標巡126轉(zhuǎn)舵裝置采用的是機械式轉(zhuǎn)舵，轉(zhuǎn)舵全憑駕駛員本身操作。建議轉(zhuǎn)舵裝置采用電動或者液壓輔助裝置。因為快艇高速航行時，螺旋槳靠推動水的反作用力前進，船速越高，反作用力越大，轉(zhuǎn)舵確實吃力，如果加裝電動或液壓輔助系統(tǒng)，可也提高駕駛員的駕駛舒適度。

4.結(jié)束語

綜上所述，以粵標巡126為代表的玻璃鋼柴油快艇，主機工作可靠，油耗較低，但仍還有進一步技術(shù)改進的空間，可以從裝配國產(chǎn)主機、應(yīng)用鋁合金材料等方面進一步提高技術(shù)性能和經(jīng)濟性能，加以完善作為航道系統(tǒng)新一代機型推廣使用。