柳堪樂(lè)，張 丹

（1.中國(guó)船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證公司西安辦事處，西安710065；2.廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)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(guó)領(lǐng)海外部環(huán)境的風(fēng)云變幻，建造一批技術(shù)裝備先進(jìn)的公務(wù)船舶，以適應(yīng)我國(guó)海洋資源開發(fā)、全面履行管轄職責(zé)及維權(quán)斗爭(zhēng)已經(jīng)是迫在眉睫。由于200 n mile專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的劃分，除需要建造千噸級(jí)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(dān)近海航區(qū)護(hù)漁護(hù)航任務(wù)和執(zhí)行200 n mile專屬經(jīng)濟(jì)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(hù)我國(guó)海洋主權(quán)、漁業(yè)權(quán)益，促進(jìn)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(jī)設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)特點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

2 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機(jī)設(shè)計(jì)要求

作為國(guó)家行使?jié)O業(yè)執(zhí)法權(quán)力的公務(wù)船只，代表著國(guó)家的尊嚴(yán)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(jìn)性和可靠性是公務(wù)船設(shè)計(jì)的基本要求，歸結(jié)到輪機(jī)方面，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）合理配置動(dòng)力裝置，以滿足可靠性要求；

（2）嚴(yán)格控制輪機(jī)重量，以確保船舶的排水量和航速要求；

（3）合理設(shè)計(jì)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(jìn)行海上安全執(zhí)法要求；

3 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 動(dòng)力裝置配置

公務(wù)船要求操縱性靈活，且在一臺(tái)主機(jī)失效的情況下船舶仍能航行，所以一般采用雙機(jī)雙槳，主柴油機(jī)通過(guò)高彈性聯(lián)軸器、減速倒順齒輪箱、軸系驅(qū)動(dòng)螺旋槳；電站一般采用2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)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(jī)是采用中速機(jī)還是高速機(jī)，往往是船東關(guān)心的問(wèn)題，也是輪機(jī)設(shè)計(jì)的核心。

最近幾年，高速柴油機(jī)已經(jīng)越來(lái)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(jī)，由于故障少、大修期長(zhǎng)，受到眾多船東和使用者的青睞。

對(duì)于中小型公務(wù)船，除主柴油機(jī)功率滿足航速要求外，主柴油機(jī)的外形尺寸、轉(zhuǎn)速、重量、經(jīng)濟(jì)性等也至關(guān)重要。下面以總推進(jìn)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(jì)性及操縱性方面，對(duì)典型的兩型中速機(jī)和高速機(jī)進(jìn)行比較，如表1所列。

表1 中速機(jī)與高速機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)對(duì)照表

（1）外形及重量方面

6L21/31中速機(jī)的外形尺寸較KTA50-M2高速機(jī)大，且要求有一定的吊缸高度；而高速機(jī)可允許層高更低、長(zhǎng)度更短的機(jī)艙，在相同的機(jī)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(jī)的重量比KTA50-M2高速機(jī)重22 t（2臺(tái)），此外中速機(jī)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(dòng)力系統(tǒng)管路也較高速機(jī)復(fù)雜；6L21/31L中速機(jī)較KTA50-M2高速機(jī)總重量約重28 t，這將使得船舶排水量增加，對(duì)于中小型公務(wù)船來(lái)說(shuō)，在其他條件等同的情況下會(huì)使航速有一定的降低。

（2）可靠性及維修性方面

多年來(lái)，雖然中速機(jī)一直以大修期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)受到眾多船東的偏愛(ài)，然而近年來(lái)高速機(jī)的耐久性尤其是高質(zhì)量的進(jìn)口機(jī)，其大修期已經(jīng)越來(lái)越長(zhǎng)?？紤]到漁業(yè)執(zhí)法船每年運(yùn)行時(shí)間，高速機(jī)30 000 h的大修期足以滿足其使用要求，并且高速機(jī)的小修期比中速機(jī)長(zhǎng)。

（3）成本及使用方面

從初投資來(lái)看，6L21/31中速機(jī)較KTA50-M2高速機(jī)價(jià)格約高100萬(wàn)元；從運(yùn)行成本看，高速機(jī)燃油消耗率一般比中速機(jī)高約10%，且中速機(jī)可燃用重柴油，燃油成本約占運(yùn)行成本的80%，故中速機(jī)成本優(yōu)于高速機(jī)。但由于漁業(yè)執(zhí)法船年運(yùn)行時(shí)數(shù)不大，且使用輕柴油，故使得中速機(jī)成本的優(yōu)勢(shì)并不突出。高速機(jī)較中速機(jī)啟停迅速，操縱性明顯優(yōu)于中速機(jī)，十分適合公務(wù)船巡航監(jiān)管任務(wù)的要求。

由此可見(jiàn)，對(duì)于中小型公務(wù)船來(lái)說(shuō)，主柴油機(jī)選用高速機(jī)更位為合理。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于中小型船舶，空調(diào)大多采用兩種型式：一種是通過(guò)冷媒水管向艙室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管輸送制冷/熱水的冷水機(jī)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(huì)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(jī)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(jī)組型式，由冷水機(jī)組向各艙室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管提供冷媒水，對(duì)各空調(diào)艙室進(jìn)行夏季制冷、冬季制熱。每個(gè)房間設(shè)置有獨(dú)立的風(fēng)機(jī)盤管，較輸送風(fēng)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(fēng)機(jī)盤管可采用落地式風(fēng)機(jī)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(huì)議室或餐廳可采用立柜式風(fēng)機(jī)盤管，可輸送較大的制冷/熱量。

對(duì)于甲板下不能開窗的艙室來(lái)說(shuō)，只通過(guò)冷媒水管向艙室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管輸送冷/熱媒水，由于沒(méi)有新風(fēng)，時(shí)間久了船員會(huì)感覺(jué)不舒服，因此甲板下不能開窗的艙室還需設(shè)置獨(dú)立式通風(fēng)系統(tǒng)，即每個(gè)住艙或每?jī)蓚€(gè)住艙設(shè)置1臺(tái)管道風(fēng)機(jī)，向各住艙室輸送新風(fēng)，艙室門采用格柵門，從門格柵自然出風(fēng)，通風(fēng)效果好，且相互獨(dú)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(jì)

為了有效打擊違法船只，驅(qū)趕國(guó)外船只，進(jìn)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(shí)可兼用作消防。對(duì)于無(wú)其他防暴措施的船舶來(lái)說(shuō)，一般在船首設(shè)置一門水炮，駕駛甲板后部設(shè)置可移動(dòng)式水槍。

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

3.4 環(huán)保安全舒適性設(shè)計(jì)

為了保護(hù)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(shí)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(shí)的安全。為了保護(hù)海洋環(huán)境，同時(shí)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(duì)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(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)際形勢(shì)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(hù)漁民安全、保障海洋權(quán)益等功能。從總體上來(lái)說(shuō)，未來(lái)對(duì)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(jī)設(shè)計(jì)方面來(lái)考慮，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）動(dòng)力裝置方面

采用LNG動(dòng)力或雙燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，可極大的減少船舶運(yùn)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(duì)環(huán)境污染小。世界各國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期大量的研究認(rèn)為，使用LNG作為船舶燃料，是全球航運(yùn)界實(shí)現(xiàn)減少排放和降低燃料成本的首選。目前，我國(guó)首艘LNG-柴油混合動(dòng)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(dòng)機(jī)改造工作。隨著世界對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求日益嚴(yán)格，以及LNG發(fā)動(dòng)機(jī)和LNG-柴油雙燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的快速發(fā)展，在中小型漁業(yè)執(zhí)法船上采用LNG動(dòng)力或雙燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)將是一種趨勢(shì)。

（2）空調(diào)設(shè)計(jì)方面

采用風(fēng)管式送風(fēng)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(fēng)管式送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)將有一定的困難，這就需要總體設(shè)計(jì)時(shí)考慮適當(dāng)增加層高，同時(shí)合理設(shè)計(jì)風(fēng)管尺寸。隨著人們生活水平的提高，船員對(duì)船上居住舒適性要求日益增加，風(fēng)管式送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)勢(shì)必成為未來(lái)的發(fā)展方向。

（3）減振降噪方面

船上的高噪聲會(huì)影響船員的健康，并影響船舶的安全，目前規(guī)范對(duì)國(guó)內(nèi)航行海船的噪聲還沒(méi)有嚴(yán)格要求，但去年國(guó)際海事組織（IMO）在第91屆海安會(huì)（MSC91）通過(guò)了關(guān)于實(shí)施《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》的SOLAS修正案決議，對(duì)船上振動(dòng)噪聲的要求已越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)于中小型漁業(yè)執(zhí)法船，可通過(guò)選用低噪音風(fēng)機(jī)，增加設(shè)備結(jié)構(gòu)基座尺寸，對(duì)設(shè)備、排氣管等采用彈性支撐和彈性連接，必要時(shí)可在機(jī)艙合適部位敷設(shè)阻尼材料，進(jìn)排氣管道采用消聲處理等措施，以達(dá)到減振降噪的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文僅從輪機(jī)方面淺析了中小型漁業(yè)執(zhí)法船的設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)特點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，希望對(duì)同類型船舶設(shè)計(jì)工作者有一定的幫助。

[1]中國(guó)船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)-輪機(jī)分冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2002．

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

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

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