廖志義，葛富榮

(1.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限責(zé)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(duì)外貿(mào)易、經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(biāo)執(zhí)法和維護(hù)管理難度也隨之增加，為完成監(jiān)管、維護(hù)巡檢和應(yīng)急反應(yīng)任務(wù)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(biāo)工作船，以提升海事處置能力，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。按照上述要求提出的總體設(shè)計(jì)思想如下:

(1)船舶技術(shù)性能先進(jìn)，具有良好的快速性和抗風(fēng)浪性，保證在復(fù)雜海況條件下能完成航標(biāo)搶修任務(wù)。

(2)體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)理念，吸納航標(biāo)工作人員的用船經(jīng)驗(yàn)和建議，為航標(biāo)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(dòng)力配置優(yōu)良，機(jī)艙布置合理，方便設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)。

(4)艙室內(nèi)裝舒適典雅，內(nèi)裝材料選用輕質(zhì)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(biāo)，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(biāo)工作船為鋼質(zhì)單甲板、單底、橫骨架式線形、尾機(jī)型，由雙機(jī)雙槳柴油機(jī)推進(jìn)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(dān)負(fù)航標(biāo)巡檢任務(wù);能在急流區(qū)、礁石區(qū)、淺水區(qū)和漁網(wǎng)區(qū)擔(dān)負(fù)航標(biāo)應(yīng)急搶修任務(wù);在風(fēng)浪中靠船時(shí)，能經(jīng)受大的撞碰和擠壓;生活配套設(shè)施滿足沿海正常執(zhí)行航標(biāo)巡檢任務(wù)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(shè)計(jì)吃水 1.80 m

航區(qū) 沿海

主機(jī)型號(hào) 康明斯KTA19-M640

主機(jī)功率 2×434 kW

主機(jī)轉(zhuǎn)速 1 744 r/min

航速 12 kn

定員 11人

1.2 布置

34.5 m沿海航標(biāo)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(chǔ)存艙、孔艙、移動(dòng)配載裝置艙、機(jī)艙、燃油艙、壓載水艙、舵機(jī)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(shè)有1臺(tái)電動(dòng)系纜絞盤、1臺(tái)鋼索卷車、1臺(tái)纖維索卷車、1只雙滾輪導(dǎo)纜鉗、1只雙十字帶纜樁。

甲板室區(qū):設(shè)置廚房、會(huì)議室兼餐廳、機(jī)艙棚、1個(gè)雙人間、2個(gè)四人間、衛(wèi)生間、電工間和工具間。

中部作業(yè)區(qū):設(shè)1臺(tái)70 kN-9.5 m液壓回轉(zhuǎn)式起重機(jī)、1臺(tái)120 kN臥式液壓(鉸鏈)絞車、1臺(tái)液壓小絞車用于整理錨鏈、1臺(tái)鋼索卷車、1臺(tái)纖維索卷車、2只三滾輪導(dǎo)纜器、4只工作用雙十字帶纜樁、4只掣錨(鏈)器。甲板設(shè)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(shè)2只起錨絞/系纜絞盤、2套航行錨泊設(shè)備、2只雙十字帶纜樁，首舷墻上設(shè)2只雙滾輪導(dǎo)纜鉗、導(dǎo)纜孔等。

(3)駕駛甲板:前面為駕駛室，后部設(shè)船長室、輪機(jī)長室、衛(wèi)生間。

圖1 34.5 m沿海航標(biāo)工作船總布置圖

2 液壓起重機(jī)及移動(dòng)配載裝置

沿海航標(biāo)工作船主要用于Φ2 400 mm浮鼓的設(shè)置和5 t錨石的起拋?zhàn)鳂I(yè)。按該要求配置了液壓起重機(jī)，并設(shè)置移動(dòng)配載裝置艙。移動(dòng)配載裝置總重9 t，配重6 t，移動(dòng)配載裝置與甲板上的起重機(jī)可通過感應(yīng)裝置聯(lián)動(dòng)或手動(dòng)，以平衡船舶作業(yè)時(shí)的橫傾，滿足了在復(fù)雜海況條件下作業(yè)的要求。

移動(dòng)配載系統(tǒng)由移動(dòng)配載機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。移動(dòng)配載機(jī)構(gòu)設(shè)置在船舶底艙，主要由配重小車、配重小車運(yùn)行軌道和配重小車驅(qū)動(dòng)裝置組成。配重小車的驅(qū)動(dòng)齒輪受減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)與齒條軌道嚙合，小車在軌道上水平往復(fù)運(yùn)動(dòng);自動(dòng)控制設(shè)備根據(jù)實(shí)時(shí)采集的工作船舶的相關(guān)橫傾參數(shù)，實(shí)時(shí)控制移動(dòng)配載小車的運(yùn)動(dòng)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(biāo)工作船的側(cè)吊能力，確保工作船舶吊裝作業(yè)時(shí)的安全和穩(wěn)定性能;船舶在非作業(yè)航行狀態(tài)時(shí)，也可以通過調(diào)整移動(dòng)配載的位置平衡船體裝載狀態(tài)，調(diào)整浮態(tài)，有利于船舶的安全快速航行。

液壓起重機(jī)的主要任務(wù)是吊標(biāo)，同時(shí)兼顧吊放甲板機(jī)械設(shè)備等。液壓起重機(jī)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(biāo)作業(yè)位置起吊，但對(duì)駕駛室操作視角有影響，且駕駛室對(duì)錨鏈絞車的操作視角也有影響。最終綜合本船的設(shè)計(jì)要求和使用經(jīng)驗(yàn)等，選取液壓起重機(jī)比較合適。

液壓起重機(jī)參數(shù)如下:

安全工作負(fù)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(zhuǎn)速度 0.6 r/min

回轉(zhuǎn)角度 ＜360°

變幅時(shí)間 70 s

變幅角度 70°

最大回轉(zhuǎn)半徑 11.5 m

最小回轉(zhuǎn)半徑 4 m

電機(jī)功率 37 kW

3 主機(jī)選型及機(jī)艙布置

3.1 主機(jī)選型

根據(jù)沿海航標(biāo)工作船主要突出航標(biāo)的快速搶修的作業(yè)特點(diǎn)，以及航標(biāo)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(biāo)要求，以便在航標(biāo)發(fā)生故障時(shí)該工作船能第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。在滿足該航速的前提下，根據(jù)船型阻力性能估算所需推進(jìn)功率約為400 kW。經(jīng)過詳細(xì)的分析比較和優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終確定沿海航標(biāo)工作船主機(jī)選用2臺(tái)Cummins KTA19-M640渦輪增壓中冷柴油機(jī)。該主機(jī)外形尺寸、重量均比較合適，耐久性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性較好，滿足使用要求，并經(jīng)過機(jī)槳匹配，可以達(dá)到航速指標(biāo)。

3.2 機(jī)艙布置

機(jī)艙位于Fr8至Fr23間，總長9 m，寬8 m。機(jī)艙敷設(shè)臺(tái)階式花紋鋁板，軸弄部分花紋鋁板鋪設(shè)局部升高加以保護(hù)。在Fr8至Fr12間設(shè)斜梯可進(jìn)出機(jī)艙。機(jī)艙出口處設(shè)有1個(gè)值班室，值班室設(shè)有監(jiān)控臺(tái)、空調(diào)和椅子，改善了輪機(jī)工作人員工作環(huán)境。

本船動(dòng)力裝置為雙機(jī)雙槳，2臺(tái)推進(jìn)主機(jī)組距舯1 900 mm對(duì)稱布置，配套D300A型船用齒輪箱，減速比為4.0。主機(jī)和齒輪箱通過高彈聯(lián)軸節(jié)相連。尾軸管裝置設(shè)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(tái)75 kW船用發(fā)電機(jī)組，1臺(tái)航行用，2臺(tái)并車作業(yè)用。

4 駕機(jī)合一控制系統(tǒng)

34.5 m沿海航標(biāo)工作船的主機(jī)組控制采用美國KE-4a電控軟軸駕機(jī)合一遙控系統(tǒng)，主機(jī)組操縱由駕駛室內(nèi)操縱手柄，經(jīng)電軟軸來控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速快慢及齒輪箱倒、順、停。電控軟軸的應(yīng)用減輕了船員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了船舶的安全性和操縱性。

5 船舶自動(dòng)化程度

機(jī)艙值班室設(shè)監(jiān)控臺(tái)。主機(jī)、發(fā)電機(jī)組、舵機(jī)系統(tǒng)、齒輪箱等設(shè)備的監(jiān)測(cè)、顯示與報(bào)警均可在監(jiān)控臺(tái)和駕駛室集控臺(tái)上的終端進(jìn)行顯示。機(jī)艙監(jiān)控報(bào)警箱由西門子PLC構(gòu)成。

6 結(jié)語

34.5 m沿海航標(biāo)工作船設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范、法規(guī)的前提下，充分考慮了運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性、船舶的舒適性，進(jìn)行了綜合比較并不斷改進(jìn)提升，使該船擁有良好的性價(jià)比。該航標(biāo)工作船的應(yīng)用將減輕航標(biāo)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和安全性，并將進(jìn)一步增強(qiáng)海事船舶水上人命救助能力，對(duì)保護(hù)沿海的水上生命線，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)，服務(wù)港航單位奠定裝備基礎(chǔ)。

［1］ 王振瑯，劉樹祥.航標(biāo)船作業(yè)流程及設(shè)備配置設(shè)計(jì)研究［J］.船舶，2012，23(1):65-70.

［2］ 黃小垓.長江40米級(jí)航標(biāo)船移動(dòng)配載安裝實(shí)施要點(diǎn)［J］.中國科技博覽，2014(35):72-72.