□韓芳

武漢海翼科技有限公司 武漢 430000

1 設(shè)計(jì)背景

近年來，隨著船舶功能需求的提升，搭載直升機(jī)成為船舶實(shí)施海上救援、海上巡邏、海上執(zhí)法等任務(wù)的必然選擇［1-3］。為了實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的船舶搭載，需要在船載直升機(jī)保障系統(tǒng)中配置直升機(jī)加油設(shè)施［4-6］。

目前，國(guó)內(nèi)民用船舶領(lǐng)域直升機(jī)油料保障設(shè)施的主要設(shè)計(jì)依據(jù)是GJB 534B—2009《艦船直升機(jī)艦面系統(tǒng)通用要求》［7］，其建造過程為在單個(gè)設(shè)備艙內(nèi)安裝完畢后進(jìn)行管道現(xiàn)場(chǎng)放樣，往往存在設(shè)備布置擁擠、管道放樣不規(guī)范、建設(shè)周期長(zhǎng)、操作維護(hù)不便、作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，無法滿足船載直升機(jī)應(yīng)急油料的保障需求，大大制約了船載直升機(jī)的應(yīng)用發(fā)展。

另一方面，近年來，在開發(fā)高質(zhì)量產(chǎn)品方面采用模塊化集成設(shè)計(jì)方法，越來越為企業(yè)所關(guān)注［8-10］。

為此，筆者研究、創(chuàng)新和實(shí)踐產(chǎn)品模塊化集成設(shè)計(jì)技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有船載直升機(jī)油料保障設(shè)施存在的不足，將原有直升機(jī)加油工藝設(shè)備集成安裝在統(tǒng)一的撬裝式底座上，設(shè)計(jì)了一種適用于船載直升機(jī)的撬裝式直升機(jī)加油裝置。所設(shè)計(jì)的加油裝置不但可以為直升機(jī)提供符合標(biāo)準(zhǔn)要求的油料，而且由于建造成本低、集成度高、占地面積小、建設(shè)周期短、運(yùn)輸安裝方便、操作維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)而受到用戶歡迎。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

撬裝式直升機(jī)加油裝置主要由泵組、音叉液位開關(guān)、過濾分離器、流量計(jì)、過濾監(jiān)視器、電動(dòng)軟管卷盤、加油軟管、閉路取樣器、集油箱、撬裝底座、閥件、接地裝置、壓力表、加油控制箱等組成。

在加油裝置的泵組吸入管上，裝有音叉液位開關(guān)。音叉液位開關(guān)的最大延時(shí)不長(zhǎng)于1 s，可有效防止泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)。

泵組入口前裝有Y型過濾器，其濾網(wǎng)為20～25目（710～590 μm），可有效阻擋雜質(zhì)，避免泵損壞。

過濾分離器安裝有自動(dòng)排氣閥、自動(dòng)卸壓閥、窺視器、活塞式直讀壓差計(jì)、放沉排水閥。自動(dòng)排氣閥、自動(dòng)卸壓閥出口通過窺視器接入集油箱。

加油裝置裝有60 L集油箱，集油箱上裝有液位液溫計(jì)，便于直接觀察油面。集油箱的底部裝有泄放閥，便于清洗排油。

過濾分離器和過濾監(jiān)視器的出口均通過自動(dòng)回位閥和三通閥連接至閉路取樣器，實(shí)現(xiàn)在線取樣檢測(cè)。閉路取樣器的排放口接入集油箱，實(shí)現(xiàn)燃油收集與暫存。

加油裝置的所有設(shè)備均安裝于撬裝底座上，撬裝底座上帶有傾斜的接油盤及泄放口，可收集加油單元使用和維修過程中泄漏的燃油，減少環(huán)境污染。真空表、壓力表、活塞式直讀壓差計(jì)、窺視器、流量計(jì)等儀器儀表的顯示面均位于加油裝置操作的正面，便于觀察。

3 設(shè)計(jì)原則與方法

對(duì)撬裝式直升機(jī)加油裝置進(jìn)行模塊化集成設(shè)計(jì)時(shí)，遵循以下原則：①在收集國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品資料進(jìn)行比較分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；②在滿足加油工藝質(zhì)量要求的前提下，盡可能選用體積小、可靠性高的工藝設(shè)備；③在滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下，根據(jù)各設(shè)備的外形尺寸，集成設(shè)計(jì)盡可能小的撬裝底座；④從人機(jī)工程學(xué)角度出發(fā)，根據(jù)各零部件的使用及維護(hù)要求，將需要經(jīng)常維護(hù)的設(shè)備盡可能放在撬裝底座的同一區(qū)域，以減少裝置的維護(hù)空間需求；⑤儀器儀表盡可能正視于操作側(cè)，以便觀察。

基于以上設(shè)計(jì)原則，應(yīng)用三維仿真設(shè)計(jì)方法開展撬裝式直升機(jī)加油裝置的設(shè)計(jì)。加油裝置的組成設(shè)備分為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，通過模塊集成設(shè)計(jì)將標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備安裝在統(tǒng)一的撬裝底座上。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，通過油料工藝參數(shù)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選型，然后繪制出三維模型。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，通過工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核確定設(shè)備的相關(guān)尺寸，然后進(jìn)行圖紙繪制，并參照?qǐng)D紙進(jìn)行三維建模。建立所有單體設(shè)備模型之后，根據(jù)工藝流程，應(yīng)用Solid Works軟件將所有模型組裝起來，實(shí)現(xiàn)撬裝式直升機(jī)加油裝置的三維仿真，如圖1所示。

▲圖1 加油裝置三維仿真

4 主要技術(shù)指標(biāo)

加油裝置外形尺寸為1 920 mm×1 500 mm×1 550 mm，系統(tǒng)工作壓力為0.35 MPa，泵組額定流量為225 L/min。加油軟管通徑為38 mm，長(zhǎng)25 m，符合GB/T 10543中的C類要求［11］。接地裝置線長(zhǎng)25 m，全電阻不大于0.5Ω。過濾分離器精度符合API 1581要求［12］。過濾監(jiān)視器精度符合EI 1583要求［13］。集油箱容積為60 L，系統(tǒng)工作溫度為-20～50℃，計(jì)量精度為不低于0.2級(jí)。加油槍通徑為38 mm，帶100目（150 μm）濾網(wǎng)。

5 工作原理

加油裝置工作原理如圖2所示。

▲圖2 加油裝置工作原理

6 使用方法

將導(dǎo)靜電線從接地裝置上拖出，并將其連接至直升機(jī)的導(dǎo)靜電樁上。操作加油控制箱上卷盤正轉(zhuǎn)按鈕，帶出加油軟管。打開直升機(jī)油箱蓋，1～2 min后，將加油槍的接地線連接到直升機(jī)上，插入加油槍。使加油槍與直升機(jī)油箱口裸露的金屬部分接觸，打開加油槍，并將流量計(jì)置零。操作加油控制箱，啟動(dòng)泵組。

加油完畢后，先關(guān)停泵組，關(guān)閉加油槍，抽出加油槍，并將直升機(jī)油箱蓋蓋好，再將加油槍防塵蓋蓋上，將加油槍的接地線收回。移走加油軟管，并再次檢查直升機(jī)油箱蓋確實(shí)蓋好，以便可以收回導(dǎo)靜電線。操作加油控制箱上的卷盤反轉(zhuǎn)按鈕，收回加油軟管。

讀取流量計(jì)實(shí)際指示數(shù)值，按規(guī)定填寫加油單，并由相關(guān)人員簽字確認(rèn)，將流量計(jì)置零。

7 操作注意事項(xiàng)

進(jìn)行加油操作前，加油員應(yīng)確認(rèn)加油裝置供電、油料數(shù)量，以及接地裝置的情況，加油控制箱上的急停按鈕應(yīng)有效。正式加油前，應(yīng)通過閉路取樣器獲取經(jīng)過濾分離器后的油樣，目視檢查合格后，再用化學(xué)測(cè)水器檢測(cè)。如有異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即停止加油，查明原因，采取補(bǔ)救措施。

加油過程中，加油員應(yīng)注意監(jiān)視加油裝置上各種儀表的運(yùn)行狀況，直升機(jī)油箱排氣孔應(yīng)無溢油。出現(xiàn)溢油時(shí)，應(yīng)在清理后再加油。檢查所有連接處，確保沒有明顯的油料泄漏。若發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停止加油。加油過程中，嚴(yán)禁將流量計(jì)調(diào)零。

加油結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)清空過濾分離器及過濾監(jiān)視器中的沉淀水。

8 日常維護(hù)要點(diǎn)

活塞式直讀壓差計(jì)應(yīng)每6個(gè)月檢查一次指針的自由運(yùn)動(dòng)和正確回零情況。

泵入口前的Y型過濾器，其濾網(wǎng)應(yīng)每12個(gè)月進(jìn)行檢查并清洗。

過濾分離器及過濾監(jiān)視器的清洗與檢查周期不應(yīng)超過12個(gè)月，聚結(jié)濾芯更換周期不應(yīng)超過24個(gè)月，分離濾芯應(yīng)視測(cè)試和清洗情況決定是否更換。

當(dāng)過濾分離器和過濾監(jiān)視器的壓差計(jì)在系統(tǒng)額定流量下的壓差達(dá)到0.1 MPa時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換濾芯。

流量計(jì)、壓力表和真空表應(yīng)由具備法定資質(zhì)的檢定單位進(jìn)行檢定。除使用方另有規(guī)定外，檢定周期應(yīng)短于6個(gè)月。

每月或加油500 m3后應(yīng)將安裝在加油槍內(nèi)的濾網(wǎng)拆下，進(jìn)行檢查并清洗。

每周檢查一次接地裝置的全電阻，電阻值應(yīng)不大于 0.5 Ω。

如果加油裝置停用的時(shí)間超過1個(gè)月，在再次使用之前，應(yīng)進(jìn)行徹底檢查、沖洗和測(cè)試，確保其處于適用狀態(tài)。

定期檢查集油箱中的燃油液位，當(dāng)集油箱中的燃油達(dá)到一定液位時(shí)，應(yīng)及時(shí)泄放。

加油裝置接地電阻的檢測(cè)每年應(yīng)不少于2次。

9 結(jié)束語

所設(shè)計(jì)的撬裝式直升機(jī)加油裝置適用于船上直升機(jī)場(chǎng)、海工直升機(jī)平臺(tái)、表面直升機(jī)場(chǎng)的直升機(jī)加油，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和通用性。

試驗(yàn)結(jié)果表明，加油裝置具有體積小、質(zhì)量輕、操作簡(jiǎn)便、無污染等優(yōu)點(diǎn)，能大大簡(jiǎn)化操作，并安全、可靠、快速地向直升機(jī)補(bǔ)充符合標(biāo)準(zhǔn)要求的油料。

這一加油裝置可有效避免加油時(shí)燃油的污染，降低了直升機(jī)的故障率，減少了維修費(fèi)用，提高了直升機(jī)的完好率，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。