王瑞華

（揚州中遠海運重工有限公司，江蘇 揚州 225000）

1 冰區(qū)船舶航行技術(shù)發(fā)展探究

伴隨經(jīng)濟全球化趨勢的不斷推進，我國對于北極冰區(qū)的發(fā)展在原有的基礎(chǔ)上得到了進一步推進，為了達到更高的運輸效率，節(jié)約運輸時間，我國對于冰區(qū)的資源開采大多使用船舶航行的方式，這使得對于船舶航行的技術(shù)要求越來越高。要對冰區(qū)航行船舶輪機設(shè)計要求進行研究，就需要對船舶航行的基本技術(shù)設(shè)計發(fā)展情況進行具體探究，下面為船舶航行技術(shù)發(fā)展的詳細內(nèi)容。

通常，極地地區(qū)由于常年處于高緯度環(huán)境，導(dǎo)致受到陽光照射的時間受到很大限制，使得該地區(qū)的氣溫較低且很容易出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象。依據(jù)氣象研究結(jié)果表明，這些極地地區(qū)可根據(jù)結(jié)冰的厚度進行合理劃分，對于結(jié)冰厚度較小的地區(qū)稱為首年冰，該區(qū)域的結(jié)冰時間相對較短，冰層的厚度也較??；對于結(jié)冰厚度較大的地區(qū)稱為多年冰區(qū)，該區(qū)域的結(jié)冰時間相對較長，所結(jié)冰區(qū)的冰層不容易融化，冰層厚度會大于3 m，基于這些冰區(qū)氣象數(shù)據(jù)，研究人員可對冰區(qū)船舶輪機進行科學(xué)合理設(shè)計。對于冰區(qū)船舶輪機的設(shè)計最早出現(xiàn)于基地附近國家，如俄羅斯國家由于長期存有冰區(qū)，故要想實現(xiàn)對外的經(jīng)濟貿(mào)易，就需要設(shè)計出克服冰區(qū)的船舶結(jié)構(gòu)。之后隨著冰區(qū)航線的不斷發(fā)展，國際上也制定出了冰區(qū)船舶航行的基本船級要求與標準，該標準對不同冰區(qū)的厚度做了具體設(shè)計要求，也對冰區(qū)航行船舶的性能參數(shù)做出了具體規(guī)定，如在芬蘭冰級要求中，1A 冰級船舶航行冰區(qū)厚度數(shù)值不滿1 m，若冰區(qū)厚度超過1 m 則該冰級船舶的航行會存在很大隱患[1]。

此外，對于冰區(qū)航行的船舶推進系統(tǒng)設(shè)計也有具體要求。為了對冰區(qū)船舶輪機進行科學(xué)設(shè)計，船舶相關(guān)推進系統(tǒng)設(shè)計不僅要滿足基本使用性質(zhì)，還需要對船舶的建造成本進行控制。考慮到冰區(qū)的全面性質(zhì)，船舶推進系統(tǒng)的設(shè)計可采用可調(diào)節(jié)的螺旋槳軸系統(tǒng)，選用該系統(tǒng)的主要原因包括：可調(diào)節(jié)螺旋槳在實際進行操作時較為簡單，對于常出現(xiàn)后退及停止操作的船舶適用性能相對較高，采用該系統(tǒng)的船舶可在1A級冰區(qū)進行低速正常航行。針對超過上限要求的冰區(qū)，可調(diào)節(jié)螺旋槳系統(tǒng)可在原有基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計，如可在船舶的船尾部分加裝穩(wěn)定性能較好的螺旋槳，以此來提升船舶的航行適應(yīng)能力，降低船舶外界干擾，提升船舶的可操作性。

2 冰區(qū)航行船舶輪機設(shè)計基本標準探究

對于冰區(qū)航行船舶輪機的基本設(shè)計標準主要表現(xiàn)在以下方面。

1）依據(jù)實際氣象組織對于海冰的基本命名標準，可得到極地航船的相關(guān)設(shè)計標準為：針對PC1 級極地航行船舶標準，可在一整年內(nèi)于極地水域進行航行；對于PC2 標準極地航行船舶可在中度結(jié)冰的結(jié)冰區(qū)域進行整年航行；對于PC3 標準極地航行船舶可在多年結(jié)冰的結(jié)冰區(qū)域進行整年航行；對于PC4 標準極地航行船舶可在第一年厚結(jié)冰區(qū)域進行整年航行；PC5 標準極地航行船舶可在第一年結(jié)冰區(qū)厚度處于中等區(qū)域進行整年航行；對于PC6 標準極地航行船舶可在第一年結(jié)冰區(qū)厚度處于中等區(qū)域進行夏和秋兩季航行；PC7 標準極地航行船舶可在第一年冰區(qū)厚度較薄區(qū)域進行夏和秋兩季航行[2]。

2）在對冰區(qū)船舶輪機系統(tǒng)進行設(shè)計時需要做到以下內(nèi)容：要先對冰區(qū)船舶系統(tǒng)和機械設(shè)備進行設(shè)計，具體設(shè)計還要復(fù)合實際航行的基本安全規(guī)定；船舶前端位置還需要安裝相應(yīng)的破冰設(shè)備，對于不同型號的單螺旋槳船舶，還需要針對性安裝補救裝置，以此來提升船舶航行出現(xiàn)故障的安全防護工作，降低基本損失。

3）在對冰區(qū)航行船舶輪機進行設(shè)計時，還需要對船舶的螺旋槳及傳動裝置等進行科學(xué)計算。由于螺旋槳和傳動裝置等對于船舶的航行具有較為重要的作用，故進行相關(guān)科學(xué)計算時要將相關(guān)影響因素考慮全面，依據(jù)不同冰區(qū)的冰層厚度等自然環(huán)境因素對沖擊力進行計算，保證相關(guān)船舶的設(shè)計強度滿足基本要求，達到通過計算提升航行船舶安全性的目的。

4）由于冰區(qū)航行船舶在轉(zhuǎn)動到最大距離時主機會處于啟動狀態(tài)，故對于船舶的設(shè)計還需要滿足原動機啟動的基本要求?？紤]到冰區(qū)的特殊情況，需要對航行船舶的設(shè)計增加加熱設(shè)備，便于船舶可在溫度較低的區(qū)域可及時啟動應(yīng)急裝置，確保船舶能夠長期處于安全穩(wěn)定狀態(tài)航行。此外，為了保證所添加加熱設(shè)備能夠正常啟動，需要在設(shè)計時確保該設(shè)備可正常啟動多次。

5）由于冰區(qū)船舶的穩(wěn)定性和安全性會受到相關(guān)輔助系統(tǒng)的影響，故在進行船舶設(shè)計時還要對船舶的輔助系統(tǒng)和相關(guān)防護裝置進行合理化設(shè)計，在保證船舶正常運行的同時也可防止設(shè)備受到損壞。船舶的輔助系統(tǒng)包含破冰裝置，可便于除去船舶運行所產(chǎn)生的冰塊，還需要對船舶的管道進行防護，防止冰區(qū)的積雪等進入管道造成堵塞現(xiàn)象[3]。

3 冰區(qū)航行船舶輪機設(shè)計的具體要求探究

在冰區(qū)航行船舶輪機設(shè)計要求中，芬蘭冰級規(guī)范設(shè)計要求主要表現(xiàn)為以下內(nèi)容：1）對于芬蘭冰級的IA Super 級別船舶航行不需要借助于破冰船，船體的基本結(jié)構(gòu)、發(fā)動機輸出功率及船舶的基本設(shè)備和系統(tǒng)等都能保證其可正常航行，且可滿足冰區(qū)情況嚴重航行要求；2）對于芬蘭冰級的IA 級別船舶與IA Super 級別船舶航行基本相似，只是性能相對較低一點；3）對于芬蘭冰級的IB 級別船舶也不需要破冰船的幫助，只是船體的基本結(jié)構(gòu)等只能滿足中等冰區(qū)航行；4）對于芬蘭冰級的IC 級別船舶在不需要破冰船幫助的情況下基本性能只能滿足薄冰冰區(qū)的基本航行要求；5）對于芬蘭冰級的II 級別船舶的航行通常使用于敞開水區(qū)域航行，其推進設(shè)備科保證船舶可在薄冰冰區(qū)進行航行；6）對于芬蘭冰級的IIII 級別船舶的航行達不到冰區(qū)航行的基本要求[4]。

針對芬蘭冰級規(guī)范設(shè)計要求，冰區(qū)航行船舶的主機功率設(shè)計主要表現(xiàn)為：中間部分如IA、IB、IC 冰級區(qū)域航行時船舶的主機輸出功率要設(shè)計超過1000 kW，對于情況最好的冰級船舶設(shè)計主機功率則需要超過2800 kW。其次，對于冰區(qū)航行船舶的不同裝置設(shè)計，需要結(jié)合船舶航行的基本情況對其主要結(jié)構(gòu)和功能進行設(shè)計，要做到嚴格按照相關(guān)規(guī)定標準進行合理化設(shè)計，如對于螺旋槳的設(shè)計要考慮到船舶和冰層相撞情況需要承受的沖擊力，故不同裝置的設(shè)計還要結(jié)合適應(yīng)航行的冰區(qū)實際情況進行計算。再者，對于冰區(qū)航行船舶的原動機啟動進行設(shè)計時，要考慮到船舶遇見障礙物的特殊情況，為了保證處于特殊情況時船舶不出現(xiàn)停止航行，則需要對船舶的啟動系統(tǒng)設(shè)計具備充足的空氣容量，以此提升船舶的穩(wěn)定航行。最后，對于船舶的冷卻水系統(tǒng)設(shè)計還要注意到以下特殊情況：海水的進口要放在船舯靠后位置；船舶的水箱設(shè)計要足夠大，要滿足基本長期航行；水箱高度設(shè)計還要滿足基本要求，最好能夠浮于海上；海地進水口的設(shè)計要保證橫截面積夠大。通過以上設(shè)計內(nèi)容確保船舶的冷水提供滿足航行要求。

4 結(jié)語

冰區(qū)航行船舶輪機設(shè)計要求研究具有較為重要的意義和作用，不僅可提升船舶在冰區(qū)航行的速率，還可確保冰區(qū)船舶的航行更加安全和穩(wěn)定?？紤]到不同區(qū)域冰區(qū)的自然情況不相同的情況，在對航行船舶進行具體設(shè)計時要先對冰區(qū)的基本情況進行科學(xué)了解，在依據(jù)所得到的冰區(qū)信息對船舶的各個系統(tǒng)和裝置進行合理化設(shè)計。在已有的冰區(qū)船舶設(shè)計標準中，對冰區(qū)航行船舶的輪機系統(tǒng)、螺旋槳及傳動裝置、相關(guān)輔助系統(tǒng)等的設(shè)計和計算進行明確規(guī)定，故在進行不同航行區(qū)域冰區(qū)船舶的設(shè)計時，要做到考慮特殊情況，嚴格依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進行科學(xué)設(shè)計，保證船舶在相應(yīng)冰區(qū)的航行更加穩(wěn)定化[5]。