淺談中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機設計

柳堪樂，張 丹

（1.中國船級社質量認證公司西安辦事處，西安710065；2.廣州船舶及海洋工程設計研究院，廣州511462）

1 前言

隨著全球海洋開發(fā)的不斷發(fā)展及我國領海外部環(huán)境的風云變幻，建造一批技術裝備先進的公務船舶，以適應我國海洋資源開發(fā)、全面履行管轄職責及維權斗爭已經是迫在眉睫。由于200 n mile專屬經濟區(qū)的劃分，除需要建造千噸級以上漁業(yè)執(zhí)法船外，還需要建造一批中小型漁業(yè)執(zhí)法船，以承擔近海航區(qū)護漁護航任務和執(zhí)行200 n mile專屬經濟區(qū)巡航管理任務，保障200 n mile海域漁業(yè)生產秩序和漁民安全，維護我國海洋主權、漁業(yè)權益，促進漁業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、有效發(fā)展。

下面談談中小型漁業(yè)執(zhí)法船（100～500 GRT）的輪機設計要求、設計特點及未來發(fā)展趨勢。

2 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機設計要求

作為國家行使?jié)O業(yè)執(zhí)法權力的公務船只，代表著國家的尊嚴和形象，在外形、總體性能、功能要求和技術裝備上具有先進性和可靠性是公務船設計的基本要求，歸結到輪機方面，主要有以下幾個方面：

（1）合理配置動力裝置，以滿足可靠性要求；

（2）嚴格控制輪機重量，以確保船舶的排水量和航速要求；

（3）合理設計空調系統(tǒng)，以滿足船員舒適性要求；

（4）合理設置水炮系統(tǒng)，以滿足進行海上安全執(zhí)法要求；

3 中小型漁業(yè)執(zhí)法船輪機系統(tǒng)設計特點

3.1 動力裝置配置

公務船要求操縱性靈活，且在一臺主機失效的情況下船舶仍能航行，所以一般采用雙機雙槳，主柴油機通過高彈性聯(lián)軸器、減速倒順齒輪箱、軸系驅動螺旋槳；電站一般采用2臺柴油發(fā)電機組，一用一備，特殊工況（打水炮）可并聯(lián)使用。

關于主柴油機是采用中速機還是高速機，往往是船東關心的問題，也是輪機設計的核心。

最近幾年，高速柴油機已經越來越廣泛的應用到漁業(yè)執(zhí)法船、海事巡邏船、海關緝私船等公務船。但中速柴油機，由于故障少、大修期長，受到眾多船東和使用者的青睞。

對于中小型公務船，除主柴油機功率滿足航速要求外，主柴油機的外形尺寸、轉速、重量、經濟性等也至關重要。下面以總推進功率約2 500 kW的中小型公務船為例，從外形、重量、可靠性、維修性、經濟性及操縱性方面，對典型的兩型中速機和高速機進行比較，如表1所列。

表1 中速機與高速機主要技術性能參數(shù)對照表

（1）外形及重量方面

6L21/31中速機的外形尺寸較KTA50-M2高速機大，且要求有一定的吊缸高度；而高速機可允許層高更低、長度更短的機艙，在相同的機艙條件下可有更大的操縱及維修空間；

2.3.3 尼龍網沙障 做法與麥草、粘土沙障一樣，一般設置為方格狀、帶狀。尼龍材料可以重復利用，一般可重復利用3～4次。

6L21/31L中速機的重量比KTA50-M2高速機重22 t（2臺），此外中速機還需配套更多的附屬設備，如滑油冷卻器、淡水冷卻器、各種海水泵、備用泵等輔助設備，其動力系統(tǒng)管路也較高速機復雜；6L21/31L中速機較KTA50-M2高速機總重量約重28 t，這將使得船舶排水量增加，對于中小型公務船來說，在其他條件等同的情況下會使航速有一定的降低。

（2）可靠性及維修性方面

多年來，雖然中速機一直以大修期長的優(yōu)勢受到眾多船東的偏愛，然而近年來高速機的耐久性尤其是高質量的進口機，其大修期已經越來越長。考慮到漁業(yè)執(zhí)法船每年運行時間，高速機30 000 h的大修期足以滿足其使用要求，并且高速機的小修期比中速機長。

（3）成本及使用方面

從初投資來看，6L21/31中速機較KTA50-M2高速機價格約高100萬元；從運行成本看，高速機燃油消耗率一般比中速機高約10%，且中速機可燃用重柴油，燃油成本約占運行成本的80%，故中速機成本優(yōu)于高速機。但由于漁業(yè)執(zhí)法船年運行時數(shù)不大，且使用輕柴油，故使得中速機成本的優(yōu)勢并不突出。高速機較中速機啟停迅速，操縱性明顯優(yōu)于中速機，十分適合公務船巡航監(jiān)管任務的要求。

由此可見，對于中小型公務船來說，主柴油機選用高速機更位為合理。

3.2 空調系統(tǒng)設計

對于中小型船舶，空調大多采用兩種型式：一種是通過冷媒水管向艙室內風機盤管輸送制冷/熱水的冷水機組；另一種是分體式空調裝置。

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、會議室、駕駛室等，空調艙室約有20間，若采用分體式空調裝置，則外機太多難于布置，且影響整船美觀。

現(xiàn)有中小型漁政執(zhí)法船空調一般采用冷水機組型式，由冷水機組向各艙室內風機盤管提供冷媒水，對各空調艙室進行夏季制冷、冬季制熱。每個房間設置有獨立的風機盤管，較輸送風管式空調系統(tǒng)制冷/熱更均勻，更易調節(jié)溫度，使用也更靈活。且風機盤管可采用落地式風機盤管，安裝在櫥柜內或其他封閉空間，既節(jié)省空間又美觀。大的會議室或餐廳可采用立柜式風機盤管，可輸送較大的制冷/熱量。

對于甲板下不能開窗的艙室來說，只通過冷媒水管向艙室內風機盤管輸送冷/熱媒水，由于沒有新風，時間久了船員會感覺不舒服，因此甲板下不能開窗的艙室還需設置獨立式通風系統(tǒng)，即每個住艙或每兩個住艙設置1臺管道風機，向各住艙室輸送新風，艙室門采用格柵門，從門格柵自然出風，通風效果好，且相互獨立，互不干擾，極大的提高了全船的舒適性。

3.3 水炮系統(tǒng)設計

為了有效打擊違法船只，驅趕國外船只，進行海上維權執(zhí)法以及防暴等，漁業(yè)執(zhí)法船一般需設置水炮系統(tǒng)，同時可兼用作消防。對于無其他防暴措施的船舶來說，一般在船首設置一門水炮，駕駛甲板后部設置可移動式水槍。

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

3.4 環(huán)保安全舒適性設計

為了保護船員及執(zhí)法人員的生命健康，提高居住的舒適性，公務船內裝一般采用新型的絕緣和裝飾材料。同時參照客船相關要求增設救生設備，設置固定式CO2滅火系統(tǒng)，極大地提高了船員及執(zhí)法人員外出航行時的安全。為了保護海洋環(huán)境，同時滿足海上防污要求，設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。對于航行于海況惡劣的船舶，通常還需設置減搖鰭，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)法船輪機設計發(fā)展趨勢

隨著國際形勢的日益激化，漁業(yè)執(zhí)法船不僅是執(zhí)行普通的巡航管理任務，而更多的偏向于保護漁民安全、保障海洋權益等功能。從總體上來說，未來對船舶快速性、安全性、舒適性及執(zhí)法功能的要求將更高。從輪機設計方面來考慮，主要有以下幾點：

（1）動力裝置方面

采用LNG動力或雙燃料動力發(fā)動機，可極大的減少船舶運行成本，降低排放污染物。液化天然氣（LNG）是一種清潔能源，熱值高且燃燒產物對環(huán)境污染小。世界各國經過長期大量的研究認為，使用LNG作為船舶燃料，是全球航運界實現(xiàn)減少排放和降低燃料成本的首選。目前，我國首艘LNG-柴油混合動力船已成功試航，也完成了一批內河船舶的雙燃料發(fā)動機改造工作。隨著世界對節(jié)能環(huán)保的要求日益嚴格，以及LNG發(fā)動機和LNG-柴油雙燃料動力發(fā)動機的快速發(fā)展，在中小型漁業(yè)執(zhí)法船上采用LNG動力或雙燃料動力發(fā)動機將是一種趨勢。

（2）空調設計方面

采用風管式送風空調系統(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），采用風管式送風空調系統(tǒng)將有一定的困難，這就需要總體設計時考慮適當增加層高，同時合理設計風管尺寸。隨著人們生活水平的提高，船員對船上居住舒適性要求日益增加，風管式送風空調系統(tǒng)勢必成為未來的發(fā)展方向。

（3）減振降噪方面

船上的高噪聲會影響船員的健康，并影響船舶的安全，目前規(guī)范對國內航行海船的噪聲還沒有嚴格要求，但去年國際海事組織（IMO）在第91屆海安會（MSC91）通過了關于實施《船上噪聲等級規(guī)則》的SOLAS修正案決議，對船上振動噪聲的要求已越來越嚴格。對于中小型漁業(yè)執(zhí)法船，可通過選用低噪音風機，增加設備結構基座尺寸，對設備、排氣管等采用彈性支撐和彈性連接，必要時可在機艙合適部位敷設阻尼材料，進排氣管道采用消聲處理等措施，以達到減振降噪的目的。

5 結束語

本文僅從輪機方面淺析了中小型漁業(yè)執(zhí)法船的設計要求、設計特點及未來發(fā)展趨勢，希望對同類型船舶設計工作者有一定的幫助。

[1]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設計實用手冊-輪機分冊[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002．

[2]朱樹文.船舶動力裝置原理與設計[M].北京:國防工業(yè)出版社,1980.

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

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