內河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計

2016-03-18 03:58:05李嘉政青海民族大學青海西寧810000

中國水運 2016年1期

李嘉政(青海民族大學,青海西寧810000 )

內河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計

李嘉政
(青海民族大學,青海西寧810000 )

摘要：為保證內河淺水航道航行船舶的航速，就要對其動力推進裝置進行優化設計，保證船舶的正常運行，確保船舶的航行安全。對內河淺水航道航行船舶進動力推進裝置進行優化設計，必須保證船舶的動力推進裝置具備性能良好、結構簡單、占有空間小等特點，同時，還要具備對船舶發電機組進行合理配置、分布的特征。本文就從內河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計的方面進行研究分析，希望能夠對其動力推進裝置的設計提供幫助。

關鍵詞：內河淺水航道;航行船舶;動力推進裝置設計;船舶航速

我國的內河流與眾多，由于各個內河流域的航道水文條件都不盡相同，因此，其船舶的航行速度也不同。但是，內河流域的淺水航道因為自身的水文特點，對船舶推動裝置的要求就更高，如果船舶在航行中遇到天氣條件不好的狀況，那么航道的航行條件就更復雜。由于內河淺水航道的水文特點，因此，其中的航行船舶體積都比較小，因此，在進行船舶推動裝置設計時，要從船舶的整體方面進行考慮。

1內河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計的意義

隨著我國船舶制造業的快速發展，內河淺水航道的航行速度也在不斷提高，但是，由于內河淺水航道具有內河河道寬度不夠，水面和河底距離較短的特點，因此，內河航道經常會發生船舶淺水現象。在內河淺水航道的某些區域，甚至會發生船舶及其損害事故，基于這些原因，進行內河航道航行船舶動力推進裝置設計，就顯得非常重要。以額爾古納河到恩和哈達之間的內和淺水航道為例，這個航道全長950km，航道中水深最淺處為0.6m，屬于航道類型中的VI級航道，因此，對于這個航道的維護、疏浚等管理工作，水運部門已經購置了多艘船舶進行工作，并且購置、建造了航道維護工程船舶，利用這些工程船舶來進行航道作業。但是，在內河淺水航道航行時，船舶的拖輪會受到航道條件的嚴重影響，影響船舶的航行速度，因此，對內河淺水航道航行的船舶動力推進裝置進行優化設計意義非常重大。

2內河淺水航道航行船舶動力裝置運行狀況

內河淺水航道的一些航行區域的自然水位、泥沙等情況對航行不利，要求船舶在航行過程中對航行條件有較好的適應能力，能夠在內河淺水航道航行中實現自由移動、拖帶、拖拽等目的。

2.1輔助作業船動力裝置運行現狀

內河淺水航道的輔助作業船在吃水1.0m的情況下，船舶能夠獲得最大的推動力，在這一情況下航行速度最快。船舶的排水量在1000t左右時，其拖帶的排水量也為1000t左右，我們最常見的就是挖沙船。內河淺水航道的輔助作業船舶在托在浮船塢或者駁船調遣等機器進行運輸工作時，在吃水0.7m的情況下，可以通過港內作業實現排水的目的，排水量大約在120t左右，這種輔助作業船有工作船、空駁船等，這些船舶可以進行內移作業，實現船舶的運行目的。

2.2拖帶船動力推進裝置運行現狀

內河淺水航道的拖帶船的航速被定為6km/h，這種船舶是內河淺水航道航行船舶中較為經濟的一種，通過對這種船舶的阻力計算，它在運行過程中的總功率在320kw至360kw之間，因此，我們可以推算出船舶在進行自由航行時的航速可以大于18km/h。以額爾古納航道為例，它的全里程為949km，所以，拖帶船在吃水0.9m情況下，能夠持續航行1000km，這種船舶在額爾古納航道中的自持力為7天。如果在吃水0.7m的情況下，進行港內作業，它能夠持續航行500km，自持力為3天。

2.3船舶的動力推進裝置設計要求

內河淺水航道航行船舶的動力推進裝置設計要求，要根據具體的內河航道來分析，主要的考慮因素包括船舶結構，機電設備，排水量、穩定性、人員數量空間等因素。

3.內河淺水航道航行船舶動力推進裝置設計

3.1船舶動力推進裝置種螺旋槳的功率消耗計算

對于船舶動力推進裝置種螺旋槳的功率消耗計算方法，主要有以下幾個步驟：①先對螺旋槳的直徑進行限定，限定值為1200mm；②對船舶航速進行確定，確定航速為13.Okn；③在系柱推力總共為26t時，船舶的航速就為4kn，這種情況下的船舶排水量為305t；④這時就可以計算出船舶螺旋槳的軸功率高于276kW。

3.2船舶動力推進裝置設計的考慮要素

根據內河淺水航道的維護特點，要求巷道的維護疏浚船舶數量不要太多，一艘船舶對航道的維護疏浚效果最好，所以為了實現航道維護疏浚工作目的，要采用大型的耙吸挖泥船。目前，超大型耙吸挖泥船一般都在14萬畝以上，這樣的船舶船長一般為150m到210 m之間，吃水情況一般維持在10.3m到16 m之間，因此這種船舶的體積較大，因此，船舶得到動力推進裝置對船舶本身的操縱性的影響非常大，所以推力推進裝置在大型的耙吸挖泥船上的運用非常重要，是對船舶作業的影響非常大。而一般在0. 5萬畝到13萬畝之間的耙吸挖泥船，它的體積和和疏浚性能等方面都比較良好，適合長時間在內河淺水航道中航行、作業。下表是典型耙吸挖泥船的主要數據和各種影響因素：

表1典型耙吸挖泥船主要數據和影響因素

3. 3內河淺水航道船舶動力推進裝置的設計功率

內河淺水航道船舶動力推進裝置的功率設計，要根據航道船舶的使用情況進行計算設計。對我國內河淺水航道中的船舶進行綜合分析，如果船舶拖帶的排水量1000t，這時船舶的航行速度大約為6km，船舶的航速航行需要3.5t以上的系柱推動力，如果在較深水區域的航道區域，內河淺水航道船舶動力推進裝置的設計功率約為220kw。目前船舶的推進方式大多采用的是LT型推進系統，這種LT型推進系統是依靠電力來實現驅動的，主要包括發電機組、驅動電機、以及LT型推進裝置，這些部分組成了船舶的動力推進系統。船舶的驅動電機與LT型推進器之間通過結合組成一個整體，而發電機組與驅動電機之間，需要通過電源聯接，來為船舶提供能源。圖1是船舶推進發電機組設在舫部燈推進器設在艉部，主要是對LT型推進裝置系統進行說明。圖2是動力裝置系統簡圖。