淺談公務執法船輪機系統配置

魯寒坤　彭乃東

摘 要：本文主要以我院近年來設計開發的公務執法船為依托，介紹了公務執法船的輪機系統配置等。

關鍵詞：執法船；主機；水炮；推進器；空調

中圖分類號： U664.1 文獻標識碼：A

Abstract： This paper briefly describes the typical engine system of official ship designed by our company.

Key words： Official ship； Main engine； Water cannon； Thruster； Air-condition

1 前言

我國海洋面積廣闊，為加強對海洋資源的管轄以及對南海、東海等海域主權的維護，國家將原漁政、海監、海關三大執法系統合并為中國海警，特別是三沙市的成立宣示著中國對海洋權益維護的決心。為此，建造一批先進的公務執法船服役迫在眉睫，以保障我國海域各項生產秩序和人員安全，打擊國外非法作業船只，維護我國海洋權益。

2 我院設計開發的典型執法船簡介

近年來，我院承接了多艘農業部、海關總署、邊防武警等部門下達的中小型執法船設計任務，先后設計開發了100～1 000 t級各類漁政船、100～600 t級邊防巡邏船、100～1 000 t級海監、海關船等。

下面介紹幾種典型的執法船型：

（ 1 ） 600 t級海關船

該船為我院2013年參與投標的海關船中的一型，正常排水量600 t，四機、四槳、雙舵，主機采用4臺高速柴油機，配置兩門射程不小于100 m的水炮。

圖1為600 t級海關船的外形。

（2）300 t級海警船

該船正常排水量300 t，四機、四槳、雙舵，主機采用4臺高速柴油機，配置一門射程不小于100 m的水炮。

圖2為300 t級海警船外形。

（ 3 ） 500 t級漁政船

該船正常排水量500 t，雙機、雙槳、雙舵，主機采用2臺中速柴油機，最高航速18 kn，配置一門射程不小于80 m的水炮。

圖3為500 t級漁政船外形。

（ 4 ） 600 t級海監船

該船正常排水量600 t，三機、三槳、三舵，主機采用3臺高速柴油機，該船最高航速26 kn，配置兩門射程不小于80 m的水炮。

圖4為600 t級海監船外形。

3 輪機系統配置

3.1 主機配置

目前中小型公務執法船主機一般采用中、高速柴油機：在同等功率下，高速機體積小、重量輕，適合在體積、排水量受限的小型執法船上使用；中速機體積和重量較大，但其大修期長、可靠性高、燃油消耗率低，在中大型執法船上比較受青睞。

柴油機的功率與執法船的大小、航速等因素密切相關，不同類型的執法船因執法范圍、對象不同，航速差別較大，因此同樣排水量其主機的配置也不相同：

（1）漁政船

漁政船的航速較低，最大航速一般不超過20 kn，所需主機功率相對較小，在500 t以上漁政船上布置中速柴油機具有可行性。我院設計的500 t、1 000 t級漁政船經論證均采用中速柴油機作為船舶主機， 其中500 t漁政船已服役10多年，船東反應較好，主機未出現大的故障。

（2）海警、海關船

海警、海關船航速較高，一般達28 kn甚至更高，所需功率大，如我院承接設計的300 t級海警船，因航速較高，所需總功率約9 000 kW，單機功率約2 250 kW；而參與開發的600 t級海關船， 其總功率更達13 500 kW，單機功率約3 400 kW，如此大功率的中速柴油機體積很大，無法布置，往往只能采用高速機。

（3）海監船

海監船航速介于漁政船與海關船之間，一般在18～24 kn，主機采用中速機、高速機均具有可能性。典型千噸級海監船航速—功率曲線圖，如圖5所示。

經初步分析，航速在20 kn以下時主機總功率一般不超過5 000 kW，更適合采用中速柴油機做主機；航速超過20 kn時，所需功率較大，此功率的中速柴油機尺寸大、吊缸高度高，無法在千噸級執法船上安裝。近幾年來投入使用的千噸級海監船最高航速20 kn，采用2臺 2 500 kW的柴油中速機做主機，我院新開發的航速24 kn的千噸級執法船，則采用2臺5 200 kW高速機做主機。

3.2 水炮泵驅動方式

水炮泵一般有以下四種驅動方式：

（1）電機直接驅動方式

一般適用于小型執法船，其泵的功率較小，水炮使用時發電機組并車即可滿足要求，設計簡單，操作方便。我院設計的150 t級海監船水炮射程40 m，采用電機直接驅動方式。

（2）主機自由端驅動方式

一般適用于較大型的執法船，其泵的功率較大，電機驅動已無法滿足要求。主機自由端驅動需要綜合考慮主機功率、轉速、水泵的額定轉速及功率等因素，參照主機推進特性曲線，并要保證在主機正常使用時有額外的功率驅動水炮泵。該方式設計時需考慮的因素較多，使用時對控制系統要求較高。我院設計的300 t級海警船水炮射程100 m，采用的此種方式。

（3）齒輪箱PTO驅動方式

一般用在可調槳作為推進器的執法船上，設計時需要綜合考慮泵的功率、轉速，主機的功率、轉速以及齒輪箱減速比等，選取合適的主機工況同時滿足泵及槳的功率。采用該方式設計時需要考慮的因素較多，對控制系統要求較高，僅在較大型的執法船上使用。近幾年來建造的一批千噸級執法船采用此種方式。

（4）單獨柴油機驅動方式

此方式需要機艙有足夠的空間，僅適用在較大型的執法船上，與齒輪箱PTO驅動方式相比，其設計簡單、可靠性高、使用維護方便。

3.3 推進器選用

常用的推進器主要有螺旋槳及噴泵兩種形式：

（1）噴泵

一般在高航速（>30 kn）下采用噴泵推進形式效率較高，高速客船普遍采用這種推進方式。執法船大多在30 kn以下，且噴泵相對螺旋槳成本高，故使用較少；

（2）定距槳

定距槳設計簡單、成本低、軸系構造簡單、最大效率比調距槳高，在中小型執法船上使用普遍；

（3）調距槳

調距槳部分負荷時經濟性好，在獲得較高槳效率的同時具有較小的油耗，能改善經濟性，增加續航力；另外，調距槳可以提高船舶的機動性和操縱性，且有利于推進裝置驅動輔助負載，因此適合在中大型執法船上使用。

3.4 空調裝置配置

中央空調是執法船主流配置，受層高限制時，一般采用冷水機組與風機盤管組合形式，在層高允許范圍可采用風管型式。

空調往往是執法船較大的用電設備，如何節能是設計人員優先考慮方向，采用分區域方式是一個不錯的辦法，即將空調使用區域劃分常使用區與非常使用區，在滿足全船制冷（熱）總量情況下采用兩臺冷水機組分別供應，其中一臺機組常開，另一臺在需要時再開，且兩臺機組互為備用。

4 結束語

本文僅以我院近年來設計開發的公務執法船為依托，介紹了公務執法船的輪機系統配置等，希望對同類型船舶設計有一定的幫助。

參考文獻

[1] 中國船舶工業總公司.船舶設計實用手冊-輪機分冊[M].國防工業出版

社，2002.

[2] 朱樹文.船舶動力裝置原理與設計[M].國防工業出版社，1980.