撬裝式直升機加油裝置的設計

□韓芳

武漢海翼科技有限公司 武漢 430000

1 設計背景

近年來，隨著船舶功能需求的提升，搭載直升機成為船舶實施海上救援、海上巡邏、海上執法等任務的必然選擇［1-3］。為了實現直升機的船舶搭載，需要在船載直升機保障系統中配置直升機加油設施［4-6］。

目前，國內民用船舶領域直升機油料保障設施的主要設計依據是GJB 534B—2009《艦船直升機艦面系統通用要求》［7］，其建造過程為在單個設備艙內安裝完畢后進行管道現場放樣，往往存在設備布置擁擠、管道放樣不規范、建設周期長、操作維護不便、作業準備時間長等缺點，無法滿足船載直升機應急油料的保障需求，大大制約了船載直升機的應用發展。

另一方面，近年來，在開發高質量產品方面采用模塊化集成設計方法，越來越為企業所關注［8-10］。

為此，筆者研究、創新和實踐產品模塊化集成設計技術，針對現有船載直升機油料保障設施存在的不足，將原有直升機加油工藝設備集成安裝在統一的撬裝式底座上，設計了一種適用于船載直升機的撬裝式直升機加油裝置。所設計的加油裝置不但可以為直升機提供符合標準要求的油料，而且由于建造成本低、集成度高、占地面積小、建設周期短、運輸安裝方便、操作維護簡便等特點而受到用戶歡迎。

2 系統結構

撬裝式直升機加油裝置主要由泵組、音叉液位開關、過濾分離器、流量計、過濾監視器、電動軟管卷盤、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。音叉液位開關的最大延時不長于1 s，可有效防止泵的干運轉。

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

過濾分離器安裝有自動排氣閥、自動卸壓閥、窺視器、活塞式直讀壓差計、放沉排水閥。自動排氣閥、自動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，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視器的出口均通過自動回位閥和三通閥連接至閉路取樣器，實現在線取樣檢測。閉路取樣器的排放口接入集油箱，實現燃油收集與暫存。

加油裝置的所有設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，減少環境污染。真空表、壓力表、活塞式直讀壓差計、窺視器、流量計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 設計原則與方法

對撬裝式直升機加油裝置進行模塊化集成設計時，遵循以下原則：①在收集國內外同類產品資料進行比較分析的基礎上，進行創新設計，擁有自主知識產權；②在滿足加油工藝質量要求的前提下，盡可能選用體積小、可靠性高的工藝設備；③在滿足標準規范的前提下，根據各設備的外形尺寸，集成設計盡可能小的撬裝底座；④從人機工程學角度出發，根據各零部件的使用及維護要求，將需要經常維護的設備盡可能放在撬裝底座的同一區域，以減少裝置的維護空間需求；⑤儀器儀表盡可能正視于操作側，以便觀察。

基于以上設計原則，應用三維仿真設計方法開展撬裝式直升機加油裝置的設計。加油裝置的組成設備分為標準設備和非標準設備，通過模塊集成設計將標準設備和非標準設備安裝在統一的撬裝底座上。對于標準設備，通過油料工藝參數，按照相關標準進行選型，然后繪制出三維模型。對于非標準設備，通過工藝計算、結構設計和強度校核確定設備的相關尺寸，然后進行圖紙繪制，并參照圖紙進行三維建模。建立所有單體設備模型之后，根據工藝流程，應用Solid Works軟件將所有模型組裝起來，實現撬裝式直升機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 主要技術指標

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

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

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

加油完畢后，先關停泵組，關閉加油槍，抽出加油槍，并將直升機油箱蓋蓋好，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，并再次檢查直升機油箱蓋確實蓋好，以便可以收回導靜電線。操作加油控制箱上的卷盤反轉按鈕，收回加油軟管。

讀取流量計實際指示數值，按規定填寫加油單，并由相關人員簽字確認，將流量計置零。

7 操作注意事項

進行加油操作前，加油員應確認加油裝置供電、油料數量，以及接地裝置的情況，加油控制箱上的急停按鈕應有效。正式加油前，應通過閉路取樣器獲取經過濾分離器后的油樣，目視檢查合格后，再用化學測水器檢測。如有異常現象，應立即停止加油，查明原因，采取補救措施。

加油過程中，加油員應注意監視加油裝置上各種儀表的運行狀況，直升機油箱排氣孔應無溢油。出現溢油時，應在清理后再加油。檢查所有連接處，確保沒有明顯的油料泄漏。若發現異常現象，應立即停止加油。加油過程中，嚴禁將流量計調零。

加油結束后，應及時清空過濾分離器及過濾監視器中的沉淀水。

8 日常維護要點

活塞式直讀壓差計應每6個月檢查一次指針的自由運動和正確回零情況。

泵入口前的Y型過濾器，其濾網應每12個月進行檢查并清洗。

過濾分離器及過濾監視器的清洗與檢查周期不應超過12個月，聚結濾芯更換周期不應超過24個月，分離濾芯應視測試和清洗情況決定是否更換。

當過濾分離器和過濾監視器的壓差計在系統額定流量下的壓差達到0.1 MPa時，應及時更換濾芯。

流量計、壓力表和真空表應由具備法定資質的檢定單位進行檢定。除使用方另有規定外，檢定周期應短于6個月。

每月或加油500 m3后應將安裝在加油槍內的濾網拆下，進行檢查并清洗。

每周檢查一次接地裝置的全電阻，電阻值應不大于 0.5 Ω。

如果加油裝置停用的時間超過1個月，在再次使用之前，應進行徹底檢查、沖洗和測試，確保其處于適用狀態。

定期檢查集油箱中的燃油液位，當集油箱中的燃油達到一定液位時，應及時泄放。

加油裝置接地電阻的檢測每年應不少于2次。

9 結束語

所設計的撬裝式直升機加油裝置適用于船上直升機場、海工直升機平臺、表面直升機場的直升機加油，具有較強的實用性和通用性。

試驗結果表明，加油裝置具有體積小、質量輕、操作簡便、無污染等優點，能大大簡化操作，并安全、可靠、快速地向直升機補充符合標準要求的油料。

這一加油裝置可有效避免加油時燃油的污染，降低了直升機的故障率，減少了維修費用，提高了直升機的完好率，具有較高的經濟效益。