李志伟1 张洁2
1. 南通贝斯特船舶与海洋工程设计有限公司 江苏南通 226000；
2. 江苏扬子鑫福造船有限公司 江苏泰兴 225453
摘要：在冰区航行船舶的轮机设计上，工作人员应该对主要推进系统，以及船舶航行的安全系统做出全方位的保障，使相关设备可以在冰雪冷冻的环境下维持正常化的工作状态，为了强化相关人员对这方面的认识，本文通过对冰区航行船舶轮机设计的要求进行探究，希望能够起到一些积极的参考作用。
关键词：冰区航行；船舶轮机；设计要求；分析
当前世界的冰区，主要是分布在南北极附近的海域之中，根据相关数据显示，就油船的航运而言，冰区航行船舶的数量呈现出了逐年攀升的状态，石油的开采项目也正逐渐向冰机地域进行拓展。要想取得有效的工作成果，那么相关人员势必要对船舶的冰机进行合理设定，规范船舶的使用范围，根据实际情况，从船舶轮机的设计内容入手，切实巩固船舶在冰区的航行状况，这样对于船舶航行技术的发展也是大有裨益。
1.冰区航行技术的发展规划
根据当前世界气象组织公布的信息，海冰可以被分为是首年冰、两年冰及多年冰。其中首年冰的主要特点就是其厚度保持在1.2米以下，整体强度较低；而多年冰的主要特点则是厚度可以达到3米，整体强度较高。在进一步的了解中发现，之前世界上的多数船级社，其规范内容仅仅适合首年冰的航行需求，所以为了对这种情况进行改善，国际船级社协会对相关标准展开了进一步的强化，就极地船级要求的内容，提出了适用于多年冰的内容。从技术层面进行分析，冰级主要是会对船体的舷侧结构、舵系结构、轴系和推进器等方面提出某些技术门槛，像在首年冰情未破冰层进行航行的船舶，其装机的功率需要能够确保船舶达到5节的航速。
2.冰区航行船舶主推进系统的要求分析
在对冰区航行船舶主推进系统进行设计的时候，应该对其主要工作要求进行准确掌握。首先，工作人员需要考虑适用性的要求，应该尽可能强调船舶建造的经济适用性，最好是宣统可调桨轴系，其良好的操纵性，比较便于船舶的倒车、前进、停车等操作，如果在冰区航行途中，需要对航行、航速等内容进行改变，也能够较好的达到操纵要求；其次，针对那些冰情较为严重的环境，为了确保船舶具备独立操纵的能力，可以在船艉安装能够达到360°旋转的推进器，并用定距螺旋桨来进行辅助，采取牵引的工作模式，在吊舱进行转动的过程汇总，可以将其当作是首部螺旋桨来进行使用，不仅能够提升船舶航行的稳定性，同时在建造过程中也能够达到节省成本的目的。
3.冰区航行船的设计要求分析
针对冰区航行船的设计要求，应该根据专业组织公布的极地航行船舶规定，了解极地冰级状况，掌握极地冰级所对应的描述情况，这样在设计内容的分析中，才能取得良好的建设效果。
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首先，在系统的设计要求上，工作人员应该按照“无人机舱”的等级，来对机械设备，以及相关的主要系统进行完善，使其能够满足消防安全，系统中还应该设置除冰设备，按照不同的冰级状况，还应该配备螺旋桨，以及能够保证机械系统正常运作的设备；其次，则应该对螺旋桨、轴系和传动装置的强度进行准确计算，考虑到螺旋桨在对冰块进行打击时所需要承受的冲击力，并根据实际力矩内容确定负荷；然后，要根据最大螺距工况，配置相应的加热设备，确保在低温环境下，可以启动电源装置，并确保其具备相应的蓄能装置。这里需要注意两点，一是应急启动电源需要对自动启动系统所消耗的能源进行考虑，二是要确保其起动方式可以在半小时内可以进行的额外启动不低于三次；最后，在机械处，住舱处的空气通风进口的设定，应该考虑将其设置在船舶的两舷侧，并在这些位置上配备相应的加热设备。
与此同时，对于海水进口和冷却水系统的内容，相关工作人员也应该给予高度的重视。冷却水系统是保证推进装置正常运作的关键，其中海底门部位的海水进口设计，需要对冰级的一些特殊性要求进行满足，并且针对冰级符号不同的船舶，还应该配置两个海底门，在设计的过程中，需要对箱顶部位的集冰状态进行分析，根据每扇海底门的容积情况，结合发动机的总功率，来对海底门的设置展开更为精准的优化，使其靠近船舯线的位置；冰级海底门的设计工作，能够取得有效的除冰、透气效果。在研究过程中，通海阀应该与冰级海底门保持较为紧固的连接状态，并且在海水总管、海底门上，均应该装备透气管，安装能够与船体进行直接连接的截止阀；当然，为了进一步达到解冻、防冻的效果，还可以利用循环冷却的方法，使海水管的总横截面积大于冷却水排出管的总横截面积，同时在冰级海底门上配置入孔，使其直接通往海底门的顶部。
4.满足规范内容的设计要求分析
要想确保冰区航行船舶轮机设计满足实际的要求，那么工作人员不妨根据相应的规范内容，来对设计进行深度的思考。
首先，针对芬兰瑞典冰级规则，针对一般冰级，要确保主机输出功率不小于1000kW，而针对超级冰级，则不能低于2800kW。而考虑到船舶倒退会使用可逆转主机的时候，对于空气起动系统，应该确保其能够在中途不补充气的条件下，使主机可以连续起动12次，并且当主机出现不可逆转的情况时，其能够满足主机连续起动6次的需求。如果空气瓶还存在着其它方面的用途，那么应当对空气瓶的容量进行增加，在原则上，空气瓶的排量要能够在1小时内充满主空气瓶，与常规船类似；但是当船舶进行高级别冰区的时候，其主空压机的总排量，应该能够在半小时内充满空气瓶。
其次，针对DNV冰级的规范特点，应该对船舶轮机设计展开进一步的分析。由于海水箱在高度上存在着一定的要求，所以海水箱的高度应该满足相应的条件。水线上的边压载舱应该根据实际需求，设立有效的防冻措施，使设计温度可以满足实际的环境温度，在冰带下层、水线上压载舱，也应该设置防冻措施，像直立式的加热盘管，能够取得不错的应用效果。
结语
总而言之在，针对冰区航行船舶轮机的设计内容，相关人员应该根据规范条例，预先对冰区航行船舶的特殊性要求进行掌握，与船检部门进行积极有效的沟通，提升设计工作的成熟度。
参考文献：
[1]杨文猛.冰区航行船舶轮机设计的要求探析[J].现代制造技术与装备，2016（04）：144-146.
[2]钱静. 极地冰级对船体结构设计的影响研究[D].大连理工大学，2015.
[3]蔡伟昭.冰区航行船舶轮机设计的特殊要求[J].广船科技，2014，34（02）：1-3+23.
论文作者:李志伟1,张洁2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/30
标签：船舶论文; 轮机论文; 海底论文; 系统论文; 内容论文; 螺旋桨论文; 极地论文; 《防护工程》2018年第13期论文;