浅谈中小型渔业执法船轮机设计

柳堪乐，张 丹

（1.中国船级社质量认证公司西安办事处，西安710065；2.广州船舶及海洋工程设计研究院，广州511462）

1 前言

随着全球海洋开发的不断发展及我国领海外部环境的风云变幻，建造一批技术装备先进的公务船舶，以适应我国海洋资源开发、全面履行管辖职责及维权斗争已经是迫在眉睫。由于200 n mile专属经济区的划分，除需要建造千吨级以上渔业执法船外，还需要建造一批中小型渔业执法船，以承担近海航区护渔护航任务和执行200 n mile专属经济区巡航管理任务，保障200 n mile海域渔业生产秩序和渔民安全，维护我国海洋主权、渔业权益，促进渔业持续、稳定、有效发展。

下面谈谈中小型渔业执法船（100～500 GRT）的轮机设计要求、设计特点及未来发展趋势。

2 中小型渔业执法船轮机设计要求

作为国家行使渔业执法权力的公务船只，代表着国家的尊严和形象，在外形、总体性能、功能要求和技术装备上具有先进性和可靠性是公务船设计的基本要求，归结到轮机方面，主要有以下几个方面：

（1）合理配置动力装置，以满足可靠性要求；

（2）严格控制轮机重量，以确保船舶的排水量和航速要求；

（3）合理设计空调系统，以满足船员舒适性要求；

（4）合理设置水炮系统，以满足进行海上安全执法要求；

3 中小型渔业执法船轮机系统设计特点

3.1 动力装置配置

公务船要求操纵性灵活，且在一台主机失效的情况下船舶仍能航行，所以一般采用双机双桨，主柴油机通过高弹性联轴器、减速倒顺齿轮箱、轴系驱动螺旋桨；电站一般采用2台柴油发电机组，一用一备，特殊工况（打水炮）可并联使用。

关于主柴油机是采用中速机还是高速机，往往是船东关心的问题，也是轮机设计的核心。

最近几年，高速柴油机已经越来越广泛的应用到渔业执法船、海事巡逻船、海关缉私船等公务船。但中速柴油机，由于故障少、大修期长，受到众多船东和使用者的青睐。

对于中小型公务船，除主柴油机功率满足航速要求外，主柴油机的外形尺寸、转速、重量、经济性等也至关重要。下面以总推进功率约2 500 kW的中小型公务船为例，从外形、重量、可靠性、维修性、经济性及操纵性方面，对典型的两型中速机和高速机进行比较，如表1所列。

表1 中速机与高速机主要技术性能参数对照表

（1）外形及重量方面

6L21/31中速机的外形尺寸较KTA50-M2高速机大，且要求有一定的吊缸高度；而高速机可允许层高更低、长度更短的机舱，在相同的机舱条件下可有更大的操纵及维修空间；

2.3.3 尼龙网沙障 做法与麦草、粘土沙障一样，一般设置为方格状、带状。尼龙材料可以重复利用，一般可重复利用3～4次。

6L21/31L中速机的重量比KTA50-M2高速机重22 t（2台），此外中速机还需配套更多的附属设备，如滑油冷却器、淡水冷却器、各种海水泵、备用泵等辅助设备，其动力系统管路也较高速机复杂；6L21/31L中速机较KTA50-M2高速机总重量约重28 t，这将使得船舶排水量增加，对于中小型公务船来说，在其他条件等同的情况下会使航速有一定的降低。

（2）可靠性及维修性方面

多年来，虽然中速机一直以大修期长的优势受到众多船东的偏爱，然而近年来高速机的耐久性尤其是高质量的进口机，其大修期已经越来越长。考虑到渔业执法船每年运行时间，高速机30 000 h的大修期足以满足其使用要求，并且高速机的小修期比中速机长。

（3）成本及使用方面

从初投资来看，6L21/31中速机较KTA50-M2高速机价格约高100万元；从运行成本看，高速机燃油消耗率一般比中速机高约10%，且中速机可燃用重柴油，燃油成本约占运行成本的80%，故中速机成本优于高速机。但由于渔业执法船年运行时数不大，且使用轻柴油，故使得中速机成本的优势并不突出。高速机较中速机启停迅速，操纵性明显优于中速机，十分适合公务船巡航监管任务的要求。

由此可见，对于中小型公务船来说，主柴油机选用高速机更位为合理。

3.2 空调系统设计

对于中小型船舶，空调大多采用两种型式：一种是通过冷媒水管向舱室内风机盘管输送制冷/热水的冷水机组；另一种是分体式空调装置。

考虑到中小型渔政执法船船员配置基本在18人左右，加上餐厅、会议室、驾驶室等，空调舱室约有20间，若采用分体式空调装置，则外机太多难于布置，且影响整船美观。

现有中小型渔政执法船空调一般采用冷水机组型式，由冷水机组向各舱室内风机盘管提供冷媒水，对各空调舱室进行夏季制冷、冬季制热。每个房间设置有独立的风机盘管，较输送风管式空调系统制冷/热更均匀，更易调节温度，使用也更灵活。且风机盘管可采用落地式风机盘管，安装在橱柜内或其他封闭空间，既节省空间又美观。大的会议室或餐厅可采用立柜式风机盘管，可输送较大的制冷/热量。

对于甲板下不能开窗的舱室来说，只通过冷媒水管向舱室内风机盘管输送冷/热媒水，由于没有新风，时间久了船员会感觉不舒服，因此甲板下不能开窗的舱室还需设置独立式通风系统，即每个住舱或每两个住舱设置1台管道风机，向各住舱室输送新风，舱室门采用格栅门，从门格栅自然出风，通风效果好，且相互独立，互不干扰，极大的提高了全船的舒适性。

3.3 水炮系统设计

为了有效打击违法船只，驱赶国外船只，进行海上维权执法以及防暴等，渔业执法船一般需设置水炮系统，同时可兼用作消防。对于无其他防暴措施的船舶来说，一般在船首设置一门水炮，驾驶甲板后部设置可移动式水枪。

由于水炮的水量一般较大，为防止打水炮时水炮与主辅机发生抢水现象，一般设置独立的水炮用海水阀箱和海水管。一方面保证了执法时水炮的水量和水压，另一方面也保证了主机、发电机组等其他用水处所的正常运行，确保了海上维权的有效执法和全船动力的正常运行。

3.4 环保安全舒适性设计

为了保护船员及执法人员的生命健康，提高居住的舒适性，公务船内装一般采用新型的绝缘和装饰材料。同时参照客船相关要求增设救生设备，设置固定式CO2灭火系统，极大地提高了船员及执法人员外出航行时的安全。为了保护海洋环境，同时满足海上防污要求，设置生活污水处理系统和油污水处理系统，使得生活污水和油污水不直接排至海上。对于航行于海况恶劣的船舶，通常还需设置减摇鳍，可极大的改善全船的稳性和舒适性。

4 中小型渔业执法船轮机设计发展趋势

随着国际形势的日益激化，渔业执法船不仅是执行普通的巡航管理任务，而更多的偏向于保护渔民安全、保障海洋权益等功能。从总体上来说，未来对船舶快速性、安全性、舒适性及执法功能的要求将更高。从轮机设计方面来考虑，主要有以下几点：

（1）动力装置方面

采用LNG动力或双燃料动力发动机，可极大的减少船舶运行成本，降低排放污染物。液化天然气（LNG）是一种清洁能源，热值高且燃烧产物对环境污染小。世界各国经过长期大量的研究认为，使用LNG作为船舶燃料，是全球航运界实现减少排放和降低燃料成本的首选。目前，我国首艘LNG-柴油混合动力船已成功试航，也完成了一批内河船舶的双燃料发动机改造工作。随着世界对节能环保的要求日益严格，以及LNG发动机和LNG-柴油双燃料动力发动机的快速发展，在中小型渔业执法船上采用LNG动力或双燃料动力发动机将是一种趋势。

（2）空调设计方面

采用风管式送风空调系统，可极大的改善船上居住舒适性，但目前的中小型渔业执法船受层高限制（一般约2.3 m），采用风管式送风空调系统将有一定的困难，这就需要总体设计时考虑适当增加层高，同时合理设计风管尺寸。随着人们生活水平的提高，船员对船上居住舒适性要求日益增加，风管式送风空调系统势必成为未来的发展方向。

（3）减振降噪方面

船上的高噪声会影响船员的健康，并影响船舶的安全，目前规范对国内航行海船的噪声还没有严格要求，但去年国际海事组织（IMO）在第91届海安会（MSC91）通过了关于实施《船上噪声等级规则》的SOLAS修正案决议，对船上振动噪声的要求已越来越严格。对于中小型渔业执法船，可通过选用低噪音风机，增加设备结构基座尺寸，对设备、排气管等采用弹性支撑和弹性连接，必要时可在机舱合适部位敷设阻尼材料，进排气管道采用消声处理等措施，以达到减振降噪的目的。

5 结束语

本文仅从轮机方面浅析了中小型渔业执法船的设计要求、设计特点及未来发展趋势，希望对同类型船舶设计工作者有一定的帮助。

[1]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册-轮机分册[M].北京:国防工业出版社,2002．

[2]朱树文.船舶动力装置原理与设计[M].北京:国防工业出版社,1980.

[3]王峰,濮继林.LNG动力船舶发展现状与趋势[J].江苏船舶,2011(10).

[4]张平,于全虎.船舶减振降噪措施简析[J].江苏船舶,2010 (3).