撬装式直升机加油装置的设计

□韩芳

武汉海翼科技有限公司 武汉 430000

1 设计背景

近年来，随着船舶功能需求的提升，搭载直升机成为船舶实施海上救援、海上巡逻、海上执法等任务的必然选择［1-3］。为了实现直升机的船舶搭载，需要在船载直升机保障系统中配置直升机加油设施［4-6］。

目前，国内民用船舶领域直升机油料保障设施的主要设计依据是GJB 534B—2009《舰船直升机舰面系统通用要求》［7］，其建造过程为在单个设备舱内安装完毕后进行管道现场放样，往往存在设备布置拥挤、管道放样不规范、建设周期长、操作维护不便、作业准备时间长等缺点，无法满足船载直升机应急油料的保障需求，大大制约了船载直升机的应用发展。

另一方面，近年来，在开发高质量产品方面采用模块化集成设计方法，越来越为企业所关注［8-10］。

为此，笔者研究、创新和实践产品模块化集成设计技术，针对现有船载直升机油料保障设施存在的不足，将原有直升机加油工艺设备集成安装在统一的撬装式底座上，设计了一种适用于船载直升机的撬装式直升机加油装置。所设计的加油装置不但可以为直升机提供符合标准要求的油料，而且由于建造成本低、集成度高、占地面积小、建设周期短、运输安装方便、操作维护简便等特点而受到用户欢迎。

2 系统结构

撬装式直升机加油装置主要由泵组、音叉液位开关、过滤分离器、流量计、过滤监视器、电动软管卷盘、加油软管、闭路取样器、集油箱、撬装底座、阀件、接地装置、压力表、加油控制箱等组成。

在加油装置的泵组吸入管上，装有音叉液位开关。音叉液位开关的最大延时不长于1 s，可有效防止泵的干运转。

泵组入口前装有Y型过滤器，其滤网为20～25目（710～590 μm），可有效阻挡杂质，避免泵损坏。

过滤分离器安装有自动排气阀、自动卸压阀、窥视器、活塞式直读压差计、放沉排水阀。自动排气阀、自动卸压阀出口通过窥视器接入集油箱。

加油装置装有60 L集油箱，集油箱上装有液位液温计，便于直接观察油面。集油箱的底部装有泄放阀，便于清洗排油。

过滤分离器和过滤监视器的出口均通过自动回位阀和三通阀连接至闭路取样器，实现在线取样检测。闭路取样器的排放口接入集油箱，实现燃油收集与暂存。

加油装置的所有设备均安装于撬装底座上，撬装底座上带有倾斜的接油盘及泄放口，可收集加油单元使用和维修过程中泄漏的燃油，减少环境污染。真空表、压力表、活塞式直读压差计、窥视器、流量计等仪器仪表的显示面均位于加油装置操作的正面，便于观察。

3 设计原则与方法

对撬装式直升机加油装置进行模块化集成设计时，遵循以下原则：①在收集国内外同类产品资料进行比较分析的基础上，进行创新设计，拥有自主知识产权；②在满足加油工艺质量要求的前提下，尽可能选用体积小、可靠性高的工艺设备；③在满足标准规范的前提下，根据各设备的外形尺寸，集成设计尽可能小的撬装底座；④从人机工程学角度出发，根据各零部件的使用及维护要求，将需要经常维护的设备尽可能放在撬装底座的同一区域，以减少装置的维护空间需求；⑤仪器仪表尽可能正视于操作侧，以便观察。

基于以上设计原则，应用三维仿真设计方法开展撬装式直升机加油装置的设计。加油装置的组成设备分为标准设备和非标准设备，通过模块集成设计将标准设备和非标准设备安装在统一的撬装底座上。对于标准设备，通过油料工艺参数，按照相关标准进行选型，然后绘制出三维模型。对于非标准设备，通过工艺计算、结构设计和强度校核确定设备的相关尺寸，然后进行图纸绘制，并参照图纸进行三维建模。建立所有单体设备模型之后，根据工艺流程，应用Solid Works软件将所有模型组装起来，实现撬装式直升机加油装置的三维仿真，如图1所示。

▲图1 加油装置三维仿真

4 主要技术指标

加油装置外形尺寸为1 920 mm×1 500 mm×1 550 mm，系统工作压力为0.35 MPa，泵组额定流量为225 L/min。加油软管通径为38 mm，长25 m，符合GB/T 10543中的C类要求［11］。接地装置线长25 m，全电阻不大于0.5Ω。过滤分离器精度符合API 1581要求［12］。过滤监视器精度符合EI 1583要求［13］。集油箱容积为60 L，系统工作温度为-20～50℃，计量精度为不低于0.2级。加油枪通径为38 mm，带100目（150 μm）滤网。

5 工作原理

加油装置工作原理如图2所示。

▲图2 加油装置工作原理

6 使用方法

将导静电线从接地装置上拖出，并将其连接至直升机的导静电桩上。操作加油控制箱上卷盘正转按钮，带出加油软管。打开直升机油箱盖，1～2 min后，将加油枪的接地线连接到直升机上，插入加油枪。使加油枪与直升机油箱口裸露的金属部分接触，打开加油枪，并将流量计置零。操作加油控制箱，启动泵组。

加油完毕后，先关停泵组，关闭加油枪，抽出加油枪，并将直升机油箱盖盖好，再将加油枪防尘盖盖上，将加油枪的接地线收回。移走加油软管，并再次检查直升机油箱盖确实盖好，以便可以收回导静电线。操作加油控制箱上的卷盘反转按钮，收回加油软管。

读取流量计实际指示数值，按规定填写加油单，并由相关人员签字确认，将流量计置零。

7 操作注意事项

进行加油操作前，加油员应确认加油装置供电、油料数量，以及接地装置的情况，加油控制箱上的急停按钮应有效。正式加油前，应通过闭路取样器获取经过滤分离器后的油样，目视检查合格后，再用化学测水器检测。如有异常现象，应立即停止加油，查明原因，采取补救措施。

加油过程中，加油员应注意监视加油装置上各种仪表的运行状况，直升机油箱排气孔应无溢油。出现溢油时，应在清理后再加油。检查所有连接处，确保没有明显的油料泄漏。若发现异常现象，应立即停止加油。加油过程中，严禁将流量计调零。

加油结束后，应及时清空过滤分离器及过滤监视器中的沉淀水。

8 日常维护要点

活塞式直读压差计应每6个月检查一次指针的自由运动和正确回零情况。

泵入口前的Y型过滤器，其滤网应每12个月进行检查并清洗。

过滤分离器及过滤监视器的清洗与检查周期不应超过12个月，聚结滤芯更换周期不应超过24个月，分离滤芯应视测试和清洗情况决定是否更换。

当过滤分离器和过滤监视器的压差计在系统额定流量下的压差达到0.1 MPa时，应及时更换滤芯。

流量计、压力表和真空表应由具备法定资质的检定单位进行检定。除使用方另有规定外，检定周期应短于6个月。

每月或加油500 m3后应将安装在加油枪内的滤网拆下，进行检查并清洗。

每周检查一次接地装置的全电阻，电阻值应不大于 0.5 Ω。

如果加油装置停用的时间超过1个月，在再次使用之前，应进行彻底检查、冲洗和测试，确保其处于适用状态。

定期检查集油箱中的燃油液位，当集油箱中的燃油达到一定液位时，应及时泄放。

加油装置接地电阻的检测每年应不少于2次。

9 结束语

所设计的撬装式直升机加油装置适用于船上直升机场、海工直升机平台、表面直升机场的直升机加油，具有较强的实用性和通用性。

试验结果表明，加油装置具有体积小、质量轻、操作简便、无污染等优点，能大大简化操作，并安全、可靠、快速地向直升机补充符合标准要求的油料。

这一加油装置可有效避免加油时燃油的污染，降低了直升机的故障率，减少了维修费用，提高了直升机的完好率，具有较高的经济效益。