長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船的研制

孫昌林，鳳岳良

(1.長(zhǎng)江南京航道局鎮(zhèn)江航道管理處，江蘇鎮(zhèn)江212004;2.中國(guó)船級(jí)社江陰辦事處，江蘇江陰214431)

0 引言

南京以下大部分河段，自然水深一般能達(dá)到10 m以上，是長(zhǎng)江航運(yùn)的黃金水道。自2011年3月起，由交通運(yùn)輸部與江蘇省共同建設(shè)長(zhǎng)江下游12.5 m深水航道，并將于2015年延伸到南京。深水航道的逐步建成并延伸導(dǎo)致大型浮標(biāo)的數(shù)量不斷增加，其維護(hù)的工作量也日益增大。為適應(yīng)航道發(fā)展的需要，長(zhǎng)江航道局已于多年前開(kāi)展了長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船的研制工作。

1 總體設(shè)計(jì)

長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船主要任務(wù)是滿(mǎn)足長(zhǎng)江南京航道以下大型航標(biāo)的設(shè)置、日常維護(hù)、檢查修理、調(diào)整更換等工作。本船作業(yè)對(duì)象主要為2.4 m和3.05 m航標(biāo)，考慮到浮標(biāo)破損進(jìn)水，確定吊機(jī)的最大起重量為12 t。在首制船方案論證階段，為兼顧起重作業(yè)穩(wěn)性和航速，使設(shè)計(jì)最為經(jīng)濟(jì)，對(duì)一系列尺度及其對(duì)應(yīng)的方形系數(shù)允許范圍內(nèi)分別計(jì)算了初穩(wěn)性和航速，以確定最佳尺度。

首制船于2007年建造完工并交付使用。在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)仍存在一些問(wèn)題，特別是對(duì)3.05 m航標(biāo)作業(yè)時(shí)，船舶橫傾的角度偏大。在后續(xù)船“寧道標(biāo)002”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為本船)研制過(guò)程中，對(duì)船寬和航速要求分別進(jìn)行了調(diào)整。

1.1 主要尺度

1.2 總體布置

本船的總布置圖如圖1所示。

具體布置為主甲板以下:艉至 Fr4，距基線4.4 m以下為壓載水艙;距基線4.4 m以上為舵機(jī)艙。Fr4至Fr18，距中2.6 m兩舷為壓載水艙;中部Fr4至 Fr10為淡水艙;Fr12至 Fr18中部距基線3.8 m以上為生活污水艙;Fr12至Fr18中部距基線3.8 m以下為艉軸艙。

Fr18至Fr45為機(jī)艙，距基線0.9 m以下為雙層底，設(shè)有污油水艙、滑油艙、污油艙、壓載水艙;距基線3.8 m以上為機(jī)艙平臺(tái)，設(shè)有日用燃油艙、備品間、污水處理間、壓縮空氣房、電工間、監(jiān)視室。

Fr45至Fr62距基線0.9 m以下為雙層底，設(shè)有壓載水艙;0.9 m至3.8 m設(shè)有燃油艙和調(diào)載水艙; 3.8 m至主甲板設(shè)有空調(diào)間、被服間、工具間、儲(chǔ)物間。Fr62至Fr85，距基線1.3 m以下為雙層底，設(shè)有壓載水艙;1.3 m至主甲板為儲(chǔ)物艙。Fr85至Fr94為淡水艙;Fr94至Fr104，距基線3.8 m以下為首側(cè)推艙;3.8 m至主甲板為液壓泵間。Fr104至艏，為艏?jí)狠d艙。

主甲板以上設(shè)有3層甲板室:

一層:艉樓甲板下設(shè)糧食庫(kù)、廚房、餐廳(可供20人同時(shí)就餐)、健身房、圖書(shū)室、資料室、廁所、浴室、更衣間、休息室各1間，2個(gè)單人間，6個(gè)雙人間，梯道下設(shè)1間雜物間。

二層:駕駛甲板下設(shè)CO2室、風(fēng)機(jī)間、蓄電池室、維修間、船長(zhǎng)室、輪機(jī)長(zhǎng)室、廁所、浴室各1間，4個(gè)單人間。

三層:羅經(jīng)甲板下設(shè)會(huì)議室、廁所、駕駛室、海圖室各1間。

Fr54至Fr99主甲板上設(shè)有1臺(tái)全液壓伸縮式起重機(jī)，1只沉石絞盤(pán)，2臺(tái)電動(dòng)儲(chǔ)纜絞車(chē)，6只浮鼓航標(biāo)。

Fr99至艏設(shè)艏樓甲板，艏樓甲板下設(shè)油漆間、航標(biāo)器材間、航標(biāo)燈器間、電焊機(jī)間、儲(chǔ)物間各1間。艏樓甲板上設(shè)有錨機(jī)等錨泊、系泊設(shè)備。

本船滿(mǎn)載時(shí)在甲板和航標(biāo)艙內(nèi)可裝2.4 m航標(biāo)5只，3.05 m航標(biāo)6只，包括沉石及航標(biāo)錨鏈共11套，合計(jì)裝載約200 t。由于上層建筑較大，作業(yè)時(shí)為了保持較小的橫傾，考慮了較多的壓載水，同時(shí)考慮到船東可能會(huì)存放較多的備品備件，所以在載重量方面留有一定的裕量。

本船采用2臺(tái)1 250 kW的主機(jī)，在設(shè)計(jì)吃水約4.0 m時(shí)，風(fēng)力不大于蒲氏3級(jí)，深靜水試航航速約13.54 kn。本船選用雙定距螺旋槳，左右旋各一，直徑2.2 m，由柴油機(jī)經(jīng)減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)。設(shè)可調(diào)螺距首側(cè)向推進(jìn)器1套，電機(jī)功率為180 kW。本船當(dāng)經(jīng)濟(jì)航速為12 kn時(shí)，續(xù)航力約達(dá)到2 500 n mile。糧食及淡水的裝載可以滿(mǎn)足自持力20 d的要求。

2 結(jié)構(gòu)

全船采用橫骨架式結(jié)構(gòu)。底部結(jié)構(gòu)，艉至Fr18區(qū)域?yàn)閱蔚讬M骨架式結(jié)構(gòu)，F(xiàn)r18至Fr94區(qū)域?yàn)闄M骨架式雙層底結(jié)構(gòu)，F(xiàn)r94至艏部區(qū)域?yàn)閱蔚讬M骨架式結(jié)構(gòu)。舷側(cè)采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，貨艙區(qū)域設(shè)舷側(cè)縱桁。各層甲板及平臺(tái)均采用橫骨架式結(jié)構(gòu)。本船采用鋼板焊接舭龍骨，舭龍骨通過(guò)焊接在船殼板上的扁鋼與船體相連。舭龍骨邊緣用圓鋼加強(qiáng)。全船液艙設(shè)置船底放泄螺塞，螺塞材料為防酸不銹鋼材質(zhì)。中部舷側(cè)作業(yè)區(qū)域設(shè)置較大的護(hù)舷材。

3 舾裝

采用雙流線型懸掛式平衡舵，舵機(jī)艙內(nèi)設(shè)置1臺(tái)100 kN·m電動(dòng)液壓舵機(jī)，轉(zhuǎn)舵時(shí)間不超過(guò)20 s。

本船配1 920 kg斯貝克錨3只，2只收藏在艏部?jī)蓚?cè)的錨穴內(nèi)，1只放在航標(biāo)艙內(nèi)作為備用錨。艏樓甲板上配2臺(tái)單側(cè)式帶副卷筒的液壓起錨機(jī)，左右對(duì)稱(chēng)布置。在艉樓甲板尾部配30 kN電動(dòng)系纜絞盤(pán)1臺(tái)。本船定員為20人，因工作需要，駕駛甲板尾部左舷配備1艘6.5 m玻璃鋼機(jī)動(dòng)工作艇。機(jī)艙內(nèi)走道和舵機(jī)艙之間以及底艙機(jī)艙和艉軸艙之間設(shè)700 mm×1 400 mm液壓滑動(dòng)式水密門(mén)。該型門(mén)可在門(mén)的兩側(cè)操縱關(guān)閉，并可在駕駛室遙控關(guān)閉。

敷設(shè)絕緣時(shí)緊貼甲板或圍壁，當(dāng)遇到梁、縱桁、肋骨時(shí)防火絕緣敷設(shè)與甲板或圍壁同樣厚度的絕緣，隔音隔熱絕緣敷設(shè)25 mm厚，以遮蔽熱橋。

圖1 長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船總布置圖

需要減噪降振的部位可增加浮動(dòng)耐火甲板敷料，駕駛室、監(jiān)視室等控制臺(tái)前鋪1 m寬防靜電橡膠地毯。廚房?jī)?nèi)地面做150 mm寬排水溝，其余潮濕房間均設(shè)有地漏。

風(fēng)雨密鋼質(zhì)門(mén)配門(mén)鉤、防碰柱、搭扣掛鎖。梯道、廁所、浴室、機(jī)艙、走道二道門(mén)等處的防火門(mén)要設(shè)自閉器。門(mén)檻高度要滿(mǎn)足規(guī)范要求，門(mén)檻上包復(fù)不銹鋼板，大于400 mm高的門(mén)檻要設(shè)踏步。上方無(wú)遮掩的居住艙室門(mén)設(shè)眉毛板，B級(jí)住艙及公共處所防火門(mén)帶逃生孔及通風(fēng)柵。

走道凈寬約為1 m。生活區(qū)走道內(nèi)一邊設(shè)風(fēng)暴扶手，高度為1 m。扶手采用木質(zhì)，扶手座為不銹鋼。按規(guī)范要求在需要位置設(shè)置脫險(xiǎn)通道標(biāo)志及指示牌警告牌。居住艙室的椅子配防浪鉤，并在地面相應(yīng)位置設(shè)眼環(huán)。

4 輪機(jī)及起重設(shè)備

主推進(jìn)系統(tǒng)為雙機(jī)雙槳，主推進(jìn)柴油機(jī)為2臺(tái)船用柴油機(jī)，通過(guò)高彈聯(lián)軸器、帶正倒車(chē)及離合功能并能承受推力的減速齒輪箱，驅(qū)動(dòng)定距螺旋槳。機(jī)旁能操作主機(jī)的啟、停，并能手動(dòng)控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，駕駛室通過(guò)遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主機(jī)的調(diào)速及應(yīng)急停車(chē)。機(jī)艙監(jiān)視室能對(duì)主要設(shè)備采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行顯示及報(bào)警。

本船設(shè)有3臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。在航行、作業(yè)工況及進(jìn)出港時(shí)使用2臺(tái)發(fā)電機(jī)組，另外1臺(tái)作為備用柴油發(fā)電機(jī)組，停泊時(shí)使用1臺(tái)發(fā)電機(jī)組。主推進(jìn)柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)組柴油機(jī)均需滿(mǎn)足IMO有關(guān)NOx的排放要求，且應(yīng)提供相應(yīng)證書(shū)及排放手冊(cè)(技術(shù)案卷)。本船設(shè)置1臺(tái)燃油熱水鍋爐，供空調(diào)及必要時(shí)的機(jī)艙采暖等使用。除機(jī)帶泵外，其余所有的動(dòng)力泵均有船用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

航標(biāo)作業(yè)設(shè)備主要能完成套標(biāo)、起標(biāo)、布標(biāo)、裝標(biāo)，主要設(shè)備分別敘述如下:

(1)航標(biāo)起重機(jī)1臺(tái)，為全液壓伸縮式起重機(jī)(單級(jí)伸縮)，吊臂長(zhǎng)度全縮回時(shí)為13 m，全伸時(shí)為20 m;安全工作負(fù)載為13 t×16 m或10 t×20 m，最大工作半徑為20 m，最小工作半徑為2.5 m;起升速度為0～12 m/min，回轉(zhuǎn)速度為0～0.7 r/min;平均變幅時(shí)間為90 s，平均伸縮時(shí)間為140 s;起升高度為30 m，回轉(zhuǎn)范圍～270°(有限位)，最大允許傾角(橫/縱)5°/2°;電制380 V/50 Hz。起重機(jī)符合船級(jí)社規(guī)范，起重、回轉(zhuǎn)、伸縮和變幅動(dòng)作均帶有自動(dòng)保護(hù)裝置，并可實(shí)現(xiàn)兩兩動(dòng)作。起重機(jī)配1個(gè)可移動(dòng)式擱架，以方便作業(yè)。

(2)200 kN沉石絞盤(pán)1臺(tái)，額定拉力為80 kN，最大拉力為 200 kN，工作速度為 0～12 m/min (80 kN時(shí))和0～5 m/min(200 kN時(shí))，絞盤(pán)直徑為750 mm，液壓馬達(dá)流量為185 L/min。

(3)3 kN電動(dòng)儲(chǔ)纜絞車(chē)1臺(tái)，其額定拉力為3 kN(第1層)，公稱(chēng)速度為12 m/min(第1層)，滾筒直徑為576 mm，滾筒長(zhǎng)為650 mm，鋼索直徑為Φ28 mm，滾筒容繩量為200 m(5層)，電機(jī)功率為2.2 kW，絞車(chē)向下出繩并帶自動(dòng)排纜裝置，電機(jī)使用變頻電機(jī)。

(4)3 t電動(dòng)葫蘆2臺(tái)，起重量為3 t，起升高度為9 m，起升速度為8 m/min，額定功率為4.5 kW，額定電流為10 A，額定電壓為380 V。

(5)液壓系統(tǒng)總成1套，包含液壓泵站、電控箱、閥件、控制臺(tái)等。

(6)導(dǎo)向滾柱總成，用于電動(dòng)絞車(chē)與沉石絞盤(pán)間的導(dǎo)向。滾柱外徑為159 mm，長(zhǎng)度約為460 mm。

5 主要電氣設(shè)備

電源裝置包括3臺(tái)250 kW主發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、岸電箱、變壓器、逆變器。配電系統(tǒng)包括主配電板、蓄電池充放電裝置、各類(lèi)分電箱。報(bào)警設(shè)備包括機(jī)器故障監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、CO2釋放報(bào)警系統(tǒng)、水密門(mén)報(bào)警系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、通用報(bào)警系統(tǒng)。

無(wú)線電通訊設(shè)備包括甚高頻電話、自動(dòng)識(shí)別儀、便攜式甚高頻電話、雷達(dá)應(yīng)答器、應(yīng)急無(wú)線電示位標(biāo)。

船內(nèi)通訊設(shè)備包括輪機(jī)員呼叫、聲力電話、廣播、舵角指示器、主機(jī)傳令鐘等系統(tǒng)。

助航設(shè)備包括雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航儀、航行告警接收機(jī)、電羅經(jīng)、測(cè)深儀、計(jì)程儀、氣象傳真接收機(jī)、氣象儀、磁羅經(jīng)、霧笛、旋轉(zhuǎn)視窗、雨刮器、視頻監(jiān)控、航標(biāo)信息化管理等系統(tǒng)。

監(jiān)控臺(tái)包括機(jī)艙監(jiān)控臺(tái)、駕駛室控制臺(tái)。

6 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船的研制歷經(jīng)多年，首制船由于設(shè)計(jì)建造的時(shí)間稍早，已不能完全適應(yīng)航道發(fā)展的需要。續(xù)造船“寧道標(biāo)002”進(jìn)行了較多的改進(jìn)，已建造完成并投入使用一段時(shí)間，用戶(hù)反映使用效果較好，能滿(mǎn)足航標(biāo)作業(yè)的需求。該船已被長(zhǎng)江南京航道局推選為長(zhǎng)江下游大型航標(biāo)工作船的標(biāo)準(zhǔn)船型。