綜合物探調(diào)查船AB船設(shè)計對比及改進(jìn)優(yōu)化

蔣烈文

（上海船廠船舶有限公司，上海 202164）

0 引言

上海船廠同時建造的2條綜合物探調(diào)查船（以下簡稱：A船，B船）。兩條船采用了國際同型調(diào)查船先進(jìn)的設(shè)計理念，振動與噪聲實際達(dá)到中國船級社（CCS）二級標(biāo)準(zhǔn)，處于國內(nèi)調(diào)查船舒適度領(lǐng)先水平。2條船的詳細(xì)設(shè)計單位均投入了極大的精力，上海船廠在后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計優(yōu)化以及生產(chǎn)設(shè)計方面也做了相當(dāng)大的努力與改進(jìn)。上海船廠之前也為中石油、中石化和中海油相繼造過4艘類似的物探調(diào)查船，經(jīng)驗豐富。對于物探船舶，空調(diào)通風(fēng)專業(yè)的技術(shù)難點不在物探方面，而在于因物探船的空間狹小但舒適性要求高，且很多房間都要做精裝修，這要求空調(diào)通風(fēng)設(shè)計不僅震動與噪聲小，而且要自動化程度高，還要盡量美觀?，F(xiàn)通過總結(jié)A/B船的設(shè)計經(jīng)驗以及對2條船的設(shè)計進(jìn)行對比，取長補(bǔ)短，希望對今后類似船舶的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計有參考和借鑒作用。

1 減振降噪措施

關(guān)于振動與噪聲的控制，除了按照相關(guān)的經(jīng)驗和計算公式采取宏觀方面的措施外，在具體的生產(chǎn)設(shè)計中，還需要在細(xì)節(jié)方面采取多種優(yōu)化，以達(dá)到事半功倍的效果。下面就船廠在生產(chǎn)設(shè)計過程中及產(chǎn)品的選型中所做的優(yōu)化措施一一進(jìn)行列舉。

1.1 螺旋風(fēng)管三通的優(yōu)化

因本船空間狹小，且振動與噪聲要求高，故風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和靜壓參數(shù)的選取均只放有很小的余量。在各專業(yè)綜合平衡時，而為了給其他設(shè)備如電纜托架等騰出安裝空間，風(fēng)管的走向會有很多的拐彎。風(fēng)管拐彎對抽風(fēng)的影響相對小一點，因為抽風(fēng)是順勢而為，抽風(fēng)機(jī)在排風(fēng)口形成負(fù)壓之后，室內(nèi)空氣就會像從高處往低處降落一樣充滿勢能而流向負(fù)壓處，最后排出室外；但風(fēng)管上過多的彎頭對送風(fēng)的影響會更明顯，如果彎頭拐角過急，高速流動的空氣就會被彎頭內(nèi)壁彈回，形成很大的風(fēng)阻。故為了減小風(fēng)管的阻力，風(fēng)管的走向須盡量光順，盡量避免急轉(zhuǎn)彎，見圖1。

圖1 螺旋風(fēng)管三通的優(yōu)化

1.2 風(fēng)管消音器的應(yīng)用

目前行業(yè)內(nèi)所使用的風(fēng)管消音器，均是由雙層鋼板夾消音棉構(gòu)成，見圖2。內(nèi)層鋼板為不銹鋼孔板（夾層內(nèi)容易積聚水分導(dǎo)致鋼板過快腐蝕，故內(nèi)層孔板最好選用不銹鋼材質(zhì)），消音棉選取玻璃絲棉（玻璃絲棉比巖棉的消音效果好）。另外，消音器布置在盡量靠近風(fēng)口處，這樣可使消音效果達(dá)到最佳。

圖2 風(fēng)管消音器

1.3 帶靜壓箱格柵的應(yīng)用

對于會議室、醫(yī)務(wù)室等噪聲要求特別高的房間；其送風(fēng)格柵或排風(fēng)格柵最好帶靜壓箱，靜壓箱的構(gòu)造與風(fēng)管消音器相同，其作用為是穩(wěn)壓、降低風(fēng)速、降低噪聲，見圖3。

1.4 管道風(fēng)機(jī)的應(yīng)用

相同風(fēng)量和靜壓參數(shù)的管道風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)中，管道風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲最低（但管道風(fēng)機(jī)相對比較昂貴）。一般綜合會議室、健身房等房間的機(jī)械抽風(fēng)使用管道風(fēng)機(jī)，見圖4。

圖3 帶靜壓箱格柵

圖4 綜合會議室機(jī)械通風(fēng)布置圖

1.5 帶消音箱離心風(fēng)機(jī)的應(yīng)用

為了降低風(fēng)機(jī)本身的噪聲，也可以在風(fēng)機(jī)外面再安裝一個消音箱，如圖5所示。

圖5 帶消音箱離心風(fēng)機(jī)

1.6 空調(diào)回風(fēng)格柵布置的優(yōu)化

在采取各種針對通風(fēng)的降噪措施之后仍不能達(dá)到要求的水平，對于抽風(fēng)系統(tǒng)，則可以將風(fēng)柵盡量布置在房間的角落（見圖4）。盡量布置在船員不易感覺到的地方，見圖6。

圖6 空調(diào)回風(fēng)格柵的優(yōu)化

1.7 機(jī)器處所的減震降噪措施

空調(diào)冷水機(jī)組或者壓縮冷凝機(jī)組的冷卻水進(jìn)出口設(shè)置橡皮軟管，艙壁上敷設(shè)阻尼等等。

2 A/B兩船的設(shè)計優(yōu)缺點比較

由于兩條船由不同的研究所設(shè)計，相比較之下各有其優(yōu)點以及不足。下面以幾個典型案例進(jìn)行說明。

2.1 上建艏部橫艙壁上通風(fēng)裝置的布置

由于空間限制，A/B船均有機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)裝置布置在上建艏部橫艙壁上。A船采用的是百葉窗，但船舶在航行過程中會有風(fēng)阻，導(dǎo)致排風(fēng)不暢，且雨水容易從百葉窗飄進(jìn)艙室內(nèi)；而B船選用的外開式菌型通風(fēng)筒，巧妙的避開了風(fēng)阻和雨水；詳情見圖7。

圖7 艏部橫艙壁通風(fēng)裝置比較

2.2 變風(fēng)量布風(fēng)器

對于居住艙室的空調(diào)送風(fēng)，A/B船均采用先進(jìn)的變風(fēng)量系統(tǒng)：溫度傳感器感應(yīng)房間溫度，變風(fēng)量控制器（PLC）對布風(fēng)器的風(fēng)量自動進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而位置房間溫度不變[1]。A船的布風(fēng)器和變風(fēng)量控制器分離是分開的，變風(fēng)量控制器安裝在走廊，避開了房間的精裝修升高吊頂；B船的變風(fēng)量控制器集成在布風(fēng)器里面，不利于房間的精裝修。因為變風(fēng)量控制器屬于電氣設(shè)備，將來需要維修，故在變風(fēng)量控制器處需要設(shè)置檢修門（見圖8）。布風(fēng)器1處的檢修門與升高吊頂邊緣已干涉；精裝修房間的升高吊頂不同于普通的天花板，升高吊頂通常是做成一整塊然后再安裝上去，其材質(zhì)也不允許在上面開檢修門；更為重要的是，精裝修房間裝設(shè)檢修門會破壞整體的裝修效果！

圖8 變風(fēng)量布風(fēng)器布置比較

2.3 駕駛室柜機(jī)

目前越來越多的船東希望將駕駛室的玻璃窗設(shè)計成360°全視野，這就要求駕駛室靠窗布置的柜子等全部低于玻璃窗，但駕駛室柜式空調(diào)一般是落地式的，且高度約2 m。最終A船還是選用落地式柜機(jī)，B船則想辦法改變柜機(jī)的構(gòu)造，使得柜機(jī)能安裝在天花板內(nèi)，駕駛室 360°全視野得以徹底實現(xiàn)（見圖9）。

圖9 駕駛室柜機(jī)比較

2.4 駕駛室側(cè)壁式布風(fēng)器

一般駕駛室布風(fēng)器的數(shù)量會特別多，并布滿整個天花板。為了緩解天花板布置的壓力，B船將駕駛室一半布風(fēng)器布置在側(cè)壁上，既美觀，又優(yōu)化了整個房間的氣流組織。這個設(shè)計的前提是駕駛室有升高地板，空調(diào)送風(fēng)螺旋風(fēng)管可以在升高地板內(nèi)布置，這也極大的緩解了天花板內(nèi)管系布置的壓力（見圖9）。

2.5 廚房機(jī)械送風(fēng)

廚房通風(fēng)設(shè)計屬于冷空通設(shè)計中非常重要的一部分。由于實船上的空間限制，A/B船采取了不同的機(jī)械送風(fēng)方式。A船的廚房機(jī)械送風(fēng)設(shè)計的比較簡單，一根直風(fēng)管上開1個大風(fēng)口，B船的廚房送風(fēng)管繞集氣罩布置一圈，風(fēng)管上開多個小風(fēng)口。B船的機(jī)械送風(fēng)雖然線路長，但剛好可以消耗掉風(fēng)管內(nèi)的噪聲，且多個小風(fēng)口的布置也使廚房的通風(fēng)相當(dāng)均勻，很好的避免了油煙味的集聚（見圖10）。

圖10 廚房機(jī)械送風(fēng)比較

2.6 水冷空調(diào)柜機(jī)和風(fēng)冷空調(diào)柜機(jī)的應(yīng)用

A/B船的居住艙室和工作艙室都非常多，為了給船員和科學(xué)家提供舒適的居住環(huán)境和工作環(huán)境，2條船上除了先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)外，還在許多房間設(shè)計了柜式空調(diào)作為中央空調(diào)的輔助和備用?？赡懿煌胤降拇瑬|的喜好不一樣，A船的大多數(shù)柜機(jī)選用風(fēng)冷式，B船的大多數(shù)柜機(jī)選用水冷式。風(fēng)冷柜式空調(diào)太多的話，室外機(jī)的散熱容易出問題，因為A/B船空間狹小，室外機(jī)只能見縫插針的布置在角落里，這樣容易導(dǎo)致熱量聚集無法擴(kuò)散，水冷柜式空調(diào)太多的話，會加大中央冷卻器和低溫冷卻淡水泵的負(fù)荷，在夏季高峰期時，個別水冷柜式空調(diào)可能會因為缺水而出現(xiàn)報警并自動停止工作。目前需把握好的原則有：1）精裝修房間盡量用風(fēng)冷式柜式空調(diào)，因為風(fēng)機(jī)盤管嵌入天花板安裝，不影響美觀；2）位置高的房間盡量用風(fēng)冷式柜式空調(diào)，因為若選用水冷柜式空調(diào)，位置越高，對冷卻水泵的揚程要求越高[2]。其他房間如何選用需根據(jù)船舶的實際情況具體決定。

3 今后的改進(jìn)

雖然A/B船的設(shè)計比之前建造的類似船舶有很大進(jìn)步，但還是有許多有待改善和優(yōu)化的地方。

3.1 百葉窗形式的選取

A/B船的百葉窗均按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CB/T 749—1997[3]，采用的是角鋼圍壁形式，前文多次提到機(jī)械通風(fēng)的百葉窗與靜壓箱相連，因為靜壓箱的阻擋，導(dǎo)致百葉窗角鋼圍壁的內(nèi)圈很難燒電焊。在優(yōu)化百葉窗形式時，將百葉窗的角鋼圍壁改成扁鐵圍壁，這樣內(nèi)圈的施焊就容易了（見圖11）。不過同等尺寸的扁鐵圍壁百葉窗比角鋼圍壁百葉窗的凈通風(fēng)面積小，若選擇扁鐵圍壁百葉窗，可將百葉窗的尺寸適當(dāng)放大。

圖11 百葉窗形式的選取

3.2 機(jī)房柜式空調(diào)送風(fēng)

關(guān)于機(jī)房的空調(diào)送風(fēng)，A/B船可以有更好的改進(jìn)（見圖12）。機(jī)房柜式空調(diào)布置在機(jī)房的下一層甲板，空調(diào)送風(fēng)管做成升高地板形式，并在升高地板上開風(fēng)口，往上吹風(fēng)。這樣設(shè)計最大的缺點是風(fēng)口直接開在地板上，雜物極易從風(fēng)口掉進(jìn)風(fēng)道內(nèi)。若能將開在地板上的風(fēng)口改到底部側(cè)壁上，從側(cè)面出風(fēng)，則將是機(jī)房空調(diào)送風(fēng)的一大改進(jìn)。

4 結(jié)論

空調(diào)通風(fēng)設(shè)計在今后的船舶設(shè)計中會越來越受到重視，船東船檢對這方面的要求會越來越高。為了風(fēng)管的布置方便，今后空調(diào)通風(fēng)設(shè)計人員必須更早的介入總布置圖的設(shè)計中，及時提出對艙室布置的意見。另外，今后設(shè)備機(jī)電一體化，自動化程度會越來越高，原理會越來越復(fù)雜，各種各樣新的產(chǎn)品層出不窮，作為設(shè)計人員，唯有不斷更新知識、積累經(jīng)驗，方能在今后為公司打造品牌效應(yīng)、節(jié)省成本方面做出貢獻(xiàn)。

圖12 機(jī)房柜式空調(diào)送風(fēng)方案