李嘉政(青海民族大學(xué),青海西寧810000 )

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內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)

李嘉政
(青海民族大學(xué),青海西寧810000 )

摘要：為保證內(nèi)河淺水航道航行船舶的航速，就要對(duì)其動(dòng)力推進(jìn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證船舶的正常運(yùn)行，確保船舶的航行安全。對(duì)內(nèi)河淺水航道航行船舶進(jìn)動(dòng)力推進(jìn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須保證船舶的動(dòng)力推進(jìn)裝置具備性能良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占有空間小等特點(diǎn)，同時(shí)，還要具備對(duì)船舶發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合理配置、分布的特征。本文就從內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)的方面進(jìn)行研究分析，希望能夠?qū)ζ鋭?dòng)力推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)提供幫助。

關(guān)鍵詞：內(nèi)河淺水航道;航行船舶;動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì);船舶航速

我國(guó)的內(nèi)河流與眾多，由于各個(gè)內(nèi)河流域的航道水文條件都不盡相同，因此，其船舶的航行速度也不同。但是，內(nèi)河流域的淺水航道因?yàn)樽陨淼乃奶攸c(diǎn)，對(duì)船舶推動(dòng)裝置的要求就更高，如果船舶在航行中遇到天氣條件不好的狀況，那么航道的航行條件就更復(fù)雜。由于內(nèi)河淺水航道的水文特點(diǎn)，因此，其中的航行船舶體積都比較小，因此，在進(jìn)行船舶推動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，要從船舶的整體方面進(jìn)行考慮。

1內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)的意義

隨著我國(guó)船舶制造業(yè)的快速發(fā)展，內(nèi)河淺水航道的航行速度也在不斷提高，但是，由于內(nèi)河淺水航道具有內(nèi)河河道寬度不夠，水面和河底距離較短的特點(diǎn)，因此，內(nèi)河航道經(jīng)常會(huì)發(fā)生船舶淺水現(xiàn)象。在內(nèi)河淺水航道的某些區(qū)域，甚至?xí)l(fā)生船舶及其損害事故，基于這些原因，進(jìn)行內(nèi)河航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)，就顯得非常重要。以額爾古納河到恩和哈達(dá)之間的內(nèi)和淺水航道為例，這個(gè)航道全長(zhǎng)950km，航道中水深最淺處為0.6m，屬于航道類型中的VI級(jí)航道，因此，對(duì)于這個(gè)航道的維護(hù)、疏浚等管理工作，水運(yùn)部門(mén)已經(jīng)購(gòu)置了多艘船舶進(jìn)行工作，并且購(gòu)置、建造了航道維護(hù)工程船舶，利用這些工程船舶來(lái)進(jìn)行航道作業(yè)。但是，在內(nèi)河淺水航道航行時(shí)，船舶的拖輪會(huì)受到航道條件的嚴(yán)重影響，影響船舶的航行速度，因此，對(duì)內(nèi)河淺水航道航行的船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)意義非常重大。

2內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力裝置運(yùn)行狀況

內(nèi)河淺水航道的一些航行區(qū)域的自然水位、泥沙等情況對(duì)航行不利，要求船舶在航行過(guò)程中對(duì)航行條件有較好的適應(yīng)能力，能夠在內(nèi)河淺水航道航行中實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)、拖帶、拖拽等目的。

2.1輔助作業(yè)船動(dòng)力裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船在吃水1.0m的情況下，船舶能夠獲得最大的推動(dòng)力，在這一情況下航行速度最快。船舶的排水量在1000t左右時(shí)，其拖帶的排水量也為1000t左右，我們最常見(jiàn)的就是挖沙船。內(nèi)河淺水航道的輔助作業(yè)船舶在托在浮船塢或者駁船調(diào)遣等機(jī)器進(jìn)行運(yùn)輸工作時(shí)，在吃水0.7m的情況下，可以通過(guò)港內(nèi)作業(yè)實(shí)現(xiàn)排水的目的，排水量大約在120t左右，這種輔助作業(yè)船有工作船、空駁船等，這些船舶可以進(jìn)行內(nèi)移作業(yè)，實(shí)現(xiàn)船舶的運(yùn)行目的。

2.2拖帶船動(dòng)力推進(jìn)裝置運(yùn)行現(xiàn)狀

內(nèi)河淺水航道的拖帶船的航速被定為6km/h，這種船舶是內(nèi)河淺水航道航行船舶中較為經(jīng)濟(jì)的一種，通過(guò)對(duì)這種船舶的阻力計(jì)算，它在運(yùn)行過(guò)程中的總功率在320kw至360kw之間，因此，我們可以推算出船舶在進(jìn)行自由航行時(shí)的航速可以大于18km/h。以額爾古納航道為例，它的全里程為949km，所以，拖帶船在吃水0.9m情況下，能夠持續(xù)航行1000km，這種船舶在額爾古納航道中的自持力為7天。如果在吃水0.7m的情況下，進(jìn)行港內(nèi)作業(yè)，它能夠持續(xù)航行500km，自持力為3天。

2.3船舶的動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)要求

內(nèi)河淺水航道航行船舶的動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)要求，要根據(jù)具體的內(nèi)河航道來(lái)分析，主要的考慮因素包括船舶結(jié)構(gòu)，機(jī)電設(shè)備，排水量、穩(wěn)定性、人員數(shù)量空間等因素。

3.內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)

3.1船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計(jì)算

對(duì)于船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置種螺旋槳的功率消耗計(jì)算方法，主要有以下幾個(gè)步驟：①先對(duì)螺旋槳的直徑進(jìn)行限定，限定值為1200mm；②對(duì)船舶航速進(jìn)行確定，確定航速為13.Okn；③在系柱推力總共為26t時(shí)，船舶的航速就為4kn，這種情況下的船舶排水量為305t；④這時(shí)就可以計(jì)算出船舶螺旋槳的軸功率高于276kW。

3.2船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)的考慮要素

根據(jù)內(nèi)河淺水航道的維護(hù)特點(diǎn)，要求巷道的維護(hù)疏浚船舶數(shù)量不要太多，一艘船舶對(duì)航道的維護(hù)疏浚效果最好，所以為了實(shí)現(xiàn)航道維護(hù)疏浚工作目的，要采用大型的耙吸挖泥船。目前，超大型耙吸挖泥船一般都在14萬(wàn)畝以上，這樣的船舶船長(zhǎng)一般為150m到210 m之間，吃水情況一般維持在10.3m到16 m之間，因此這種船舶的體積較大，因此，船舶得到動(dòng)力推進(jìn)裝置對(duì)船舶本身的操縱性的影響非常大，所以推力推進(jìn)裝置在大型的耙吸挖泥船上的運(yùn)用非常重要，是對(duì)船舶作業(yè)的影響非常大。而一般在0. 5萬(wàn)畝到13萬(wàn)畝之間的耙吸挖泥船，它的體積和和疏浚性能等方面都比較良好，適合長(zhǎng)時(shí)間在內(nèi)河淺水航道中航行、作業(yè)。下表是典型耙吸挖泥船的主要數(shù)據(jù)和各種影響因素：

表1典型耙吸挖泥船主要數(shù)據(jù)和影響因素

3. 3內(nèi)河淺水航道船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)功率

內(nèi)河淺水航道船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置的功率設(shè)計(jì)，要根據(jù)航道船舶的使用情況進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。對(duì)我國(guó)內(nèi)河淺水航道中的船舶進(jìn)行綜合分析，如果船舶拖帶的排水量1000t，這時(shí)船舶的航行速度大約為6km，船舶的航速航行需要3.5t以上的系柱推動(dòng)力，如果在較深水區(qū)域的航道區(qū)域，內(nèi)河淺水航道船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)功率約為220kw。目前船舶的推進(jìn)方式大多采用的是LT型推進(jìn)系統(tǒng)，這種LT型推進(jìn)系統(tǒng)是依靠電力來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的，主要包括發(fā)電機(jī)組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、以及LT型推進(jìn)裝置，這些部分組成了船舶的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。船舶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與LT型推進(jìn)器之間通過(guò)結(jié)合組成一個(gè)整體，而發(fā)電機(jī)組與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間，需要通過(guò)電源聯(lián)接，來(lái)為船舶提供能源。圖1是船舶推進(jìn)發(fā)電機(jī)組設(shè)在舫部燈推進(jìn)器設(shè)在艉部，主要是對(duì)LT型推進(jìn)裝置系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是動(dòng)力裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。

圖1拖輪LT型推進(jìn)系統(tǒng)圖

圖2機(jī)艙動(dòng)艉力裝置系統(tǒng)

4結(jié)束語(yǔ)

綜合上所述，要對(duì)內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，就要從內(nèi)河航道的具體情況、船舶運(yùn)行狀況、船舶各方面的配置等方面進(jìn)行考慮。要實(shí)現(xiàn)內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置的螺旋槳的功率、和各個(gè)機(jī)組功率最優(yōu)的目的，保證內(nèi)河淺水航道航行船舶動(dòng)力推進(jìn)裝置，為船舶航提供動(dòng)力。

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DOI編碼：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.01.020

中圖分類號(hào)：U662.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006－7973（2016）01－0063－02