内河浅水航道航行船舶动力推进装置设计

2016-03-18 03:58李嘉政青海民族大学青海西宁810000

中国水运 2016年1期

李嘉政(青海民族大学,青海西宁810000 )

内河浅水航道航行船舶动力推进装置设计

李嘉政
(青海民族大学,青海西宁810000 )

摘要：为保证内河浅水航道航行船舶的航速，就要对其动力推进装置进行优化设计，保证船舶的正常运行，确保船舶的航行安全。对内河浅水航道航行船舶进动力推进装置进行优化设计，必须保证船舶的动力推进装置具备性能良好、结构简单、占有空间小等特点，同时，还要具备对船舶发电机组进行合理配置、分布的特征。本文就从内河浅水航道航行船舶动力推进装置设计的方面进行研究分析，希望能够对其动力推进装置的设计提供帮助。

关键词：内河浅水航道;航行船舶;动力推进装置设计;船舶航速

我国的内河流与众多，由于各个内河流域的航道水文条件都不尽相同，因此，其船舶的航行速度也不同。但是，内河流域的浅水航道因为自身的水文特点，对船舶推动装置的要求就更高，如果船舶在航行中遇到天气条件不好的状况，那么航道的航行条件就更复杂。由于内河浅水航道的水文特点，因此，其中的航行船舶体积都比较小，因此，在进行船舶推动装置设计时，要从船舶的整体方面进行考虑。

1内河浅水航道航行船舶动力推进装置设计的意义

随着我国船舶制造业的快速发展，内河浅水航道的航行速度也在不断提高，但是，由于内河浅水航道具有内河河道宽度不够，水面和河底距离较短的特点，因此，内河航道经常会发生船舶浅水现象。在内河浅水航道的某些区域，甚至会发生船舶及其损害事故，基于这些原因，进行内河航道航行船舶动力推进装置设计，就显得非常重要。以额尔古纳河到恩和哈达之间的内和浅水航道为例，这个航道全长950km，航道中水深最浅处为0.6m，属于航道类型中的VI级航道，因此，对于这个航道的维护、疏浚等管理工作，水运部门已经购置了多艘船舶进行工作，并且购置、建造了航道维护工程船舶，利用这些工程船舶来进行航道作业。但是，在内河浅水航道航行时，船舶的拖轮会受到航道条件的严重影响，影响船舶的航行速度，因此，对内河浅水航道航行的船舶动力推进装置进行优化设计意义非常重大。

2内河浅水航道航行船舶动力装置运行状况

内河浅水航道的一些航行区域的自然水位、泥沙等情况对航行不利，要求船舶在航行过程中对航行条件有较好的适应能力，能够在内河浅水航道航行中实现自由移动、拖带、拖拽等目的。

2.1辅助作业船动力装置运行现状

内河浅水航道的辅助作业船在吃水1.0m的情况下，船舶能够获得最大的推动力，在这一情况下航行速度最快。船舶的排水量在1000t左右时，其拖带的排水量也为1000t左右，我们最常见的就是挖沙船。内河浅水航道的辅助作业船舶在托在浮船坞或者驳船调遣等机器进行运输工作时，在吃水0.7m的情况下，可以通过港内作业实现排水的目的，排水量大约在120t左右，这种辅助作业船有工作船、空驳船等，这些船舶可以进行内移作业，实现船舶的运行目的。

2.2拖带船动力推进装置运行现状

内河浅水航道的拖带船的航速被定为6km/h，这种船舶是内河浅水航道航行船舶中较为经济的一种，通过对这种船舶的阻力计算，它在运行过程中的总功率在320kw至360kw之间，因此，我们可以推算出船舶在进行自由航行时的航速可以大于18km/h。以额尔古纳航道为例，它的全里程为949km，所以，拖带船在吃水0.9m情况下，能够持续航行1000km，这种船舶在额尔古纳航道中的自持力为7天。如果在吃水0.7m的情况下，进行港内作业，它能够持续航行500km，自持力为3天。

2.3船舶的动力推进装置设计要求

内河浅水航道航行船舶的动力推进装置设计要求，要根据具体的内河航道来分析，主要的考虑因素包括船舶结构，机电设备，排水量、稳定性、人员数量空间等因素。

3.内河浅水航道航行船舶动力推进装置设计

3.1船舶动力推进装置种螺旋桨的功率消耗计算

对于船舶动力推进装置种螺旋桨的功率消耗计算方法，主要有以下几个步骤：①先对螺旋桨的直径进行限定，限定值为1200mm；②对船舶航速进行确定，确定航速为13.Okn；③在系柱推力总共为26t时，船舶的航速就为4kn，这种情况下的船舶排水量为305t；④这时就可以计算出船舶螺旋桨的轴功率高于276kW。

3.2船舶动力推进装置设计的考虑要素

根据内河浅水航道的维护特点，要求巷道的维护疏浚船舶数量不要太多，一艘船舶对航道的维护疏浚效果最好，所以为了实现航道维护疏浚工作目的，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14万亩以上，这样的船舶船长一般为150m到210 m之间，吃水情况一般维持在10.3m到16 m之间，因此这种船舶的体积较大，因此，船舶得到动力推进装置对船舶本身的操纵性的影响非常大，所以推力推进装置在大型的耙吸挖泥船上的运用非常重要，是对船舶作业的影响非常大。而一般在0. 5万亩到13万亩之间的耙吸挖泥船，它的体积和和疏浚性能等方面都比较良好，适合长时间在内河浅水航道中航行、作业。下表是典型耙吸挖泥船的主要数据和各种影响因素：

表1典型耙吸挖泥船主要数据和影响因素

3. 3内河浅水航道船舶动力推进装置的设计功率

内河浅水航道船舶动力推进装置的功率设计，要根据航道船舶的使用情况进行计算设计。对我国内河浅水航道中的船舶进行综合分析，如果船舶拖带的排水量1000t，这时船舶的航行速度大约为6km，船舶的航速航行需要3.5t以上的系柱推动力，如果在较深水区域的航道区域，内河浅水航道船舶动力推进装置的设计功率约为220kw。目前船舶的推进方式大多采用的是LT型推进系统，这种LT型推进系统是依靠电力来实现驱动的，主要包括发电机组、驱动电机、以及LT型推进装置，这些部分组成了船舶的动力推进系统。船舶的驱动电机与LT型推进器之间通过结合组成一个整体，而发电机组与驱动电机之间，需要通过电源联接，来为船舶提供能源。图1是船舶推进发电机组设在舫部灯推进器设在艉部，主要是对LT型推进装置系统进行说明。图2是动力装置系统简图。