浅谈公务执法船轮机系统配置

鲁寒坤　彭乃东

摘 要：本文主要以我院近年来设计开发的公务执法船为依托，介绍了公务执法船的轮机系统配置等。

关键词：执法船；主机；水炮；推进器；空调

中图分类号： U664.1 文献标识码：A

Abstract： This paper briefly describes the typical engine system of official ship designed by our company.

Key words： Official ship； Main engine； Water cannon； Thruster； Air-condition

1 前言

我国海洋面积广阔，为加强对海洋资源的管辖以及对南海、东海等海域主权的维护，国家将原渔政、海监、海关三大执法系统合并为中国海警，特别是三沙市的成立宣示着中国对海洋权益维护的决心。为此，建造一批先进的公务执法船服役迫在眉睫，以保障我国海域各项生产秩序和人员安全，打击国外非法作业船只，维护我国海洋权益。

2 我院设计开发的典型执法船简介

近年来，我院承接了多艘农业部、海关总署、边防武警等部门下达的中小型执法船设计任务，先后设计开发了100～1 000 t级各类渔政船、100～600 t级边防巡逻船、100～1 000 t级海监、海关船等。

下面介绍几种典型的执法船型：

（ 1 ） 600 t级海关船

该船为我院2013年参与投标的海关船中的一型，正常排水量600 t，四机、四桨、双舵，主机采用4台高速柴油机，配置两门射程不小于100 m的水炮。

图1为600 t级海关船的外形。

（2）300 t级海警船

该船正常排水量300 t，四机、四桨、双舵，主机采用4台高速柴油机，配置一门射程不小于100 m的水炮。

图2为300 t级海警船外形。

（ 3 ） 500 t级渔政船

该船正常排水量500 t，双机、双桨、双舵，主机采用2台中速柴油机，最高航速18 kn，配置一门射程不小于80 m的水炮。

图3为500 t级渔政船外形。

（ 4 ） 600 t级海监船

该船正常排水量600 t，三机、三桨、三舵，主机采用3台高速柴油机，该船最高航速26 kn，配置两门射程不小于80 m的水炮。

图4为600 t级海监船外形。

3 轮机系统配置

3.1 主机配置

目前中小型公务执法船主机一般采用中、高速柴油机：在同等功率下，高速机体积小、重量轻，适合在体积、排水量受限的小型执法船上使用；中速机体积和重量较大，但其大修期长、可靠性高、燃油消耗率低，在中大型执法船上比较受青睐。

柴油机的功率与执法船的大小、航速等因素密切相关，不同类型的执法船因执法范围、对象不同，航速差别较大，因此同样排水量其主机的配置也不相同：

（1）渔政船

渔政船的航速较低，最大航速一般不超过20 kn，所需主机功率相对较小，在500 t以上渔政船上布置中速柴油机具有可行性。我院设计的500 t、1 000 t级渔政船经论证均采用中速柴油机作为船舶主机， 其中500 t渔政船已服役10多年，船东反应较好，主机未出现大的故障。

（2）海警、海关船

海警、海关船航速较高，一般达28 kn甚至更高，所需功率大，如我院承接设计的300 t级海警船，因航速较高，所需总功率约9 000 kW，单机功率约2 250 kW；而参与开发的600 t级海关船， 其总功率更达13 500 kW，单机功率约3 400 kW，如此大功率的中速柴油机体积很大，无法布置，往往只能采用高速机。

（3）海监船

海监船航速介于渔政船与海关船之间，一般在18～24 kn，主机采用中速机、高速机均具有可能性。典型千吨级海监船航速—功率曲线图，如图5所示。

经初步分析，航速在20 kn以下时主机总功率一般不超过5 000 kW，更适合采用中速柴油机做主机；航速超过20 kn时，所需功率较大，此功率的中速柴油机尺寸大、吊缸高度高，无法在千吨级执法船上安装。近几年来投入使用的千吨级海监船最高航速20 kn，采用2台 2 500 kW的柴油中速机做主机，我院新开发的航速24 kn的千吨级执法船，则采用2台5 200 kW高速机做主机。

3.2 水炮泵驱动方式

水炮泵一般有以下四种驱动方式：

（1）电机直接驱动方式

一般适用于小型执法船，其泵的功率较小，水炮使用时发电机组并车即可满足要求，设计简单，操作方便。我院设计的150 t级海监船水炮射程40 m，采用电机直接驱动方式。

（2）主机自由端驱动方式

一般适用于较大型的执法船，其泵的功率较大，电机驱动已无法满足要求。主机自由端驱动需要综合考虑主机功率、转速、水泵的额定转速及功率等因素，参照主机推进特性曲线，并要保证在主机正常使用时有额外的功率驱动水炮泵。该方式设计时需考虑的因素较多，使用时对控制系统要求较高。我院设计的300 t级海警船水炮射程100 m，采用的此种方式。

（3）齿轮箱PTO驱动方式

一般用在可调桨作为推进器的执法船上，设计时需要综合考虑泵的功率、转速，主机的功率、转速以及齿轮箱减速比等，选取合适的主机工况同时满足泵及桨的功率。采用该方式设计时需要考虑的因素较多，对控制系统要求较高，仅在较大型的执法船上使用。近几年来建造的一批千吨级执法船采用此种方式。

（4）单独柴油机驱动方式

此方式需要机舱有足够的空间，仅适用在较大型的执法船上，与齿轮箱PTO驱动方式相比，其设计简单、可靠性高、使用维护方便。

3.3 推进器选用

常用的推进器主要有螺旋桨及喷泵两种形式：

（1）喷泵

一般在高航速（>30 kn）下采用喷泵推进形式效率较高，高速客船普遍采用这种推进方式。执法船大多在30 kn以下，且喷泵相对螺旋桨成本高，故使用较少；

（2）定距桨

定距桨设计简单、成本低、轴系构造简单、最大效率比调距桨高，在中小型执法船上使用普遍；

（3）调距桨

调距桨部分负荷时经济性好，在获得较高桨效率的同时具有较小的油耗，能改善经济性，增加续航力；另外，调距桨可以提高船舶的机动性和操纵性，且有利于推进装置驱动辅助负载，因此适合在中大型执法船上使用。

3.4 空调装置配置

中央空调是执法船主流配置，受层高限制时，一般采用冷水机组与风机盘管组合形式，在层高允许范围可采用风管型式。

空调往往是执法船较大的用电设备，如何节能是设计人员优先考虑方向，采用分区域方式是一个不错的办法，即将空调使用区域划分常使用区与非常使用区，在满足全船制冷（热）总量情况下采用两台冷水机组分别供应，其中一台机组常开，另一台在需要时再开，且两台机组互为备用。

4 结束语

本文仅以我院近年来设计开发的公务执法船为依托，介绍了公务执法船的轮机系统配置等，希望对同类型船舶设计有一定的帮助。

参考文献

[1] 中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册-轮机分册[M].国防工业出版

社，2002.

[2] 朱树文.船舶动力装置原理与设计[M].国防工业出版社，1980.