浅析“海巡153”轮创新设计亮点与效果

鹤飞天际

海巡153轮是海事系统2000吨级大型航标船的首制船，是天津海事局十二规划重点工程。该轮针对现有航标船存在的缺陷和不足，学习借鉴了国外先进技术理念，对现有船舶进行了深入的调研，对使用过程中出现的各种问题进行了分类及技术分析，从提高作业效率，消除作业安全隐患，降低航标作业的劳动强度和能源消耗等方面，以注重提高船舶的操纵性、耐波性和适用性等为目的进行了深入的探讨，充分吸收国外同类船舶方面的优点，提出新一代大型航标船的功能定位和设计建造思路，针对关键技术问题进行研发和攻关，最后根据航标作业实际需求，确定了总体设计方案。
        海巡153轮，总长73.29米；型宽14 米；型深6.2米；设计吃水4米；设计排水量：2308T；定员：30人；设计航速15节；航区为近海；续航力4000 海里自持力50天。船舶配置了动力定位系统、艏侧推、襟翼舵、双机、双可调螺距桨系统。
        该船推进主机为波兰生产的苏尔寿直列8缸中速柴油机，单机功率1600kW，发电机组型号为CCFJ280JCST280×3 kW。航标作业吊机起吊能力为20 t/9 m，9 t/20，作业卷筒拉力与容链量为20t/80m，侧推为400kW。
        二、甲板作业设备
        甲板航标作业设备：包括意大利产20吨液压航标起重机一部；天津大学研制的20吨液压沉石绞盘一部，15KN液压航标绞车四部，8吨液压航标顶升弃链机构两部等。
        该船装备了船用锚链收放组合设备，实现了甲板航标作业机械化，极大地减轻了航标工人的劳动强度，提高了工作效率和作业安全性，可减少作业人员30%以上。节能效果显著，属国内首创，该设备获得国家实用新型技术专利。
        （1）200KN液压可伸缩起重机：北方海区现有老式大型航标作业船的吊机设计起重能力为12吨，活接式灯桩最大自重为15吨，这还没有考虑沉石在淤泥中的吸力。吊杆臂长为15米，活接式灯桩最长为29米，多数在24米左右，航标船很难把活接式灯桩吊到甲板上。而海巡153轮起重机的设计安装提高了操纵室的高度，使操纵人员视野得到扩大，提高了作业的灵活性及安全性，减小了航标高度对吊臂高度的限制，甲板以上吊高达23m，可满足活接式灯桩的布设和撤除作业，其作业能力大大超过老式大型航标船。彻底解决了大型航标船超负荷作业的危险局面。
        （2）200KN液压锚链绞盘：该装置由以前135KN立式绞盘变成200KN卧式滚筒型绞盘，而且滚筒直径有了大幅度增加，加上机械排链装置的配合使用，替代了人力退链的体力劳动，实现了人力劳动向机械化操作的转变，在很大程度上减轻了航标作业人员的劳动强度，并提高了作业的安全系数及工作效率。
        （3）顶升式弃链器：该装置通过与液压锚链绞盘配合使用，在更换浮标作业中可以很容易的把锚链卡在挡板上，不需要人为锁上弃链装置，而且在换标后通过顶升装置使锚链脱开挡板抛入水中，减少了人工弃链所带来的不安全隐患。
        （4）重力式弃链器：通过重力、弹簧和液压装置的配合轻松的完成抛设沉石的工作，设备安全可靠，动作灵活。可以使人远离危险区，极大地提高了航标作业的安全性。
        （5）采用了埋入式液压锁紧水密舱口盖：该船利用埋入式舱口盖取代老式凸出型舱口盖，大大提高了甲板利用率。老式大型航标船的作业甲板长20.8 米，宽11.8 米，面积约为 245 平方米，航标舱口尺度为4.8×3.2米，舱口盖就占用了15.36平方米，有效作业面积约为228 平方米，普通灯浮标作业尚可，但进行活接式灯桩作业就很困难。而该船的甲板作业面积达394平方米，建立了一个实现航标作业的机械化操作平台，显示了新型大标船的创新优势。
        三、航行设备
        （1）推进系统的选择：老式大型航标船采用双机、双固定桨推进的方式，存在三大缺点：1、由于航标作业主机频繁启动、换向，耗气量非常大，造成能源的浪费；2、频繁启动停车，使主机摩擦件之间润滑不良，容易发生故障；3、由于通常将航行工况作为螺旋桨的设计点，在航标作业的低速低负荷条件下，螺旋桨运行大幅偏离于设计工作点，造成主机运行工况恶劣，油耗大幅增加、燃油经济性差，严重污染大气环境。而该船采用了双机、双齿轮箱、双可调桨的推进系统，可根据不同工况改变螺旋桨的螺距，使船-机-桨达成较理想的配合。解决了老式航标船主机低速运转、频繁换向，燃烧不良的问题。
        （2）舵设备的选用：该船为配合动力定位系统要求尾部能提供足够的横向力和低航速下具有较好的操纵性，采用了襟翼舵+转叶舵机的舵系统。航行实验表明，这种舵系统能很好地满足动力定位系统的要求，同时船舶的回转性能较老式大标船有了很大的改善，在低速航行状态下，依靠首部侧推器可实现原地回转。
        （3）侧推装置的选用：该装置的应用极大的改善了船舶的操纵性能，船舶能够很方便地靠近航标，在航标的更换作业中由以前的套标再挂钩变成现在直接挂钩的作业方式，降低了劳动强度，提高了工作效率及安全系数。
        （4）采用动力定位系统：该船配备 DP1 级动力定位控制系统，由动力定位系统自动控制船舶运行轨迹或定点定位的要求，满足了航标定点抛设作业和低速定向航行的特殊需求。该船的航标布设精度达±0.5 米，与老式大标船相比，极大地提高航标抛设精度，同时降低了航标作业的劳动强度和难度，达到了降低能源消耗的目的。
        四、创新效果
        （1）航标作业效率显著提高：由于甲板面积的增加，采用新型舱口设计，新型液压吊车、新型液压锚链绞盘的使用，使船舶的航标作业能力得到了增强，航标作业效率显著提高。单航次装标数量增加，老式大型航标布设船一般装载6座2.4米浮标后，作业时已经较困难了，“海标15”轮在装载9座浮标的情况下，也能较好地完成作业任务。若在远距离航标作业中，假设每天出航一次，至少可提高航标作业效率50%
        （2）单个航标作业时间缩短：由于新型液压锚链绞盘直径大，不需要人力退链，绞链程序可一气呵成。老式大标船绞两节锚链需要20分钟，而新型大标船只需要5分钟，单个航标作业时间大大缩短，提高了作业效率，缩短了作业时间，同时也节约了大量的能源消耗。
        （3）航标抛设精度提高：该船利用差分DGPS定位，配备有DP-1系统，可以精确定点抛设。标位精度主要是DGPS误差的影响，在定点后有较长时间停留，可以较好地进行位置修正，航标抛设精度比老式作业方法有显著提高。
        五、建造“海巡153”轮的重要意义
        “海巡153轮”的列编，彻底改变了传统的航标作业方式，实现了航标作业的机械化，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率，保障了航标作业的安全。彻底地解决了北方海区多年来活接式灯桩抛设、更换的难题，有效缓解了航标工作量迅猛增长和航标队伍年龄老化之间的矛盾。“海巡153轮”充分展示了新一代航标船舶的良好形象，使航标装备现代化提高到了一个新的水平。
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死不了

设计排水量：2308T；定员：30人；设计航速15节；航区为近海；=====航标船活动都在近海