破冰船压载水调驳辅助破冰技术.pdf

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1、第45卷第2期船海工程V01．45No．22016年4月SHIP&0CEANENGINEERINGApr．2016DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2016．02．010破冰船压载水调驳辅助破冰技术王平团，房玉吉，吕君(1．中船重工集团军工部，北京100085；2．中国舰船研究设计中心，武汉430064)摘要：针对目前破冰船的主要破冰方法，介绍几种主要的压载水调驳技术，包括设备组成、原理及控制策略，对比分析其优缺点，为破冰船压载水系统设计提供参考。关键词：破冰船；破冰方法；压

2、载水调驳中图分类号：U674．4文献标志码：A文章编号：1671-7953(2016)02-0034-03人类活动范围不断扩大，对南北极的考察正的支撑力时，冰面便被压碎。为了防止船体被夹在不断加强。相应地，对可在极地航行的船舶尤住或冻住，现代破冰船使用了倾侧技术和气泡减其是破冰船的研制投入也在不断加强。参与对极阻系统。倾侧技术主要由2种方法实现。一种地的科学研究及开发对我国的可持续发展至关重方法是在船体两侧设置一定容量的破冰水舱，通要，有必要加强对破冰船的研制。过压载水泵不断改变两侧破冰船舱内压载水

3、的装载量来使船体不停地左右往复摆动，以摆脱困境，1破冰船破冰方法另一种方法是在破冰船的船体两侧加装专用的螺当冰层不超过1．5m厚时，多采用“连续式”旋桨。气泡减阻系统主要是通过空压机将压缩空破冰法J。在螺旋桨强大的推力下，利用破冰船气由船体艏部和舯部的喷嘴喷出，高压空气在快船头的结构连续破冰前进。如果冰层厚度超过速上浮的过程中会在船体外板处形成一股股海水1．5m，破冰船便很难连续前进，此时应采用“冲与压缩空气的激流，将船体外板与冰面隔离开，起撞式”破冰法。在该方法中，破冰船首先要后退到润滑的作用。为

4、此，在极地破冰船的船头、船至离冰面2—3个船身长度的距离处，然后加速前艉设置有破冰水舱，中部沿着两舷设置摇摆水舱，进，靠船身的惯性及船头的特殊轮廓结构冲上冰而且所有水舱容积都较大。为了实现压载水面，此时冰面的厚度不足以支撑破冰船船头的重在各水舱间的快速调驳，破冰船需要采用相应的量而破碎；此后，破冰船又重新回到水中，然后再压载水调驳技术。后退，再加速冲到冰面上，再次将一部分冰面压2几种典型的压载水调驳技术碎，如此周而复始，慢慢前进。为使船头能行驶到冰面上，将破冰船船头设2．1重力式计成特殊形状，并且通

5、过向设置在艉部的压载水指海水在重力的作用下自动灌注到船体内舱内注入一定的压载水，以调整破冰船的纵倾，使部，该方式最早应用于潜艇的压载。重力浸水技船头略向上翘起。术日趋成熟，在大容量压载水系统中应用越来越当冰层较厚，仅靠船头的重量不足以将其压多。其优点是管路简单、管径小、注入快捷，缺点碎时，则向破冰船艏部专门设置的破冰水舱中注是该方式必须是在船内压载舱水位低于船外海水水，增加艏部的重量，当船艏的重力超过下方冰面水位的情况下才能实现。因此压载舱一般应布置在船舶设计水线以下，且最好是船内压载舱水位明显低于

6、船外海水水位，见图1。收稿日期：2016—01—06修回日期：2016—0l一212．2水泵驱动式基金项目：国家部委基金资助项目2．2．1单向水泵形式第一作者简介：王平团(1980一)，男，硕士，高级工程师单向水泵形式主要分为2种。研究方向：船舶总体设汁1)第一种形式由单向调驳泵和三位四通阀E-mail：lfivlf@l63．eom组成。其优点是设备组成及控制都比较简单，阀342016焦第2期王平团，等：破冰船压载水调驳辅助破冰技术船海工程第45卷为避免造成冲击和破坏，需要在阀组到达一定的丽开度时才

7、能启动泵，导致该系统从开始启动到正常运行需要较长一段时间。且由于泵启停频繁、流量大、电功率大，容易造成对电网的冲击[7]。将其中一个平衡舱改为通海阀箱时即可实现对单一平衡舱的压载水注排。图1重力浸水示意2．2．2可逆水泵形式体中左右2个相位对应的水量方向刚好相反，通可逆水泵是可逆水泵形式中的关键设备。通过控制活塞位置便可实现对压载舱内压载水的注过控制泵的正反转来控制压载水的流向，见图5。排(见图2)或两个压载舱之间(见图3)的压载水该形式的优点是组成比较简单，成本低。缺点是调驳，可靠性较高，反应较迅

8、速。但一般的三位四由于压载水的调驳速度受制于水泵的排量，随着通阀体积和重量较大，布置和安装比较困难。对调驳速度要求的不断提高，水泵重量和体积也会相应增大。且当改变调驳方向时，需要先停泵，等泵停稳后再换向启动，整个过程时间较长。图2利用三位四通阀实现压载水注排示意图5利用可逆水泵实现压载水调驳示意2．3气动式主要由鼓风机和气动阀等组成，见图6。鼓风机图3利用三位四通阀实现压载水调驳示意2)第二种形式由单向调驳泵和4个遥控阀组成，见图4。控制系统应对泵和4个阀组按照一逻辑