浅谈冰级航区船舶轮机设计要求64

浅谈冰级航区船舶轮机设计要求

摘要：冰区航行船舶的轮机设计所发挥的作用是确保船舶处于安全的运行状态，主推进系统和消防系统都可以正常启动，在极度冰冷的环境下并不会受到低温的

影响。本论文针对冰级航区船舶轮机设计展开研究。

关键词：冰级；航区；船舶；轮机设计

引言：

极地航线被逐渐开辟出来，进入极地地区船舶数量越来越多。船舶在寒冷的

地区运行，轮机就要适应这样的特殊环境。在对轮机的设计中，就要对海水结冰

的问题以及低温环境给船舶航行可能造成的影响都要充分考虑。处于低温环境中，船舶上的各种设施必然会受到不同程度的影响，比如，受到低温的影响，设备设

施很有可能不能运行，甚至被冻裂。所以，在冰区航行的船舶对轮机的设计要求

是非常高的，这也是确保船舶在寒冷顺利运行的关键。

一，冰级船舶的航行技术规划

船舶在冰区航行，对主推进系统有一定的要求。在设计中，需要对行驶的环

境进行分析，对主推进系统的适应性充分考虑，对于系统的使用以及运行成本就

要做好分析工作，保证冰区行驶的船舶不会受到环境的影响，处于正常的运行状态。

在条件允许的情况下，可以使用调桨轴系，可调桨轴系在船舶行驶中具有很

好的操纵性能，而且运转灵活，当船舶在冰区行驶的时候，操作停船非常便利。

调桨轴系的应用，可以使船舶在冰区处于低速航行状态。

对使用工况进行优化，当冰冻环境比较严重的情况下，船舶可以独立运行，

并不会受到环境的影响。必要的时候，可以在船舶上安装推进器，而且推进器能

够独立运转，还要配备一个具备定距功能的螺旋桨，使得螺旋桨的功能得以充分

发挥。

冰级船舶的航行技术按照上面的方式进行，就可以确保船舶在冰区环境中稳

定运行，而且船舶的操纵良好。

二、冰区船舶上螺旋桨的载荷信息

船舶在极地环境中运行，在海水水域中有很多的海冰，而且分布密集。船舶

在这样的寒冷环境中行驶，就需要运行船舶推进系统。当海冰与船舶的螺旋桨接

触的时候，或者与吊舱接触的时候，相互之间就会作用，必然会影响推进系统的

正常运行。从计算的角度出发，可以将螺旋桨的载荷划分为三种类型，具体如下。

第一种类型，海冰的接触载荷，其产生是由于海冰与螺旋桨之间接触后发生

了碰撞，导致海冰破碎。

第二种类型，水动力载荷，其产生是由于海冰密度高，出现了拥堵。出现这

种现象是空泡效应造成的。

第三种类型，水动力载荷，其产生是由于螺旋桨在水中存在载荷，对于干扰

因素的考虑中，除了海冰之外，还要对低温环境中推进系统的运行予以考虑。

三、对冰级航区船舶轮机的设计要求

（一）极地冰级的基本介绍

在南极和北极作业的船舶需要按照《国际极地水域船舶作业规则》运行。在

极地水域，由于海水结冰的程度不同，极地航行的船舶就需要遵循作业规则中的

不同要求，在极地冰级表及极地冰级的描述中就对冰况进行了划分，针对船舶的

行驶出台了具体要求。

如果船舶工作在含有多年结冰的条件下，就需要对结冰的情况做出分析，对

轮机设备的适应情况予以研究，对船舶航行制定有效的措施。如果船舶运行在第

一年厚的结冰环境中，且为中等厚度的结冰，或者是在前期结冰的条件下工作，

就需要采取必要的防冻措施，保证船舶在这样的环境中运行。如果是夏季或者是

秋季，船舶在第一年薄冰环境中运行，做好结冰环境的分析工作，为船舶轮机适

应这样的环境创造条件。

（二）轮机的防冻设计要求

轮机的防冻设计中，要确保极地行驶的船舶能够满足轮机的防冻要求，就需

要供给柴油机的空气，保证与厂家对温度设定的要求相符合，不可以低于厂家规

定的最低要求。

在船舶上所安装的其他设备，包括安全设备、供给设备以及安全系统等等，

都要能够很好地适应寒冷环境，其使用功效都不会受到影响。在设计辅助系统的

时候，要按照相关的要求展开。由于寒冷的环境下，冰雪以及冷空气对船舶上安

装的机械设备都会有一定的影响，导致设备不能安全运行，甚至会导致设备的损坏。为了确保机械设备的功能得以正常发挥，就需要按照相关的标准对防护设备

进行安装，发挥其防护功能。

如果船舶需要在冰区长时间作业，就需要做好管路防护工作。特别是透气管，要采取防护措施，避免船舶在低温环境中运行出现结冰的问题，也可以防止透气

管中进入雪块，导致管路堵塞。

船舶的海水箱和压载舱防冻设计中，为了避免出现冰块聚集的问题，就需要

给船舶配备压缩空气的设备、蒸汽设备或者热水设备，对海水箱和压载舱定时冲洗，可以保证其不会受冻。

（三）船舶的动力方面设计要求

其一，船舶的运行系统设计中，对于系统和机械设备都要做好防护工作，还

要采取安全措施，避免在冷冻环境中导致严重的后果。在船舶的内部系统中将除

冰设置安装好，可以及时除冰。对于冰级单螺旋桨船舶，需要对械设备的破损问

题予以关注，如果发现有破损的现象，就要及时采取技术措施解决，必要的时候

要需要安装可以起到补救作用的装置。

其二，对于螺旋桨轴系的设计以及传动装置的设计中，将零部件的强度精确

计算出来，包括螺旋桨叶片转动的时候在冰块的打击下所产生的冲击力就要通过

计算获得，对于细节方面的问题要充分考虑，确保系统在寒冷的环境中可以正常

运转，保证船舶的安全。在计算负荷能力的时候，还需要按照冲击力的公式以及

相应的公式展开计算，获得准确的计算结果，作为螺旋桨轴系的设计以及传动装

置设计的参考。

其三，随着原动机的起动，当螺旋桨的运转中已经达到螺距的最大值的时候，主机开始起动。船舶在低温的环境下运行，为了保证原动机和螺旋桨的下正常起动，就需要安装应急电源装置，当有突发事件发生的时候，可以启动应急电源装

置三次。

其四，对船舶的冰级桨设计中，要有丰富的经验，还要做好螺旋桨的测试工作。基于测试的结果对螺旋桨设计点做出判断，还要考虑到船舶行驶的环境，根

据船舶行驶环境的不同，对冰级桨做出评估。

结束语：