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某汽车渡船动力装置设计选型

汽车渡船是岛屿与陆地间汽车渡运系统的主要工具。传统的汽车渡船通常采用双向推进，船型首尾对称，其优点是离靠码头方便，船舶不需调头，车辆上下方便快捷，缺点是船型与设备较为老化，推进方式较为落后，船舶阻力较大，推进效率低，机动性能差。传统的汽车渡船已不能适应经济发展的需要，迫切需要新型的汽车渡船，以满足安全性、机动性及快速性的航运要求。

1 设计概况

莆田石南汽车轮渡为航行于莆田市秀屿区石城渡口至南日岛渡口的专线陆岛车客渡轮。船型首尾对称，全船为钢质、单甲板、双柴油机驱动的全回转对转舵桨推进的陆岛车客渡轮，首尾斜坡板可供车辆上下，适用于8。～l2。坡度的斜坡实体码头；结构强度和稳性等按《钢质海船入级与建造规范》(2006)，及《围内航行海船法定检验技术规则》(2004)沿海三类航区要求。

本船为中机型双头推进车客渡轮、两舷侧甲板室、驾驶室均设在中部。主甲板中间设通车道，双列停放载重汽车和货车或豪华大巴，设值班室和厕所、厨房与餐厅。舷侧甲板上布置船员居住舱室(含卫生间)、客舱和厨房餐厅。驾驶甲板上仅设驾驶室，两侧设通道。本船主要技术参数为：总长45．2 m；设计水线长3 8．70 m；型宽1 3．0 m；型深3．800 m；吃水2．30 m；设计航速11 kn；载重数量：小轿车20辆或东风牌30 t货车2辆、大客车1辆及小轿车5；。载客量：98大(含客车旅客)。

2 动力装置设计

2.1轮机主要设备

2．1．1 机电设备选型

常规公路渡口汽车渡船，采用双机通过倒顺离合齿轮箱带动首尾的螺旋桨，推进船舶，通过操纵舵系统，改变船舶航行方向。船舶只能前进或倒退，或作大圆弧回转，机动性能差。渡船船体首尾端均为双隧道形式，内装桨、舵等装置。航行时始终有一对隧道处于倒航状态，导致阻力偏大，推进效率低。其主要原因是推进方式落后。

全回转对转桨推进装置是一种新型角传动Z型推进装置，主机的功率经联轴器、离合器、带有万向节的传动轴、上水平轴、上部螺旋锥齿轮、垂直轴、下部螺旋锥齿轮和下水平轴等部件传递给螺旋桨，而悬挂在水下的螺旋桨可以绕垂直轴作360。全回转，可以提供全方位的推力，从而可以不用设置舵，起到了“舵桨合一”的效果，该装置较之常规螺旋桨的推进效率提高10％以上。传统推进装置靠机械自身完成倒车，且倒车速度仅为正车的(50—60)％。全回转对转桨推进舵桨装置通过螺旋桨在水平方向内旋转l80°开正车来完成倒车，倒车速度可达到正车的(85～90)％，从而减少因倒车不及时造成的船舶碰撞、沉船伤亡等事故。特别是对角线布置的两台对转舵桨可使汽车渡轮做到原地回转、横移、顺水靠码头等多种机动操作。从而大大提高了船舶的机动性和推进效率。是当今汽车渡船较为理想的推进器。

由于本船为长期运营的车客渡船，因此所选动力装置应满足汽渡对机动性、快速性及安全性的要求。通过各种机型性能比较，本船动力装置选用双机双桨的全回转2型推进装置，推进主机为康明斯公司生产的K7A19一M600型主机二台，其持续功率为441 kW，转速为l 800 r／min，驱动对转桨全回转舵桨CFCR_W_LD600，由全回转舵桨装置产生的推力可使船舶作前进、倒退、横移和微速前进。

本船辅机选用潍坊柴油机厂生产的TD2268一6CD柴油发电机组二台，单机额定功率75 kW，机组配带减振器和DC24 V电动伺服调速机构。二台发电机组单机运行互为备用。

为了保证正常的机舱通风与散热，也为了确保柴油机的耗气和轴系设备的散热所需，机舱采用强制机械通风系统。本船机舱设轴流通风机CZWSU研究者证实一50C四台，在机舱适当位置机有一定数量出风头，由各通风头的通风机抽、送风。所有的风道都预制在船舶结构中，尽可能地提高机舱的净空高度，以改善工大工作环境。

此外，本船根据规范要求设置消防总用泵组一组65CWZ一5和舱底压载泵组二组65 CWZ一8，在功能上实现互为备用，用于水灭火消防和抽除舱底水，以提高船舶的安全性和生命力，本船另设有生活淡水和海水压力柜各一台，供全船生活用。

2．1．2驾机合一控制系统

本船在驾驶室设由无锡长风船用推进器有限公司提供的对转桨全回转舵桨操控系统二套，主机控制由驾驶室内操纵手柄，经软轴来操纵柴油机转速快慢及离合器的离合。驾驶室操纵台还设有舵桨回转操纵器、舵桨推力方向指示器、舵桨及推进主机组的延伸仪表及辅机的报警指示等，以实现对动力设备及其他辅助设备的监测控制。

2．1.3防污染设备

为防止船舶的含油污水污染水域，在机舱设船用油水分离装置一组CYSC一0．25，用于对机舱的油污水进行处理，机舱舱底污水应由污油水分离器处理后，达到排放标准( 1 5ppm)才能排至舷外，分离器处理后收集的污油存入污油舱，污油舱的污油由手摇泵泵至岸上收集。另设有生活污水粉碎消毒贮存柜WCH一0_3，本船各层甲板设一定数量漏水口，厕所和浴室之污水排至生活污水粉碎消毒贮存柜，经消毒和粉碎的污水通过围际排放接头驳岸。

2.2机舱布置

机舱设在船的中部。位于前27#～后27#肋骨间。总长1 0 m，前后均为水密舱壁。两主机组位于机舱左、右舷。在左、右舷侧设排气烟囱，主辅机排气管由此通至大气。每台主机带动一台离合器，经轴系带动舵桨装置工作。二台全回转舵桨装置位于22#—26#肋骨间。在驾驶室设有遥控操纵台，可操纵主机调速．离合，舵桨回转等。两发电机组位于左、右舷。

为使机舱重量配置均衡和机置合理，同时兼顾管道安装简单和设备操作方便，根据各设备的功能不同，机舱采用分区集中布置。

本船机舱设有监控室，监视室设监视台，主配电板，变压器，还有座椅、柜式空调器等。主配电板为立式防护型，主配板由2屏组成，上半屏为发电机控制屏，下半屏为负载屏。机舱平面布置图见图1。

2.3轴系布置与设计

本船为中机舱枷置型式的车客渡船，轴系长而且推进装置的工况变化频繁。由于全回转对转桨推进装置所具有结构特点和优良的性能，本船选用无锡长风船用推进器有限公司生产的CFCR-W-LD600舵桨装置，装置上配带弹性联轴器和液压离合器，通过螺旋桨绕垂直轴作360°回转发出全方位的推力，来实施对船舶原地回转、紧急停止、快速进退、横向移动以及微速航行的操作，提高推进效率及增强船舶操纵的机动性和生命力。通过驾控台上的机桨合一的遥控操纵装置实现对主机的调速、离合器的接脱排以及舵桨装置的回转控制。

根据船体的结构及线型，以及舵桨在全方位转动时不超过船体的船宽为准则，本船舵桨中心位于23#+250，距船体中心线47曲折实验00 mm，距基线2870 mm；HCL320一WX离合器输出法兰位于0群，距船体中心线3240 mm，距基线l690mm，轴系轴线位于舵桨中心与离合器输出法兰中心的连线所构成的竖直平面内，另一轴线布置在另一舷，与之早中心对角对称布置。由于舵桨为全回转对转桨推进装置，螺旋桨产生的推力由装置直接传给船体，因此传动轴系不直接承受推力，舵桨与主机离合器之间可采用万向节传动轴系传递功率。万向联轴器都是用于联接轴线相交的两轴，以传递转动和扭矩。它能够在两轴轴线夹角发生变化时，保证所联接的两轴连续回转，可靠地传递扭矩，所传递的扭矩范围较大，且结构紧凑，传动效率高，维修保养比较方便。轴系轴线的机置依据船体结构及轴线倾斜角不应太大，因为过主机离合器之间可采用万向节传动轴系传递功率。万向联轴器都是用于联接轴线相交的两轴，以传递转动和扭矩。它能够在两轴轴线夹角发生变化时，保证所联接的两轴连续回转，可靠地传递扭矩，所传递的扭矩范围较大，且结构紧凑，传动效率高，维修保养比较方便。轴系轴线的机置依据船体结构及轴线倾斜角不应太大，因为过大的轴线倾斜角将导致万向节的摆角过大，从而影响使用寿命。本船的轴线倾斜角为7．2。，满足万向节传动轴系倾斜角一般不超过1 5。的要求。每根轴系由三根中间轴，6只中间轴承，艏艉部各一只万向联轴节和隔仓填料组成，约l0 m。中间轴间的法兰联接采用结构简单，维护方便的尼12、实验机有效空间：宽度750mm,可根据用户要就制做龙柱销联接，这种联接满足了倾斜部分的中间轴采用相互独立的轴向定位的要求。中间轴承采位移测试技术在拉力机用油润滑水冷却方式，短轴的设置便于轴系拆装和维修。轴系的详细布置见图2和图3。

3跳板系统设计

跳板是汽车渡船的火键构件，也是渡船设计、建造和使用中必须重视的问题。因为跳板不仅是汽车上下渡船的必经通道，还是渡船航行中的重要安全设施。渡船靠泊码头时，跳板供汽车上下渡船，承载汽车、随行大员和货物的重荷。渡船航行中，它还是渡船的首尾大门，防止渡船上浪和汽车因各种原凶滑入大江。旧的汽车渡船福建(龙岩)稀土工业园区地处长汀县城郊大都采用高起式吊架型式，固定连接采用钢丝绳连接及大保险杠保险型式。本船首尾均设活动跳板，当其收紧时兼作首尾水密门，设有橡胶压紧水密装置。为了保证视线，跳板升起的角度适当降低。当风浪较大时，采用方便的保险梢固定跳板，保证了船舶的安全。

跳板为长方形，均采用钢质纵骨架式结构，为减轻自重，保证强度，跳板材料选用1 6Mn低合金钢。主跳板长8000 m，宽度3D Sprint 2.5 的许可证将与每一个受支持的新打印机捆绑在1起均为7．0 m。

每块跳板均由二台独立液压油泵(其中一台备用)通过两台活塞式液压缸拉动钢索起降跳板。当液压系统产生故障时，可用两端电动液压绞车起降跳板。 每块跳板均设两条对称定位链，以保证跳板降落过程不致出现过位情况。每块跳板还设有四套对称的螺旋收紧扣，在跳板起升到位后，固定并收紧跳板以保证跳板作为首尾水密门的密性。

4 结语

从上述设计分析可以看出，本船动力装置设计在满足规范要求的基础上，采用了一些新其后技术，对转桨全回转装置应用为船舶提供全方位推力，有效地提高航速及推进效率，达到船舶安全快速、操纵灵活、全灭候通渡的总体要求，还可降低船舶的水动力噪音和振动。在轮机设备的选型方面，不仅满足船舶推进的需要，保证航运安全性，而且突出了船舶的实用性、经济性。