好望角型散貨船冷空通設(shè)計特點分析

施曉磊 屠佳磊

摘 要：本文研究好望角型散貨船，對冷空通設(shè)計要點進行剖析，結(jié)合實際布置， 與船廠在建的一般貨船做對比，總結(jié)出好望角型散貨船在冷空通設(shè)計方面特點。

關(guān)鍵詞：好望角型散貨船;冷空通;特點分析

隨著中國經(jīng)濟迅速崛起，極大刺激了全球航運行業(yè)快速發(fā)展，因此新造貨船的需求一直居高不下。而我國是造船大國，大大小小船廠遍布沿海各個地區(qū)，新造船舶的數(shù)量及噸位一直處于世界領(lǐng)先地位。但是由于起步晚，底子薄，船舶生產(chǎn)設(shè)計一直處于較低水平，而生產(chǎn)設(shè)計的好壞決定了船舶建造過程中質(zhì)量及效率。長久以來，冷空通專業(yè)在整船設(shè)計中比重不大，在很多船廠處于冷門專業(yè)，長期不受關(guān)注，所以該專業(yè)發(fā)展一直停滯不前。本文總結(jié)多年來好望角型散貨船上建冷空通專業(yè)在建造過程中發(fā)生的典型問題，分析原因，并提出解決方案。

1中央空調(diào)接口問題

中央空調(diào)機組是上建區(qū)域最重要的設(shè)備，一共有三個接口：新風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口。按照船廠慣例，風(fēng)管在分段階段完成安裝，空調(diào)在區(qū)域階段安裝，風(fēng)管支管與空調(diào)之間預(yù)留帆布接頭在空調(diào)安裝定位后，將風(fēng)管與空調(diào)連接到位（如圖1所示）。由于空調(diào)體積巨大，現(xiàn)場定位安裝困難，且易產(chǎn)生誤差，加上船體結(jié)構(gòu)本身的制造誤差以及現(xiàn)場修補。風(fēng)管支管與空調(diào)接口無法正對安裝，不僅影響美觀還造成空調(diào)風(fēng)壓損失。

總結(jié)多條船的實際經(jīng)驗，我們提出如下解決方案：要求廠家制作風(fēng)管時，風(fēng)管支管部分點焊在主管上，主管上不開口。待空調(diào)安裝定位后，在現(xiàn)場找準位置，在主管上開孔定位，完成安裝。

2 簡化絲網(wǎng)風(fēng)口安裝

鋼質(zhì)矩形固定線網(wǎng)風(fēng)柵在船廠又俗稱絲網(wǎng)風(fēng)口，常作為未設(shè)置天花板房艙的送風(fēng)風(fēng)口。這類風(fēng)口適用于對風(fēng)量調(diào)節(jié)無要求的房艙。在船上，絲網(wǎng)風(fēng)口一般通過螺栓安裝在矩形風(fēng)管法蘭上。矩形風(fēng)管由風(fēng)管廠家制作，絲網(wǎng)風(fēng)口則由通風(fēng)附件廠家制作，但是通風(fēng)類產(chǎn)品法蘭接口沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，因此分屬于兩個廠家的產(chǎn)品在船廠安裝時常發(fā)生法蘭不匹配的情況，造成現(xiàn)場無法安裝。這類問題占了冷空通專業(yè)現(xiàn)場配建問題大約20%。針對此問題，我們在設(shè)計中轉(zhuǎn)變了思路，將絲網(wǎng)風(fēng)口集成在矩形風(fēng)管廠家的圖紙上（如圖2所示），要求矩形風(fēng)管廠家按照船廠需求制作絲網(wǎng)風(fēng)口，并將其安裝在風(fēng)管上一起供貨，這樣原本分屬于兩個廠家的產(chǎn)品集中在一個廠家完成。這樣優(yōu)化既減少由于缺乏統(tǒng)一標準造成產(chǎn)品間連接匹配問題，又減少了船廠建造過程中領(lǐng)貨安裝的環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率。

3穿艙件管徑優(yōu)化

目前散貨船上建空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)所使用的風(fēng)管規(guī)格有：DN80、DN100、DN125、DN160、DN200、DN250。在國際海上人命安全公約中，對于通風(fēng)管穿艙件有著明確規(guī)定：穿越A級或B級艙壁時，穿艙件有效截面積小于或等于0.02時，穿艙件長度至少為200mm;穿艙件有效截面積大于0.02時，穿艙件長度至少為900mm。而對于DN160這一檔穿艙件有效截面積約為0.020096，根據(jù)規(guī)范，DN160穿越A級或B級艙壁時，穿艙件長度應(yīng)至少為900mm。

通過市場詢價得知，DN160非絕熱穿艙件價格為180元/m，DN160非絕熱螺旋風(fēng)管價格為28元/m，穿艙件價格遠大于螺旋風(fēng)管價格。除價格因素以外，900mm長穿艙件的設(shè)計放樣布置難度遠大于200mm長穿艙件。從成本控制及簡化設(shè)計兩方面的考慮，盡可能的減少900mm長的穿艙件數(shù)量是散貨船風(fēng)管的優(yōu)化方向。在把DN160風(fēng)管改為DN150之后，通風(fēng)面積減小了12%?？紤]到詳細設(shè)計在計算通風(fēng)系統(tǒng)時留有充分余量，所以用DN150規(guī)格的螺旋風(fēng)管替換原有DN160系列，對系統(tǒng)風(fēng)量分配及風(fēng)管內(nèi)氣流流速影響并不顯著。

所以散貨船上建在前期詳細設(shè)計階段，使用DN150替代DN160系列風(fēng)管，不但降低了風(fēng)管采購成本，而且還簡化了管路的布置，節(jié)約了大量的設(shè)計工時。

4 回風(fēng)靜壓箱設(shè)置

國際海事組織（IMO）于2012年11月30日通過SOLAS修正案。該修正案中新增 II-1/3-12條噪聲防護，將《規(guī)則》作為強制要求。相較于之前的《船舶噪聲等級規(guī)則》，新《規(guī)則》對工作處所以及主要的起居、服務(wù)處所的可接受聲壓等級均提出了更為嚴格的要求。上建冷空通專業(yè)的中央空調(diào)通過風(fēng)管將空調(diào)風(fēng)送入到目標艙室，又將艙室內(nèi)的多余風(fēng)量送回中央空調(diào).在如此的空氣循環(huán)中，中央空調(diào)內(nèi)部的風(fēng)機噪聲以及通風(fēng)管道內(nèi)部氣流引起的噪聲相互疊加，傳到上建艙室內(nèi)部。因此上建冷空通專業(yè)的噪聲控制對于整個上建來說是相當重要的。

長久以來，為了降低中央空調(diào)傳入艙室的噪聲量，一般在送風(fēng)末端會設(shè)置布風(fēng)器。（如圖3所示），布風(fēng)器由兩部分組成，包括靜壓箱和送風(fēng)口?？照{(diào)氣流經(jīng)過靜壓箱，噪聲會大量衰減，有著很好消聲作用。在多個船型試航階段，某些公共艙室（如船員餐廳），在噪聲水平測試中，時常發(fā)生噪聲超標的情況。經(jīng)過分析，這類公共區(qū)域艙室，一般都設(shè)置空調(diào)回風(fēng)口，而空調(diào)回風(fēng)口都是直接接入空調(diào)系統(tǒng)，未實施任何噪聲控制措施，導(dǎo)致空調(diào)內(nèi)部噪聲借此通道傳入艙室，造成艙室噪音超標。

借鑒空調(diào)送風(fēng)布風(fēng)器原理，船廠在回風(fēng)末端，也可設(shè)置靜壓箱（如圖4所示），聲波在靜壓箱內(nèi)多孔性吸聲材料中傳播時，因摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達到消聲的目的。不光如此，由于靜壓箱與管道間截面發(fā)生突變，利用這類突變及旁接共振腔等引起阻抗的改變，使沿著風(fēng)管傳播的聲波向聲源方向反射或在腔室內(nèi)來回反射，聲波相互抵消。利用上述原理，聲波經(jīng)過靜壓箱后噪聲水平有著顯著的降低。

5 ?結(jié)束語

本文對散貨船上建冷空通專業(yè)的典型問題進行了分類介紹，并結(jié)合實際案例提出應(yīng)對辦法。在船舶上建冷空通設(shè)計中，有著很多的注意事項，這就需要設(shè)計人員能夠加強重視，這樣才能減少出現(xiàn)后期修改的問題。

參考文獻：

[1]中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實用手冊（輪機分冊）.國防工業(yè)出版社.北京.1999

[2] IMO. 國際海上人命安全公約（SOLAS）[S]. 2012.

作者簡介：

施曉磊，上海外高橋造船海洋工程有限公司，工程師;屠佳磊，上海外高橋造船海洋工程有限公司，助理工程師。