厦门“骁龙119”号消防船设计

黄孟光 李敏

摘 要：本文围绕着“目标设计、节能环保”的设计理念， 针对厦门消防船设计过程中为实现预期设计目标而在船体线型、重量控制和总体布局、对外消防系统以及电力系统等几个关键领域所作的努力进行了详细描述。

关键词：消防船；目标设计；节能环保

中图分类号：662.2 文献标识码：A

1 前言

“骁龙119”号消防船由广州海事通设计顾问有限公司与广东浩粤船舶工业有限公司设计研究所联合设计，海事通（肇庆）西江船厂有限公司承建，于2013年底交付使用。本船主要用于厦门湾及其周边海域的海上设施和各类船舶的消防、监护和救助，依照中国船级社《国内航行海船建造规范》对沿海航区船舶的要求进行设计与建造。按照使用需求，本船的技术性能指标要求较高：消防能力达到第2类消防船（FIFI II）的要求；结构强度、稳性及适航性能满足8级海况、9级蒲福风的航行环境要求；满载航速不小于15 kn。

如何妥当处理稳性与航速的矛盾，是贯穿整个设计过程的核心问题。而对外消防系统及电力系统，则是本船的两个关键系统。本文介绍了设计过程中对这些技术要点的思考与实践，以供同行们参考。

2 船型与主要参数

本船以香港海事处现役消防船“卓越”号为母型，单体圆舭方尾船型，带球鼻首；主船体为钢质，上层建筑为铝合金；双机、双定距桨推进，配有首侧推，操纵灵活，回转性能优异；驾驶室视野辽阔，整体造型威严醒目。“骁龙119”号消防船外形见图1 。

“卓越”号与“骁龙119”号主要参数见表1。

图1 “骁龙119”号消防船外形图

表1 “卓越”号与“骁龙119”号主要参数

3 稳性与航速

3.1 船体型线优化

根据《国内航行海船法定检验技术规则》对消防船作业工况稳性的要求，在所有水炮和泡沫炮同时喷射产生最大倾侧力矩时，允许的极限静倾角不大于5度。此项要求，与消防设备的性能及布局、排水量及初稳性有直接关联。为此，我们在初始设计阶段，以消防系统的合理布局为前提，进行了多种尺度方案的稳性评估，最终确定了型宽为10.8 m的改型方案。母型船“卓越”号阻力性能优良，而“骁龙119”号增大了8%船宽，为降低船宽增大对阻力性能的不利影响，我们对型线进行了多处局部优化，重新修整船首肩部流线，并依据流线试验的结果，调整了首侧推贯穿口的形状及舭龙骨走向。在型线优化过程中，尽量保持轻载水线以上的水线面面积，以不损失横稳心高为原则。型线优化之后，经模型试验及实船试航验证，其阻力性能甚佳，满载试航时，在主机全负荷运行状态下航速达到15.8 kn。

本船首次正式航行为广州至厦门段，总航程360 n mile，耗时26 h，平均航速约14 kn。在整个航程中，主机基本上维持在50%左右负荷运行。航行到接近厦门海域时，曾遇到极端恶劣天气，巨浪直接冲上驾驶甲板，本船的结构强度、稳性及适航性能经受了严峻的考验，出色地完成了首航，得到船东及船长的高度认可。

3.2 重量控制及优化布局

除了船体型线优化，船舶排水量及重心高度的控制，是确保本船航速与稳性的另一关键。因此，在设计过程中，我们对一些关键系统的布局进行了优化改进，主要包括：

（1） 上层建筑采用铝合金材料

上层建筑采用铝合金材料，大大减轻了空船重量，同时降低了重心高度，效果显著。

（2） 内部分隔采用支柱结构

同一层甲板的相同防火区域，内部分隔均采用支柱结构，比如主甲板分隔（见图2），除烟囱围壁、梯道围壁、CO2室围壁及首部防撞舱壁外，其它区域全部作为船员生活居住区，属同一防火区域，故其分隔均采用支柱配合装修壁形式，这样在减轻重量的同时也便于船员舱室的灵活分割。

（3）消防系统优化布置

在全船总体布局时优先考虑消防炮位置及消防管系的走向，使消防炮分布尽量合理均匀，消防管基本为“横平竖直”走势。全船共设9门消防炮（3门主炮和6门副炮），分层错落有致地分布在首尾方向，其中2门主炮垂直安装在烟囱顶，能实现由前至后接近270°的喷射覆盖范围，可与前端另一门主炮或与驾驶甲板前的2门副炮同时向船首方向喷射，也可与船尾方向的4门副炮同时向船尾方向喷射。船首端主炮的消防管由机舱环形总管直接向首部延伸至侧推舱，然后垂直向上穿过首楼甲板安装在指挥甲板前端，而其余所有消防主管均垂直布置在机舱烟囱内。这样的管系分布既方便消防管系安装固定及检查维护，又因消防管系基本不经过其它生活工作舱室，从而减少与其它工种间的交叉配合作业，大大提高了建造效率。消防管路平直顺畅的布置，减少了消防管路的总长度，既减轻重量、降低重心，又减少了管路损失，提高了消防炮射程。

4 对外消防系统设计

作为专业消防船，对外消防系统是本船的关键系统。为达到最佳的消防效果，除了布局方面的考虑，系统配置及系统控制也需要特别关注。

4.1 对外消防系统配置

本船设3台消防泵，其中两台由主机前端输出轴驱动，另一台由独立消防柴油机驱动。消防海水由机舱内的3个独立消防海底门经消防泵后由机舱环形消防总管送至各消防炮及甲板消防接头。本船消防系统除了可提供海水消防外，另设有泡沫灭火系统。泡沫灭火系统设有2台电动泡沫泵及6个泡沫比例混合器。泡沫原液由2个不锈钢泡沫罐引出经泡沫泵加压后输送到各个泡沫比例混合器，泡沫比例混合器按设定的3%～6%的配比将泡沫液与海水混合，然后经6门消防副炮射出，实现泡沫灭火。

本船消防系统的配置，超过了CCS对第2类消防船的要求，部分配置甚至超过了第3类消防船的要求，详见表2。

表2 “骁龙119”号 消防系统配置

4.2 对外消防系统控制

对外消防监控系统由PLC消防控制触摸屏、柴油机遥控板、消防炮遥控板和消防系统控制箱等组成。其中，PLC消防控制触摸屏和柴油机遥控板安装在驾驶室中部的灭火系统控制台上，通过PLC触摸屏可实现对主机转速、对外消防泵、消防炮、泡沫泵以及管路上电动蝶阀等所有对外消防操作进行实时监控。消防炮还可使用“移动式”控制板在驾驶室外部进行直观的现场遥控。另外，船上还设有火场监视器和消防探照灯，可以在驾驶室观察到火场情况。

本船在对外消防作业时，可通过滑差离合器及首侧推装置联合操作，进行船舶定位。船上设有两台滑差离合器，分别安装于左、右主机后部输出端，用于驱动轴系及螺旋桨。消防作业时主机恒定转速带动前端对外消防泵，后端通过滑差离合器控制不同的输出转速，实现螺旋桨无级低速运转对船舶进行定位。首侧推采用定距桨型侧向推进器，通过控制柴油机及齿轮箱改变螺旋桨的转速及旋向，从而改变侧向推力的大小和方向。通过主推进器、舵装置和首侧推装置的联合操控，可在消防作业时保持或改变船位。

5 电力系统设计

现代船舶的设计，越来越注重节能环保。本船在电力系统配置及用电设备选型方面，也采取了一些有效的节能措施，主要有以下几点：

（1）全自动智能电站

本船设三台柴油机驱动的交流发电机组，每台机组功率为86KW。在正常航行工况及停泊工况下，单台机组即可满足全船电力负荷需求；在进出港工况及消防作业工况下，两台机组并车运行；消防作业工况下，极端情况时则可三台机组并车运行。考虑到各种工况下用电负荷变化比较大，为保证各种工况下电力负荷的需求，同时又不希望发电机组长时间大功率低负荷运转，故此选择了单台机组功率相对较小的多机组并行方案，各机组采用全自动智能电站控制，可根据船上实时电力负荷需要，以单台机组独立工作或两台（或三台）机组并联运行，从而实现节能的目的。

（2）智能中央空调系统

由于消防船的特殊使命，要求其必须24小时处于待命状态。在待命状态下，船上仅配值班人员，与平常消防训练时期或消防作业时期在人员配置上有很大差别，相应的船上空调负荷要求也变化很大。为满足船上空调负荷多变的需求，本船配置了由4个压缩机组组成的智能中央空调系统，可根据船上实时空调负荷需要，启动相应数量的压缩机组，达到节能的目的。

（3）照明系统

全船采用LED照明设备，以减少日常照明电力损耗。

6 结语

总体来说，本船非的设计常成功，各项性能指标均达到了设计预期。船东半年多来的营运反馈表明，本船在快速性、适航性、操纵性、经济性等各方面均得到了船东的高度认可。本船的服役，大大提升了厦门消防部队的海上战斗能力，为厦门湾及其周边海域的安全提供了强有力的保障。