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广东航道系统新型柴油快艇技术改进探讨
——以粤标巡126为例

2020-03-07崔剑南广东省佛山航道事务中心南海航标与测绘所

珠江水运 2020年1期
关键词:烟管柴油发动机快艇

崔剑南 广东省佛山航道事务中心南海航标与测绘所

粤标巡126自2016年2月份启用以来,总体情况使用良好,体积小,船速快,适应日常的巡查航道与维护航标的工作,尤其是一些小涌、闸内河道等低等级航道以及离航道站偏远距离的航道,方便灵活,省时快捷,对于突发情况,也可以快速反应,第一时间到达现场。

1.粤标巡126概况

粤标巡126由重庆京穗船舶制造有限公司制造,现在由佛山航道事务中心南海航标与测绘所和顺航道站使用,船长6.18m,船宽2.18m,型深1.14m,船体材料为纤维增强塑料,主机采用ISUZU的4JB1TCX柴油发动机,额定功率80.9kw。发动机参数如表1。

1.1 发动机特性曲线如图1。

1.2 粤标巡126实测相关数据见表2。

转速和速度:从表2可以看出,正常全速行驶,快艇速度可达50km/h,可以满足当天巡查辖区航道航标,速度相比较11m长的大快艇以及工作船,大大节省了巡查时间,提高了工作效率。

油耗:实测粤标巡126油箱长宽高为123cm*30cm*35cm,体积0.129m3,即129L,柴油密度0.84*103kg/m3,保守按120L计算,一箱油大约100kg,在一次测算中,从和顺站到西南涌新沙桥再回到和顺站,累计行驶45km,2.5h,耗油30L,即25kg,因此实际工作中测算平均每小时耗油12L,即10kg。以上测算是以平均计量,包括航行时全速与慢速。实际中,以油表计量,满箱分4格,慢速每小时耗油半格,快速每小时耗油一格,即续航时间4至8小时,全速时续航里程200km。以上所测数据基本与柴油机特性曲线符合。作为经典的4JB1T系列柴油发动机还是比较省油的。

表1

表2

2.粤标巡126常见问题

在实际使用过程中,4JB1TCX柴油发动机整体工作稳定,但不免出现过有排烟管漏气漏水、转速加不上去、冒黑烟、打车叶等问题。

2.1 排烟管漏气漏水

主机排烟管外接处弯头过多,主机启动时容易抖动,造成连接处松动磨损,容易漏气漏水,造成周边机器熏黑,尤其附近有塑料的机油箱体,容易过热融化。排烟管外接冷却水排水管用来冷却排烟管,长时间运行时,排烟管发红,容易融化掉进水管接头,造成漏水。建议外接的排烟管采用一体铸造,减少活动的连接部件,同时尽量减少机身塑料材料的使用,采用耐高温材料。

2.2 转速加不上去

有一段时间,由于车叶被打,以为是车叶损坏导致转速加不上去,还冒黑烟,后来换新车叶,转速也加不上去,经过排查油路、更换车叶等,发现油箱进油管有漏气,经过焊补后,仍然转速加不上去,一加大油门就冒黑烟,几经排查,发现是废气涡轮增压器有问题,更换废气涡轮增压器,恢复正常,转速可正常提速,排烟正常。

2.3 打车叶

由于和顺航道站所辖航道较为低等级,垃圾较多,再加上人为因素,车叶很容易被打。

2.4 高速时转舵吃力

转舵装置采用人力机械,低速时转舵很轻松,高速时,由于水压反作用力,转舵吃力,操作起来不是很方便。

图1

2.5 材料老化

由于采用的是玻璃钢材质,快艇常年停泊于航道站码头,风吹日晒雨淋,现在使用3年左右,已出现前甲板轻微变形。

2.6 维护费用高

主机采用的进口五十铃4JB1TCX柴油发动机,配套进口舵机及螺旋桨,维护费用高,甚至一颗螺丝都需要进口购买。

3.对粤标巡126技术改进探讨意见

经过一代代工作快艇的使用积累,现在的快艇基本已经接近完美,现从改进性能与提高经济性角度提一些技术改进探讨意见。

3.1 应用铝合金材料做快艇材料

2017年12月,佛山航道事务中心南海航标与测绘所自筹资金建造的7.25米小型铝合金快艇(粤标巡128)交付和顺航道站使用,这是广东省航道系统第一艘使用铝合金材料建造的柴油快艇。该快艇在实施船舶建造的同时,不断进行船舶技术改造,对铝合金柴油快艇隔音、减振系统和小型柴油快艇的艉压水进行专题研究并试用,通过对铝合金柴油快艇的设计与建造,积累了铝合金柴油快艇进行使用国产电喷共轨柴油主机、舷内外推进系统等一系列的技术改造经验,为今后全系统小型柴油快艇使用铝合金材料、国产主机开辟了新路。使用铝合金材料最大优势就是造价比玻璃钢便宜,材质耐用,已经广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业等方面。该铝合金快艇(粤标巡128)至今使用2年左右,相比较玻璃钢快艇(粤标巡126),都具有船型小、速度快、使用灵活等特点,优点是材料坚韧耐用,未见有明显变形,不足是铝合金快艇由于功率稍大,所以速度也快,耗油也相应稍大。经2年多实际使用,铝合金材料应用于航道柴油快艇是完全可行,可以推广使用,作为下一代新型柴油快艇技术应用。

3.2 配置国产主机

粤标巡126使用进口ISUZU的4JB1TCX柴油发动机,功率81kw,市场价15万元左右,粤标巡128使用国产玉柴YC 4F13 0-C20,功率95kw,市场价7万元左右,造价便宜,使用国产主机相应配套舷外机、齿轮箱等设备及维护费也较少。国产玉柴YC4F130-C20柴油发动机,是玉柴适应轻型柴油快艇市场发展需要开发的排量2.99升、功率覆盖范围90-130马力的低排放、节能环保型轻型发动机,动力、经济指标达到国外先进水平,在国内同类产品中处于领先地位。在航道系统部分船型已经开始使用,皮实耐用、动力强劲、智能化、舒适、油耗低等特点值得广泛推广使用。

玉柴YC4FA/YC4F系列主要技术参数见表3。

粤标巡128经实地测试,船速最快可达55km/h,油耗平均15kg/h,相较进口五十铃ISUZU的4JB1TCX柴油发动机,国产柴油机油耗控制还不够精细,但综合考虑,新型柴油机快艇配置国产柴油机,已能满足航道巡查、航标维护等日常工作,方便维护,成本低,更适合航道系统实际情况。

表3

3.3 合理布置测深仪位置

粤标巡126快艇测深仪探针安装在快艇尾部,附近有排烟管排水管,螺旋桨推动水浪形成涡流与空气泡,都会影响测深仪的准确度。在实际航行中,当船速慢时,测深仪才能准确显示水深,一旦加速,测深仪就不能准确显示水深。建议改变测深仪安装位置,重新设计安装在船底中部,避免尾部乱流及气泡影响测量精度。

3.4 建议机舱布置护梯

由于本快艇机舱较深,轮机员上下机舱没有护梯直接踩主机进机舱,容易踩坏主机相关部件,产生安全隐患。建议机舱加装护梯,方便轮机人员进入机舱保养维护。

3.5 加装液压辅助转舵装置

粤标巡126转舵装置采用的是机械式转舵,转舵全凭驾驶员本身操作。建议转舵装置采用电动或者液压辅助装置。因为快艇高速航行时,螺旋桨靠推动水的反作用力前进,船速越高,反作用力越大,转舵确实吃力,如果加装电动或液压辅助系统,可也提高驾驶员的驾驶舒适度。

4.结束语

综上所述,以粤标巡126为代表的玻璃钢柴油快艇,主机工作可靠,油耗较低,但仍还有进一步技术改进的空间,可以从装配国产主机、应用铝合金材料等方面进一步提高技术性能和经济性能,加以完善作为航道系统新一代机型推广使用。

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