“珠江号”消防船的设计和建造

“珠江号”消防船的设计和建造随着国家经济快速发展，沿海及内河航道船舶客运、货运交通运输频繁，沿岸新的建筑、港口码头、油库等重要设施不断建成投入使用，这些船舶及设施一旦发生火灾，不但损失巨额财产，还会造成人员伤亡。要对这些设施效的消防保护，必须要有足够的消防装备。因此，广东省广州市消防支队为了解决该队当时水上消防能力不足的问题，决定建造一艘约40m长，主要用于对内河A级航区水域内的船舶或沿岸建筑、油库的灭火抢险救灾任务，对外消防能力为150m的专业消防船，广船国际承接了这艘船的建造任务.“珠江号”消防船2挂旗和船级符号本船悬挂中华人民共和国国旗，人级中国船级社，其设计和建造满足FFl消防船要求。中国船级社广州分社对设计图纸进行审查，并对建造进行检验。本船的建造是符合中国海事局和中国船级社颁布的相关法规及入级规范，CCS认为可以授予的船级符号及附加标志为：★CSADA级航区，l类消防船★CSMn3设计的特点“珠江号”消防船是605院和广船国际联合自主创新研发的一艘现代化内河船。本船为横骨架式全焊接结构、单甲板、单底、双机双桨、双舵、圆舭型线，主船体为钢质、上层建筑为铝合金结构消防船。2台主机前端连接离合器驱动消防泵，后端连接滑差齿轮箱驱动螺旋桨。艏部设有可在驾驶室操纵的变频控制定螺距桨艏侧推装置一套。对外消防系统配主、副炮各2门，其中1门副炮置于液压升降装置上，可升高至离水面l5．4m处。上甲板和驾驶甲板的后部留有宽敞的露天甲板，除了保证消防作业，也兼顾节日喜庆作江面演示时政府船舶的良好形象。宽敞的后甲板平台设计，方便消防员上下小艇和消防器材装备的补给和运送，十分有利于水上消防救生工作的顺利展开。驾驶室四周为通透玻璃窗，可环视全船主甲板和驾驶甲板，主船体及甲板室的设计，充分考虑了外形外观与珠江两岸景致协调。3．1结构设计主船体及甲板室均为横骨架式结构，单甲板单底。主船体结构为钢结构，材料为A级船用钢。主甲板以上的两层甲板室结构采用AlM94．5Mn铝合金材料。，甲板室铝合金结构与主甲板的连接采用复合材料钢钛铝进行焊接。主要结构包括外板、甲板、底部骨架、舷侧结构、甲板结构、舱壁结构、主机基座等按照CCS规范进行设计计算，其中消防炮底座的甲板和构件板作了加厚处理。3．2轮机设计轮机部分的设计除满足规范、法规的要求外，推进系统在设计上采用了比较先进的推进方式。本船设2台主机，每台柴油机各通过1台减速齿轮箱驱动l只定距桨，主机与齿轮箱之间以高弹性联轴节连接。主机额定转速1800rpm，输出功率1640kW0消防作业时通过主机自由端的离合器，带动对外消防泵；后端通过滑差齿轮箱实现螺旋桨的低速运转，滑差齿轮箱的n机构和操舵装置、艏侧推装置联动配合对船舶进行定位。非消防状态时，主机自由端脱开，滑差齿轮箱如普通齿轮箱一样工作。从船艉看，螺旋桨旋向为外旋。这种配置方式使推进系统配置简单，操控简便，但这种配置对操控系统要求比较高。我们通过精心设计，在技术上精益求精，使得推进系统的设计非常成功。3．3对外消防系统设计先进的对外消防系统是“珠江号”消防船的核心部分。对外消防系统由对外消防水灭火系统、对外泡沫灭火系统、自身喷淋水幕保护系统、液压升降装置及对外消防监控系统组成。系统设计先进，设备配置优良、布置合理，可以在最短的时间内由航行状态转到消防状态，各项技术指标达到国内较高水平。该船可以实现水上火灾扑救和向岸上供水进行灭火，兼具水上事故救援、通讯、照明、防化及清污功能，主消防炮的射程最远可达150m，具有强大的油类火灾灭火功能o3．3．1对外消防水/泡沫灭火系统对外消防系统配置了2台消防泵、2t]主炮和21’1副炮，主副炮均具有喷水和喷泡沫的功能。每台对外消防泵出水口管供1门主炮，并且2台对外消防泵的出水管用连通管连接以实现互为备用。通过调整管路阀门的开闭可以实现多种打炮组合，例如：单主炮、单副炮、单主炮加单副炮、双主炮、双副炮、双主炮加双副炮等。当仅使用主炮时，主炮喷水射程可达到l50m；当同时使用主炮和副炮时，主炮喷水射程为120m，副炮喷水射程为llom。这种供水配置形式适应范围广，可满足不同程度火灾的灭火强度要求，故使用灵活、实用02台流量各为30m3lh的电动泡沫泵，布置在机舱后部右舷，通过压力平衡式泡沫比例混合器，将水与泡沫按l％、3％或6％比例混合人消防水中，供给主炮、副炮或泡沫消防栓使用。泡沫比例一经设定，无论消防水的压力流量如何变化，均可保持系统中固定的泡沫比例。泡沫比例混合器的比例为人工手动调节。当喷射泡沫时，主炮射程为l30m，副炮射程为l00m。本船还配备了普通泡沫和抗溶泡沫两种泡沫液，对水溶性、非水溶性可燃、易燃液体引发的火灾及固体火灾均可扑救。4门消防炮的配置及灭火覆盖范围4门消防炮的配置及灭火覆盖范围见表1对外消防水，泡沫灭火系统管路上的阀件几乎都采用了电动蝶阀，所有电动蝶阀既可在驾驶室的消防控制台上遥控操作，也可就地手动操作，遥控与手动转换手柄在蝶阀的电动头上。当使用泡沫进行消防作业后应启动总用泵，用舷外江水对泡沫管路进行清洗，防止泡沫残留液对管路及装置产生腐蚀。考虑到珠江水域桥梁较多这一特点和对大型船舶、沿岸高层建筑实施灭火作业的要求，在船的中部设置了一套液压升降装置，其上安装一门消防副炮，升降装置的升程为7m，距水面高度l5．4m，可锁定在其中任一升降高度，以实现对一定高度的火情实施灭火作业。另外一门副炮安装在驾驶甲板后部，两门消防主炮，分别安装在驾驶室顶部左右舷的消防平台，成对称布置。3．3．2喷淋水幕保护系统本系统的设置是通过喷射水幕，形成包围船身外表垂直面的保护水帘，使船只进人火场灭火施救时免于受热力辐射的影响。水幕系统的水由对外消防泵提供，通过节流孔板减压使系统工作压力为0．6Mpa0系统分成左舷和右舷两个区域，左消防泵供左区，右消防泵供右区，若将左右消防泵出口连通管的隔离阀打开则每台泵均可同时供整个水幕系统。受保护的船体外表垂直面积360m2，按照规范要求的10L／min·m2设计水量。水幕喷咀分布在上中下3层，分别为顶甲板、驾驶甲板及主甲板的外侧。其中顶甲板l9只喷咀，保护驾驶甲板以上的外壁；驾驶甲板27只喷咀，保护主甲板以上至驾驶甲板的外壁；主甲板52只喷咀，保护水线以上主船体外壳。上中下3层水幕均设有截止阀进行控制，必要时可关闭控制上层水幕的截止阀以避免喷淋时影响驾驶员、指挥员的视线。3．3．3消防作业时船舶的操作及定位保持船位动力设备包括2台主机、l台艏侧推和操舵装置。每台主机的额定功率为l640kW，消防作业时主机前端用于驱动消防泵需消耗功率l012kW，剩余功率628kW中的502kW用于后端驱动螺旋桨，双机共1004kW，产生螺旋桨推力约70kN，舵力约20kN。艏侧推最大推力l7．5kN。消防作业时同时打21′-]主炮产生的后座力为最大共36kN，当2r]主炮朝船艏正前方或船艉正后方打炮时，利用螺旋桨推力可抵消打炮的后座力；当朝垂直船身方向打炮时，利用艏侧推推力和舵力可抵消炮的后座力；当朝其他方向呈任意角度打炮时，利用螺旋桨、艏侧推及舵的联合作用也可抵消炮的后座力。同时，定位动力仍有一定裕度，可克服一定的水流及风力对船位的影响。因此，本船在消防作业时能够满足保持船位的控制。3．4电气设计的特点本船电气部分主要包括船舶电力系统、通导、对外消防监控系统及对外消防照明系统，在设计中，我们尽可能采用先进技术，如通导预留升级接口。一3．4.1电力系统主配电板采用电站管理系统，3台发电机可以根据负荷的实际情况实现自动启动并车运行，这种智能化的电站管理既可以节省能源，又能很好地对发电机进行保护，避免大负荷电机启动时的冲击。在机舱集控室设主配电板一屏，主配电板上装有一套电站管理模块和岸电装置，同时设有逆功率保护装置和船电／岸电联锁装置。3．4．2通导除按法规配备的通导设备外，还选用了800M集群甚高频无线电话和车载GPS，可以实现公安消防系统、水警系统的联防，灵活调动消防装备，更大程度提高消防能力。配备移动电话适配器，并配以电脑，可实现和岸上电话通话和上网，大大增强了该船的通信能力，使岸上指挥中心可以多途径与消防现场进行联系。并留有升级接口，如配有F一站，即可实现视频传输，指挥人员能够在陆地指挥中心直接通过视频观看到火灾现场的情况，可实现异地消防指挥。安装了带硬盘录像闭路电视监控系统，能够更好地监视火场和升降炮的的实际情况，还可以把现场的情况拍摄下来，必要时可以对火灾消防情况进行回放分析。3．4．3对外消防监控系统对外消防监控系统由消防控制板、主机遥控装置、消防炮无线遥控装置、消防泵现场控制箱等组成，其中消防控制板、主机遥控装置设于驾驶室的驾控台，可实现对主机转速、螺旋桨转速、对外消防泵、消防炮、液压升降装置、泡沫泵、管路电动蝶阀等系统进行控制和监视实现在驾驶室、炮位现场及有线遥控等三个处所对消防水炮的控制。另外还设有火场监视器和探照灯，可在驾驶室观察到火场情况。3.4.4对外消防照明对外消防照明采用4盏带电动遥控的探照灯，在驾控台就可以对探照灯实现水平方向3500、垂直方向+500一一200的角度旋转控制。配合电视监控系统可以对本船周围的情况实现全方位的监视。4建造特点“珠江号”消防船是我公司成立以来，所建造的唯一一条小船，这对我们来说无疑是要建造一条精品船。因为公司现有的船坞、船台都是按照建造3。6万吨船舶设置的，消防船的主尺度小，无法使用公司的船坞、船台进行建造，经过多方论证和综合考虑，项目组决定将船放在地面建造，整体吊运下水04．1主船体建造全船共划分为6个分段，船体结构重量约为l50t，在此建造过程中，我们坚持按照“壳舾涂”一体化的建造方法，最大限度地加大工作面，加快建造进度，缩短建造周期。机舱结构单薄、空间狭小，设备安装工作量大，焊接工作量集中，因此会使结构产生严重的变形。为了保证机舱段的外部型线的准确，我们以底部小分段的外板型线胎架作为定位尺寸，将机舱分段分为底部小分段及甲板／舷侧半立体分段进行建造。整个船体建造都采用了激光定位和测量，很好地控制了分段建造精度。针对艏部、艉部结构空间狭小、侧部型线曲率变化较大、舱室较多的特点，我们采用倒装建造，减少建造的难度。在泡沫舱、抗溶泡沫舱、淡水舱这些地方，分段合拢后无法进行特涂，为了保证涂装质量，又不损坏机舱设备，我们将涂装工序提前到分段建造阶段完成，并提出了涂装的保护措施，使施工有序进行。4．2船舶下水为了确保消防船在下水过程不会对船体造成大的变形或折损，我们决定用工装吊架将船吊入水中。根据重量重心的计算，决定将托架的支承点设在21#和48#肋位。箱型主、副吊棵的长度为10m，两根主棵之间用槽钢连接，起到定位和防止拖架沿船舯滑动的作用。主棵与船体外板之间垫有木块，木块内侧与船体线形相吻合，防止箱型棵对船体外板造成损伤。副棵是防止在吊运过程中，刚索对船体外板、上建舱室外壁造成拉伤。在吊装方案设计时，分别对浮吊的起吊能力、主操、副棵及吊环的强度进行了校核，对钢丝绳的长度、受力情况也进行了认真的计算。消防船下水后对船体结构进行了一次检查，没有发现超出标准的变形。消防船实现了整体吊装下水，且变形得到有效控制，缩短了船舶建造周期。