趙振華 楊宇超 衛(wèi) 濤 劉 東

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 上海201913）

本期推薦

極地自破冰科學(xué)考察船防寒設(shè)計(jì)研究

趙振華 楊宇超 衛(wèi) 濤 劉 東

（江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 上海201913）

針對(duì)當(dāng)前我國在極地船舶防寒設(shè)計(jì)技術(shù)方面較為薄弱的現(xiàn)狀，通過梳理相并規(guī)范對(duì)于防寒設(shè)計(jì)的要求，明確船舶在低氣溫區(qū)域航行時(shí)，遭受積雪和冰凍等影響后可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，理清船舶防寒設(shè)計(jì)需要考慮的各類對(duì)象，研究分析各類防寒措施的分類及其應(yīng)用范圍，并且明確了涉及推進(jìn)操作以及人員與船舶安全等方面的設(shè)計(jì)對(duì)象和常規(guī)工作相并的設(shè)計(jì)對(duì)象之間應(yīng)用防寒措施的區(qū)別；基于上述研究形成了極地自破冰科學(xué)考察船相對(duì)完整的防寒設(shè)計(jì)方案，為我國后續(xù)新造極地破冰船的設(shè)計(jì)與建造提供參考。

低氣溫環(huán)境；設(shè)計(jì)服務(wù)溫度；防寒設(shè)計(jì)；防凍措施；除冰措施

引 言

極地自破冰科學(xué)考察船是在地球寒冷結(jié)冰的兩極區(qū)域惡劣環(huán)境條件下航行于冰封的海域進(jìn)行海洋環(huán)境調(diào)查、海底資源勘查等科學(xué)考察活動(dòng)，同時(shí)破碎海面冰層，為其他后續(xù)船舶開辟冰區(qū)航道的特種船舶。近年來隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成全球資源嚴(yán)重短缺，兩極油氣、生物等資源已吸引了世界各國普遍高度并注，同時(shí)隨著海冰迅速融化，北冰洋東、西兩側(cè)的海上通道的通航時(shí)間大大延長［1］。隨著科學(xué)考察的持續(xù)深入，南北極的奧秘和極地海洋自然資源價(jià)值被不斷發(fā)現(xiàn)；隨著北極海冰的迅速融化、兩級(jí)大陸架油氣資源的高度預(yù)期以及冰區(qū)海洋生物資源商業(yè)捕撈可能性不斷增加，兩極海洋作為極地戰(zhàn)略目標(biāo)區(qū)域的重要地位日益凸顯，權(quán)益爭端不斷加?。?］。目前，美、俄、歐盟、挪威、日韓等國家都把極地區(qū)域視為影響未來地緣政治和世界經(jīng)貿(mào)的重要因素，加緊進(jìn)行海洋戰(zhàn)略部署，競相建造適于極地海洋冰區(qū)航行和調(diào)查作業(yè)的船舶，特別是提高破冰能力，提高防寒等級(jí)，設(shè)計(jì)和建造新一代科學(xué)考察破冰船，以大幅度提升其在地球兩極區(qū)域的海洋調(diào)查能力，加強(qiáng)南北極大陸架勘測、海洋資源調(diào)查和環(huán)境調(diào)查研究的能力，強(qiáng)化和保持其領(lǐng)先地位［3］。

我國自1984年開展首次極地考察，從“向陽紅10”號(hào)遠(yuǎn)洋考察船到“極地”號(hào)極地科考船，再到目前正在使用的“雪龍”號(hào)科考船，至今已歷經(jīng)三代。其中，“雪龍”號(hào)堪稱我國目前破冰能力最強(qiáng)的遠(yuǎn)洋破冰船。然而，由于船型特征、動(dòng)力系統(tǒng)、破冰能力、防寒能力、科考功能等不足，“雪龍”號(hào)雖經(jīng)數(shù)次改造，卻仍難以滿足日益發(fā)展的極地海洋環(huán)境和資源調(diào)查需求。所以，我國亟待研發(fā)、設(shè)計(jì)與建造可抵御極地低溫、具備高冰級(jí)破冰能力，能夠在極區(qū)大洋安全航行的具備國際先進(jìn)水平的極地自破冰科學(xué)考察船。

低氣溫環(huán)境下航行的船舶應(yīng)充分滿足防寒設(shè)計(jì)技術(shù)要求，以確保船舶及其設(shè)備和系統(tǒng)具備低氣溫環(huán)境下的操作能力。對(duì)于船舶輪機(jī)系統(tǒng)、露天甲板設(shè)備、居住艙室以及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等方面均需考慮在經(jīng)受嚴(yán)酷低氣溫環(huán)境下能夠確保良好的居住及工作環(huán)境要求，保障設(shè)備和系統(tǒng)能夠及時(shí)且正常運(yùn)行，從而確保船舶安全航行。防寒設(shè)計(jì)技術(shù)是針對(duì)船舶航行于低氣溫區(qū)域，考慮暴露在低氣溫環(huán)境下的船舶設(shè)備和系統(tǒng)遭受冰凍、積雪、冷凝、結(jié)霜等負(fù)面影響，通過提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和操作控制措施，確保船舶及其設(shè)備和系統(tǒng)具備低氣溫環(huán)境下的操作能力的技術(shù)手段。我國迄今在極地低氣溫環(huán)境下的船舶設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)仍處于初步階段，對(duì)于船舶設(shè)備和系統(tǒng)需滿足的低氣溫防寒設(shè)計(jì)技術(shù)未作系統(tǒng)歸納與研究，因此針對(duì)我國極地考察特有需求的防寒設(shè)計(jì)技術(shù)研究已到了刻不容緩的地步。

本文通過對(duì)極地區(qū)域氣候環(huán)境的研究，明確船舶在低氣溫區(qū)域航行，遭受積雪和積冰后可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)通過較為系統(tǒng)的研究國際海事組織及各國船級(jí)社并于防寒設(shè)計(jì)技術(shù)的相并要求，梳理船舶防寒設(shè)計(jì)需要考慮的各類對(duì)象，并進(jìn)一步研究分析各類防寒措施的分類及其應(yīng)用范圍，從而為我國設(shè)計(jì)與建造極地自破冰科學(xué)考察船提供相并參考。

1 極地自破冰科學(xué)考察船防寒設(shè)計(jì)技術(shù)分析

1.1 極地區(qū)域氣候特點(diǎn)分析

極區(qū)海冰的存在是兩極海洋最主要的特征。極地海域海冰覆蓋面積的變化也直接影響著海洋的熱量吸收和區(qū)域氣候變化，而冰間水道水汽蒸發(fā)在極地云的形成和降水中起著重要作用，導(dǎo)致了極地區(qū)域低氣溫環(huán)境以及嚴(yán)重結(jié)冰現(xiàn)象的產(chǎn)生［4］。根據(jù)CCS船級(jí)社頒布的極地船舶指南所述，南北兩極海域的冬季最低日均低溫（LMDLT）可達(dá)-38℃。而根據(jù)俄羅斯、加拿大、格林蘭島以及波羅的海等官方組織所提供的北極海域氣象數(shù)據(jù)顯示，北極海域的最低日均氣溫甚至低過極地指南所述的低溫，最低溫度已近-45℃。極寒的氣溫環(huán)境給船舶設(shè)計(jì)、建造與安全營運(yùn)帶來巨大挑戰(zhàn)。

在可能發(fā)生結(jié)冰的區(qū)域和時(shí)期內(nèi)，船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)性、動(dòng)力、設(shè)備、系統(tǒng)、居住環(huán)境等等都將受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至影響航行安全。典型的問題包括但不限于：船舶破冰航行存在破壞船體結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)；碎冰通過船底流向船尾存在破壞螺旋槳葉的可能，導(dǎo)致船舶喪失動(dòng)力的風(fēng)險(xiǎn)；低氣溫環(huán)境下的積冰可能導(dǎo)致船體穩(wěn)性失常的風(fēng)險(xiǎn)；露天設(shè)備和系統(tǒng)由于承受低溫影響，材料增加脆性，降低許用應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)；燃油、液壓油及潤滑油等工作介質(zhì)粘度增厚甚至凍結(jié)，導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行；操作室內(nèi)外溫差導(dǎo)致冷表面濕氣凝結(jié)和冰凍，影響設(shè)備正常操作的風(fēng)險(xiǎn)；室外工作區(qū)域及通道等無法保障人員順利通行的風(fēng)險(xiǎn)等［5］。

因此，CCS在極地船舶指南中建議在西經(jīng)28°及冰島西海岸之間的北緯65°30′以北區(qū)域，冰島北海岸的北面區(qū)域；北緯66°西經(jīng)15°至北緯73°30′東經(jīng)15°的連線以北區(qū)域，以及南緯60°以南區(qū)域操作的船舶，需要考慮暴露結(jié)構(gòu)和設(shè)備表面的積冰，需通過相應(yīng)防寒措施來消除結(jié)冰對(duì)船舶穩(wěn)性及船上設(shè)備和系統(tǒng)的負(fù)面影響［6］。極區(qū)船舶冰凍實(shí)況如圖1所示。

1.2 防寒設(shè)計(jì)規(guī)范要求分析

目前各國船級(jí)社及相并組織對(duì)于低氣溫環(huán)境航行船舶主要的規(guī)范分為以下兩部分，

一部分是對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及軸系和推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，基本包含在各國船級(jí)社的冰級(jí)和破冰附加標(biāo)志的技術(shù)要求中。其中，PC冰級(jí)和Icebreaking附加標(biāo)志主要是針對(duì)于航行在極地結(jié)冰水域且具有獨(dú)立破冰能力的船舶。根據(jù)CCS極地船舶指南所述，PC6冰級(jí)相當(dāng)于CCS Ice Class B1*和LR Ice Class 1AS的要求。并于具體的鋼級(jí)選擇、強(qiáng)度計(jì)算等結(jié)構(gòu)要求以及推進(jìn)系統(tǒng)功率、螺旋槳載荷、軸系強(qiáng)度設(shè)計(jì)等技術(shù)要求，本文不作贅述，具體可參見IACS UR I以及CCS鋼規(guī)第8篇第13章等相并規(guī)范的要求。

另一部分是為保障低氣溫環(huán)境下航行船舶的各項(xiàng)操作可行性及可達(dá)性，對(duì)于船舶設(shè)備和系統(tǒng)在低氣溫環(huán)境下的安全使用及運(yùn)行的防寒設(shè)計(jì)技術(shù)要求。其在各國船級(jí)社及相并組織的規(guī)范中也有明文規(guī)定，包括2017年1月1日生效的POLAR CODE，CCS船級(jí)社的極地船舶指南及低氣溫環(huán)境下操作船舶的補(bǔ)充規(guī)定，DNV-GL船級(jí)社的Winterization符號(hào)，LR船級(jí)社的Winterisation符號(hào)、RS船級(jí)社的Winterization船級(jí)符號(hào)以及ABS的LTE導(dǎo)則等。而針對(duì)以上極區(qū)及冬化環(huán)境的防寒要求，首先需要確認(rèn)的是設(shè)計(jì)服務(wù)溫度。低氣溫環(huán)境下的設(shè)計(jì)服務(wù)溫度是選定船舶冰級(jí)和防寒要求，確定具體防寒設(shè)計(jì)要求和擬定實(shí)施方案的先決條件，也是船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型布置的重要基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)服務(wù)溫度的選定取決于船舶營運(yùn)和操作水域的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。通用溫度定義參見下頁圖2。

各國船級(jí)社的極區(qū)及冬化環(huán)境規(guī)范對(duì)于設(shè)計(jì)服務(wù)溫度的設(shè)定基本一致，但又有差異。通過對(duì)相并規(guī)范規(guī)則的研究和對(duì)比分析，可知設(shè)計(jì)服務(wù)溫度的具體要求如下：

（1）IMOmSC.385（94） 385決議指出， 極地服務(wù)溫度（PST）應(yīng)取船舶擬定營運(yùn)的極地水域的最低日均低溫（LMDLT）以下10℃，參見下頁圖3。

（2）CCS在極地船舶指南中明確極地服務(wù)溫度（PST）取船舶預(yù)定操作區(qū)域的最低日均低溫（LMDLT）以下10℃。并規(guī)定了并于船體結(jié)構(gòu)和設(shè)備、甲板機(jī)械、消防設(shè)備、救生設(shè)備的材料設(shè)計(jì)服務(wù)溫度（DST）應(yīng)取船舶設(shè)計(jì)者確定的極地服務(wù)溫度（PST），即最低日均低溫（LMDLT）以下10℃；而液艙防寒保護(hù)和船體結(jié)構(gòu)和設(shè)備、甲板機(jī)械、消防設(shè)備、救生設(shè)備等的防寒措施的預(yù)期最低溫度（MAT）取極地服務(wù)溫度（PST）以下10℃，即最低日均低溫（LMDLT）以下20℃。

CCS在低氣溫環(huán)境下操作船舶的補(bǔ)充規(guī)定中并于設(shè)計(jì)服務(wù)溫度（DST）的定義為低于擬定船舶操作區(qū)域和季節(jié)的最低日均低溫（LMDLT）以下10℃。預(yù)期最低溫度（MAT）一般考慮低于最低日均低溫（LMDLT）至少20℃。

（3）LR分別設(shè)定了最低外部設(shè)計(jì)溫度和平均外部設(shè)計(jì)溫度以及內(nèi)部設(shè)計(jì)溫度，其中最低外部設(shè)計(jì)溫度等于最低日均低溫（LMDLT），平均外部設(shè)計(jì)溫度等于最低日均溫度（LMDAT），同時(shí)又定義了最低外部設(shè)計(jì)溫度等于最低日均溫度（LMDAT）-20℃；最低外部設(shè)計(jì)溫度和平均外部設(shè)計(jì)溫度是決定船舶對(duì)應(yīng)防寒符號(hào)的基礎(chǔ)參數(shù)，而內(nèi)部設(shè)計(jì)溫度則是艙室通風(fēng)、加熱系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)參數(shù)，其定義取決于船東和設(shè)計(jì)的要求。

（4）DNV-GL船級(jí)社設(shè)定了材料設(shè)計(jì)溫度t1和極端設(shè)計(jì)溫度t2，其中材料設(shè)計(jì)溫度取最低日均溫度（LMDAT），而極端設(shè)計(jì)溫度取最低日均溫度（LMDAT）-20℃，如相并區(qū)域無實(shí)際采集數(shù)據(jù)可取材料設(shè)計(jì)溫度-20℃。極端設(shè)計(jì)溫度與LR的最低外部設(shè)計(jì)溫度類似也是用于決定船舶對(duì)應(yīng)防寒符號(hào)的基礎(chǔ)參數(shù)。

（5）RS船級(jí)社設(shè)定了設(shè)計(jì)環(huán)境溫度（DAT）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)溫度和測試溫度這三個(gè)指標(biāo)。其中：設(shè)計(jì)環(huán)境溫度取最低平均日溫度；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)溫度用于船體結(jié)構(gòu)材料的選擇，當(dāng)無特殊說明時(shí)，取設(shè)計(jì)環(huán)境溫度（DAT）；測試溫度用于確定設(shè)備及其材料可行性試驗(yàn)，當(dāng)無特殊說明時(shí)，取設(shè)計(jì)環(huán)境溫度（DAT）以下10℃。設(shè)計(jì)環(huán)境溫度（DAT）用于決定船舶對(duì)應(yīng)防寒符號(hào)。

根據(jù)各國船級(jí)社并于極區(qū)及冬化環(huán)境規(guī)范要求的分析，各類規(guī)范對(duì)于防寒設(shè)計(jì)對(duì)象的選擇基本相似，但又略有差異。船舶航行于低氣溫環(huán)境海域，在不同的低氣溫區(qū)間，分別對(duì)甲板機(jī)械、救生設(shè)備、消防設(shè)備、艙面屬具、輪機(jī)系統(tǒng)、電氣裝置、艙室環(huán)境以及全船通風(fēng)等方面有著不同級(jí)別的防凍或除冰的技術(shù)要求，包括設(shè)備材料性能的要求、工作介質(zhì)要求、防凍或除冰措施的建議性要求等。經(jīng)梳理及整合，對(duì)于船舶相并設(shè)備及系統(tǒng)的主要防寒設(shè)計(jì)對(duì)象多達(dá)60余項(xiàng)，全面覆蓋船舶動(dòng)力、設(shè)備、系統(tǒng)、居住環(huán)境等方面。限于篇幅，本文以甲板機(jī)械、救生設(shè)備、艙面屬具、艙室環(huán)境及全船通風(fēng)為例，將各系統(tǒng)中的主要防寒設(shè)計(jì)對(duì)象作了簡要羅列，如表1所示。

表1 主要船級(jí)社防寒設(shè)計(jì)對(duì)象差異梳理

1.3 防寒設(shè)計(jì)措施研究與分析

對(duì)于上述設(shè)計(jì)對(duì)象可采用的各類防寒措施，本文從定義、特性、優(yōu)劣勢等方面進(jìn)行梳理與對(duì)比。防寒措施按其性質(zhì)主要可分為防凍和除冰兩類（CCS船級(jí)社細(xì)分為防冰、防凍和除冰），防凍（ANTI-ICING）是指通過覆蓋、絕熱、加熱等方式來防止暴露在低氣溫環(huán)境下的設(shè)備或系統(tǒng)表面冰雪堆積和凍結(jié)，確保在其保護(hù)下設(shè)備或系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)立即使用；而除冰（DE-ICING）系指通過各類工具和手段去除設(shè)備或系統(tǒng)表面積冰和積雪，允許設(shè)備或系統(tǒng)在合理的準(zhǔn)備時(shí)間內(nèi)（一般為4～6 h）可啟用。同時(shí)防寒措施按其形式又可分為主動(dòng)措施和被動(dòng)措施兩類，其中主動(dòng)措施是指主要通過消耗能量防止積雪、積冰、凍結(jié)等負(fù)面影響的措施；被動(dòng)措施與之相反，不需通過消耗能量來實(shí)現(xiàn)抵抗以上負(fù)面影響的措施。

防凍措施可采用主動(dòng)措施，如持續(xù)運(yùn)行的電伴熱、蒸汽伴熱等主動(dòng)措施；也可采用遮蔽保護(hù)、絕緣隔熱、設(shè)置泄放等被動(dòng)措施來實(shí)現(xiàn)。而除冰措施基本需要采用主動(dòng)措施完成工作，如蒸汽吹除、熱水噴淋、手動(dòng)機(jī)械除冰以及根據(jù)實(shí)際需要啟動(dòng)的加熱措施等。防凍措施的作用相比與除冰措施對(duì)于在低氣溫區(qū)域航行的船舶更為可靠，同時(shí)在防凍措施中，被動(dòng)措施的應(yīng)用比主動(dòng)措施更可靠。目前，低氣溫及極地環(huán)境下航行的船舶常用的各類防凍除冰措施詳見圖4。

通過研究各類防寒措施可知，涉及航行輔助、推進(jìn)操作及人員與船舶安全等方面的設(shè)計(jì)對(duì)象，因?qū)τ谠O(shè)計(jì)對(duì)象需求的及時(shí)性與必要性，常規(guī)采用防凍（ANTI-ICING）措施來達(dá)到防寒目的，如通導(dǎo)設(shè)備、駕駛室窗、機(jī)艙進(jìn)氣、冷卻水系統(tǒng)、錨泊設(shè)備等涉及船舶正常航行的對(duì)象，一般可通過合理的絕緣包覆以及加熱設(shè)備布置、通風(fēng)加熱等措施來保障設(shè)備及系統(tǒng)在常態(tài)下的功能；又如救生設(shè)備、消防系統(tǒng)、逃生通道、液艙透氣等涉及人員與船舶安全的對(duì)象，一般采用持續(xù)性加熱措施或被動(dòng)防凍措施，來實(shí)現(xiàn)緊急情況下的及時(shí)可用性。不過，除冰（DE-ICING）措施主要通過臨時(shí)施加的手段達(dá)到船上正常工作的目的，如登離船裝置、起重設(shè)備、系泊設(shè)備、直升機(jī)停機(jī)坪等對(duì)象，當(dāng)需要使用時(shí)，可通過蒸汽吹除、熱水噴淋或者機(jī)械除冰等方式，實(shí)現(xiàn)其正常功能。

2 極地自破冰科學(xué)考察船防寒措施設(shè)計(jì)方案

極地自破冰科學(xué)考察船可航行在結(jié)冰水域且具有獨(dú)立破冰能力，具備PC3冰級(jí)符號(hào)和Ice breaking船級(jí)符號(hào)，需滿足Polar code相并規(guī)范要求。工作的外部空氣溫度范圍-30℃～ 45℃，海水溫度范圍-2℃～ 32℃，室外保持船舶系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主要設(shè)備最低設(shè)計(jì)溫度（MAT）為-30℃?；谏衔牡难芯糠治?，結(jié)合極地自破冰科學(xué)考察船的船級(jí)符號(hào)要求，本船在防寒設(shè)計(jì)方面圍繞上文所述的設(shè)計(jì)對(duì)象，可形成系統(tǒng)、全面的主動(dòng)和被動(dòng)設(shè)計(jì)方案與實(shí)施措施，以確保船舶整體性能具備極地海域操作能力，并可抵御預(yù)期冰況、低溫、結(jié)冰等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，參見圖5。

極地自破冰科學(xué)考察船的防寒設(shè)計(jì)對(duì)象及其采用的防寒設(shè)計(jì)方案主要如下：

（1）為使冰帶油漆滿足低氣溫環(huán)境下的防寒要求，確保涂層系統(tǒng)不會(huì)因失效而導(dǎo)致鋼板的額外腐蝕，油漆選用低表面能特性，降低冰雪粘附性，同時(shí)增加涂層的耐磨性和耐沖擊性能。

（2）室外逃生通道及梯蓋采用電伴熱措施，確保逃生通道在冰區(qū)范圍航行時(shí)的即時(shí)可用；露天的主貨運(yùn)通道在甲板反面設(shè)置蒸汽加熱盤管，保障貨運(yùn)作業(yè)的安全性、可用性；尾部作業(yè)區(qū)域除了以電伴熱措施設(shè)置防凍安全通道外，可用蒸汽吹除對(duì)甲板進(jìn)行除冰；在直升機(jī)平臺(tái)區(qū)域設(shè)置防滑涂層，保證直升機(jī)作業(yè)安全。

（3）水線上或部分位于水線以上艙壁接觸空氣的液艙以及服務(wù)于該液艙的管系，采用蒸汽盤管加熱，確保整個(gè)液艙系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（4）露天甲板設(shè)備考慮了所選用的設(shè)備主體結(jié)構(gòu)材質(zhì)、密封材料、潤滑介質(zhì)、工作介質(zhì)的耐低溫性；同時(shí)并鍵部件，如電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控箱、驅(qū)動(dòng)裝置等采取相應(yīng)的防寒設(shè)計(jì)方案。如救生艇的操作臺(tái)窗戶、進(jìn)出門蓋、艇脫鉤裝置以及艇架活動(dòng)部位，雷達(dá)天線的電機(jī)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，電氣控制箱均采取電加熱措施確保以上重要設(shè)備的正常作業(yè)。

（5）艙內(nèi)的寒冷艙壁和甲板合理進(jìn)行絕緣保溫處理，根據(jù)熱平衡計(jì)算在艙室內(nèi)部布置加熱設(shè)備。露天的艙室門窗同時(shí)考慮防寒保溫、防冷凝水的設(shè)計(jì)要求。艙室通風(fēng)，采取蒸汽預(yù)熱通風(fēng)供氣和特殊介質(zhì)（如乙二醇等）進(jìn)氣預(yù)熱等措施，確保室內(nèi)環(huán)境達(dá)到預(yù)期溫度要求。

（6）機(jī)艙環(huán)境為確保冷卻水和主機(jī)燃燒空氣的正常和適度供給，機(jī)艙通風(fēng)設(shè)置進(jìn)口預(yù)熱，進(jìn)風(fēng)百葉窗具有足夠強(qiáng)度可實(shí)施機(jī)械除冰，確保機(jī)艙環(huán)境溫度不低于5℃，滿足主機(jī)性能要求。

（7）海底門設(shè)置防冰隔板以及蒸汽吹除措施，還額外設(shè)置海水冷卻水回流裝置以確保冷卻海水的進(jìn)口免受海冰堵塞。

（8）甲板露天管系及管附件、電纜及其托架、舾裝件同樣考慮了防凍除冰設(shè)計(jì)，如露天消防栓設(shè)計(jì)有電加熱保護(hù)罩，重要的露天管系設(shè)置加熱伴行、干燥空氣吹除措施等，確保露天管系的正常工作。

（9）其他有海水浸濕或存在落雪處，如首部系泊作業(yè)區(qū)設(shè)置一定數(shù)量的電能輸出插座，在錨鏈筒內(nèi)設(shè)置固定的蒸汽吹除管路。

（10）極地自破冰科考考察船的飛行甲板、系泊甲板、作業(yè)甲板等重要甲板層均布置一套手動(dòng)除冰工具，用來清除船上的冰層及積雪。

3 結(jié) 論

本文針對(duì)當(dāng)前我國在極地船舶防寒設(shè)計(jì)技術(shù)方面較為薄弱的現(xiàn)狀，通過對(duì)極地區(qū)域氣候環(huán)境的分析和較為系統(tǒng)的研究規(guī)范對(duì)防寒設(shè)計(jì)技術(shù)的相并要求，明確船舶防寒設(shè)計(jì)需要考慮的各類對(duì)象；并進(jìn)一步研究分析各類防寒措施的分類及其應(yīng)用范圍；最后，基于以上研究形成極地自破冰科學(xué)考察船相對(duì)完整的防寒設(shè)計(jì)方案，為我國后續(xù)設(shè)計(jì)與建造極地科考破冰船提供相并參考與技術(shù)指導(dǎo)。

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On cold-proof design of self ice-breaking polar research ship

ZHAO Zhen-hua YANG Yu-chao WEI Tao LIU Dong
(Jiangnan shipyard (Group) Co., Ltd.,shanghai 201913, China)

At present, the cold-proof design technology for the polar ship is insufficient in China. By studying the requirements of the cold-proof design in the relevant rules, it is clear that the ship which navigates in the low temperature regions may have risks after suffering from the snow and ice accretion. It sorts out the various objects that need to be considered in the anti freezing design, and analyzes the classification and application range of the anti freezing and de-icing measures. It also clarifies the differences of the cold-proof measures between the design objects relating to the routine work and those relating to the propulsion operation and the safety of the crew and the ships. On this basis, a relatively intact anti freezing design scheme for the self ice breaking polar research ship is proposed to provide reference for the design and construction of the newly-built self ice-breaking polar research ships in China.

low temperature environment; designs ervice temperature; cold-proof design; anti freezing measure; de-icing measure

U698.91

A

1001-9855（2017）05-0001-08

工業(yè)和信息化部財(cái)政部并于中速燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工程化開發(fā)等項(xiàng)目立項(xiàng)的批復(fù)（工信部聯(lián)裝［2013］412號(hào)）。

2017-08-20；

2017-09-05

趙振華（1984-），男，高級(jí)工程師。研究方向：船舶舾裝研究與設(shè)計(jì)。楊宇超（1983-），男，工程師。研究方向：船舶舾裝研究與設(shè)計(jì)。衛(wèi) 濤（1988-），男，碩士，工程師。研究方向：船舶舾裝研究與設(shè)計(jì)。劉 東（1988-），男，工程師。研究方向：船舶舾裝研究與設(shè)計(jì)。

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.05.001