摘要：伴随着我国经济实力的不断增强，整个社会内生发展动力不断强化，我国的船舶事业也在经济洪流之中不断发展，虽挑战丛生，也给广大船舶制造企业带来了许多宝贵机遇。冰区航行船舶的轮机设计，其主要是保证主推进系统以及消防系统等功能的有效发挥，确保船舶各系统正常运行。各系统协调运行，保证船舶在较寒冷环境下能正常航行。本文从轮机设计专业角度出发，通过典型区域的冰区规范进行一系列阐述，对冰区航行船舶轮机的设计要求进行了分析与探讨，希望能够对船舶轮机设计专业的发展提供具备可行性的借鉴。
关键词：冰区航行 船舶轮机设计 要求分析
伴随着全球经济一体化不断融合发展，船舶种类在增多，航行范围也在不断延伸。在船舶整体数量增加的大趋势之下，冰区航行的船舶数量也在不断增加，特别是油船数量占了其中的绝大多数。因此，船舶轮机设计这一领域也在不断向冰区扩展。冰区船舶航行的轮机设计受到业界越来越多的关注，成为如今较热门的研究领域。为保证船舶能够在冰区正常地行驶和运行，对于设计也制定了具体要求。
一、冰区船舶航海技术的发展
1、极地冰级的介绍
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2、航海技术的发展和进步。在极地冰区，由于常年的低温和严寒的侵蚀，导致海水都会结冰，而且这些海水所结的冰长期不会融化。有鉴于此，气象研究人员通过深入调查分析，根据海水结冰程度不同，将冰区进行了划分。厚度相对较小的冰称为首年冰，代表其结冰的时间比较短，一般厚度都在1.2米以下；还有一种相对较厚的冰，称之为多年冰，这种多年冰一般来说结冰的时间都比较长，而且都不容易融化，厚度一般在3米以上。以上数据资料的研究，能够为船舶设计提供相应的参考和依据。通常情况下，大多是首年冰的船舶，但是并不代表没有多年冰的船舶。这就要求设计过程中，需要使船舶符合极地冰区的要求和准则，在对冰区航行船舶轮机设计的过程中，海冰的厚度会对船体的结构造成一定的影响，对于船舶设备的每个层面都有严格的要求。
3、冰区航行船舶主推进系统的要求。为符合冰区船舶主推进系统的具体要求，应对船舶的适用性能进行全面考虑，还需对所有成本进行充分考虑，经济适用结果为最好。冰区航行船舶设计中，对船桨的选择最好的为调距浆轴系，因为这种类型的调距浆轴很容易进行相关的操作，特别适用于频繁进行前进或者停止操作的船舶，尤其在ⅠA冰区进行低速航行的船舶更加适合。通过对船体艉部、推进器、冰相互作用的分析，使设计优化，让船舶能够在严重冰情下安全运行。
二、极地航行船的设计要求
1、对系统的设计要求。前期对系统和机械设备设计过程中，船上各设备及系统，如包括主机、减速齿轮箱、启动装置、冷却水系统等在内，均需满足冰区航行要求；对于一些特殊设备和系统，如应急柴油机、消防救生设备、液压系统、海底门等，需采取防冻措施；针对入冰级单螺旋桨船舶，需考虑机械系统破损的补救措施。
2、螺旋桨、轴系以及传动装置计算。在对螺旋桨、轴系以及传动装置进行设计的时候，应当从全局的角度出发，对螺旋桨叶片打击冰块的冲击力进行考虑，对螺旋桨叶片强度、轴系的强度、扭振进行校核。
3、原动机的启动要求设计。在螺旋桨达到最大螺距的时候，主机可以相应启动。应当在船舶上安装加热装置，以便船舶在低温情况下可以适时启动应急电源装置。加热装置应当能够保证在突发的情况下，能够自动启动三次以上，确保船舶安全运行。
4、辅助系统设计要求。为有效避免冰块以及积雪带来的损害，设计过程中，应设置必要的安全防护措施。当船舶航行一段时间后，冰雪会在船上积累，需通过除冰设施去除。另外，还需采取措施做好透气管以及其他管路防护，避免由于积雪、冰块的进入造成管路堵塞。
三、芬兰瑞典冰级规范的设计要求
1、冰级简介。
芬兰瑞典冰极规则
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2、主机功率的要求。通常情况下，主机的输出功率在ＩＡ、ＩＢ 和ＩＣ冰级应在1000KW以上；对于在IA Super冰级航行的船舶，其主机输出功率则要求在2800KW以上。
3、对每一个轮机装置的要求。针对船舶本身的结构，需要付诸严谨的态度，对其设计也要遵循一定的规范。针对螺旋桨装置而言，在设计的过程中需要考虑船舶的螺旋桨对于冰块撞击的承受力和冲击力，此种承受负荷的能力能够通过冰块力矩进行最终的确定，继而可以根据相关的公式进行精确的计算。
4、船舶原动机的启动要求。一般情况下，船舶在航行的过程中，如果遇到障碍物就会出现船舶暂停或者船舶绕行的情况，在这个运行的过程中，空气启动系统应当具备足够的容量，保证船舶暂停后能多次启动船舶原动机，保证船舶在冰区的正常行驶。
5、冷却水系统的装置设计要求。船舶安装冷却水系统，是为了能够给主机、发电机等提供冷却功能。因此，在对船舶海水箱的设计要求中，至少需要满足下面其中的一个要求：1）海水的进口装置在船舯的位置，需要尽可能的靠后；2）海水箱应当足够的大，满足船舶长期航行需求；3）海水箱应当具有一定的高度要求，处于海水冰浮上方位置最佳。4）确保海底门的横截面积足够大，以便有利于海水的进入。
四、DNV冰极设计的要求
根据不同的比较和相关检测，DNV冰极和芬兰瑞典的冰极有着非常多的相似之处，这样就能够为设计提供很大的方便，能够更加明确DNV的设计要求：海水箱的要求设计应当合理，能够有利于海水顺畅地流入管道的上方。在船舶内部的边压载舱，应当根据具体的规则采取相应的防护措施，做到与实际情况相结合，因时制宜。在对船舶温度进行设计的过程中，应当以选择最佳的温度为宜。在冰带的最下层，船舶的压载舱内需要安装具有加热功能的设备，能够有效的防治冷气的不断侵袭。
五、结语
本文通过对冰区船舶设计的要求进行汇总，阐述了冰区航行船舶的轮机设计要求。面对越来越多极地航行需求，不同船级社、研究机构都出台了相关规范，用于指导极地船舶设计院所、船厂。通过对比，不难发现，尽管各个机构规范描述有差异，但总要求基本一致。因此，对于冰区航行船舶轮机设计，应当结合各家所长和实际需求，从中找到最合适、最经济的解决办法，最终满足船厂、船东需求。
参考文献：
[1]蔡伟昭.冰区航行船舶轮机设计的特殊要求[J].广船科技,2014,02:1-3+23.
[2]杨文猛.冰区航行船舶轮机设计的要求探析[J].现代制造技术与装备,2016,04:144-146.