外部環(huán)境溫度變化對船舶的影響分析

郭磊 劉彥輝 張明敏 馬田鈺哲

摘 要：科學技術的發(fā)展使船舶制造業(yè)受益良多，制造技術日新月異，使得船舶可以行駛的海域得到了極大的拓展，從南到北、由西向東，各大洋都有船舶的蹤跡，正是因為有了這些行駛在廣袤大洋上的船舶，全球貿(mào)易才得到了快速發(fā)展，從而推動了全球化進程。然而，全球航行的船舶必然會面臨海洋氣候環(huán)境變化，尤其是環(huán)境溫度變化帶來的一系列問題，現(xiàn)就環(huán)境溫度變化給船舶帶來的影響進行分析，并提出相應的處理方法，以供相關人員參考。

關鍵詞：船舶制造;海洋氣候;全球化;環(huán)境溫度

0 引言

溫度作為常用的物理屬性在人們的日常生活中經(jīng)常被提及和使用，例如空氣溫度、水的溫度、人體溫度等，涉及生活的方方面面，溫度的數(shù)值在生產(chǎn)生活中起著特別重要的作用，是一項十分重要的參數(shù)。遠洋船舶經(jīng)?？缍嗑暥?、多經(jīng)度長距離行駛，因此在行駛過程中經(jīng)常遇到氣溫反復變換或溫差變化較大的情況，為此，研究外部環(huán)境溫度變化對船舶的影響就變得至關重要。本文將對船舶易受環(huán)境溫度影響的方面及處理方法進行簡要分析。

1 制冷方面

科技的進步改變著人們的生活，制冷設備的誕生使得人們的生活環(huán)境變得更加舒適，食物的保存期限變得更長、口感更佳。當制冷設備應用到船舶上時，原本環(huán)境惡劣的海上生活也變得多姿多彩起來。

1.1? ? 環(huán)境溫度上升對制冷方面的影響

（1）制冷效果。環(huán)境溫度的上升會使壓縮機（圖1）的負荷上升，滿負荷時溫度的上升還會讓制冷效果下降。

處理方法：減少房間、庫房與外界的熱交換，做好冷庫保溫。

（2）冷凝效果。環(huán)境溫度的上升往往伴隨著海水溫度的上升，進而導致冷凝器冷凝效果變差，壓縮機排氣溫度上升，有可能導致排氣壓力高而報警停機;同時制冷效果也會下降。

處理方法：清潔冷凝器，提升熱交換效果，將冷卻水進口閥開大并關小冷卻水出口閥。

（3）媒水壓力。在封閉的媒水系統(tǒng)中，由于制冷效果下降，制冷量達不到要求，媒水溫度會上升，溫度的上升會導致水中的小氣泡匯聚。

處理方法：定期對管路進行放氣處理，并定期補水保持管路壓力在正常范圍內(nèi)。

1.2? ? 環(huán)境溫度下降對制冷方面的影響

（1）制冷、冷凝效果。環(huán)境溫度的下降會使得壓縮機的負荷下降，制冷效果提升。環(huán)境溫度的上升往往伴隨著海水溫度的下降，進而使得冷凝器冷凝效果提升，制冷劑過冷，有可能導致吸氣壓力降低。

處理方法：關小冷卻水進口閥，開大冷卻水出口閥。

（2）媒水壓力。在封閉的媒水系統(tǒng)中，由于制冷效果提升，媒水溫度會有所下降，媒水壓力也就隨之下降。

處理方法：需對媒水進行補水。

2 管系方面

船舶管系對于船舶來說就如同血管之于人體，其為船舶輸送各種需要的流體，如燃油、滑油、飲水、洗滌水、壓載水、艙底水、壓縮空氣等，保證船舶的動力裝置正常運行，為船員提供生活保障。管路系統(tǒng)由機械設備、閥件、管路、儀表附件等組成。由于遠洋船舶一般船體較大，因此各種管系距離較長，在面對溫度變化時熱脹冷縮幅度較大，對管系的安全影響會變大。

2.1? ? 環(huán)境溫度上升對管系方面的影響

（1）海水管路。海水溫度的上升會加劇海水對管路的腐蝕，造成管路出現(xiàn)砂眼，同時可能會導致管路進氣，影響設備運行安全性。

處理方法：加強對管線的安全巡視，在管路出現(xiàn)砂眼時及時堵漏，并對管路進行放氣處理。

（2）連接附件。管路的連接方式一般分為法蘭連接（圖2）、螺紋連接、焊接連接、加布膠管連接。環(huán)境溫度的上升會使管路產(chǎn)生一定量的膨脹，在連接處易產(chǎn)生應力集中，影響連接密封性。

處理方法：在環(huán)境溫度上升時加強對管路連接處的檢查，同時可在管路中增加一段波紋管，消減膨脹影響，避免連接處產(chǎn)生泄漏。

2.2? ? 環(huán)境溫度下降對管系方面的影響

（1）水管路：當環(huán)境溫度下降到冰點以下時暴露在外的管路內(nèi)部容易結(jié)冰，影響液體流通效果，嚴重時會造成管路堵塞或脹裂管路。

處理方法：對暴露在外的管路進行保溫處理，在管路不使用時可將管路中的水泄放掉。

（2）連接附件。環(huán)境溫度的下降會使管路產(chǎn)生一定量的收縮，在連接處易產(chǎn)生應力集中，影響連接密封性。

處理方法：在環(huán)境溫度下降時加強對管路連接處的檢查，同時可在管路中增加一段波紋管，消減膨脹影響，避免連接處產(chǎn)生泄漏。法蘭連接時也可對法蘭螺栓進行緊固。

3 液壓系統(tǒng)方面

液壓系統(tǒng)的分類有以下幾種：按照液壓回路的基本構(gòu)成，可以把液壓傳動系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng);按照液壓系統(tǒng)的主要功能，可以分為傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng);按照實現(xiàn)速度控制的方式，可以分為閥控制和泵控制;按照換向閥中位狀態(tài)，可以分為開中位和閉中位。

3.1? ? 環(huán)境溫度上升對液壓系統(tǒng)方面的影響

（1）液壓油油箱油位。當環(huán)境溫度上升時液壓油會發(fā)生膨脹，體積增大，可能造成油箱溢流。

處理方法：在加注液壓油時切忌加滿，留出膨脹空間。

（2）液壓油管路（圖3）。環(huán)境溫度的上升將使得油溫升高，液壓油的黏性下降，造成管路泄漏增加，導致場地污染。

處理方法：加強通風，并及時清理泄漏的液壓油。

（3）傳動比。環(huán)境溫度的上升會使得油溫升高，液壓油發(fā)生膨脹，密度降低，在大負載工作情況下將導致傳動比不穩(wěn)定且精度下降。

處理方法：加強通風，降低油溫。

3.2? ? 環(huán)境溫度下降對液壓系統(tǒng)方面的影響

（1）液壓油油箱油位。當環(huán)境溫度下降時，液壓油會發(fā)生收縮，體積減小，可能造成油箱低液位。

處理方法：向油箱內(nèi)添加適量的液壓油。

（2）能耗。環(huán)境溫度的下降會使得油溫下降，液壓油的黏性提高，流通受阻，效率下降，能耗提升。

處理方法：減少空氣流動，通過加熱裝置提高環(huán)境溫度。

4 船體方面

古代人們利用木材建造船舶，隨著科學技術的發(fā)展，人們漸漸開始用鋼鐵來建造船舶，并且船體越建越大。由于材料的熱脹冷縮特性，體積越大、長度越長的物體，在熱脹冷縮的情況下形變越大，現(xiàn)代遠洋貨輪排水量都較大，因此受溫度影響較大。

4.1? ? 環(huán)境溫度上升對船體方面的影響

（1）凝水。當船舶駛?cè)敫邷睾Ｓ驎r，環(huán)境溫度上升，濕熱的空氣進入船內(nèi)，遇冷會產(chǎn)生大量的凝水，例如液艙艙壁、飲水管路、冷媒水管路（圖4）等處，如不及時清理，這些凝水會加劇船體的腐蝕，危害船體結(jié)構(gòu)，影響船舶安全。

處理方法：隨手關閉船舶對外水密門，減少濕熱空氣進入船內(nèi)。及時清理凝水，對低溫管路做好保溫措施。

（2）受力。環(huán)境溫度上升會使得材料（圖5）發(fā)生一定量的膨脹，船體內(nèi)應力也會發(fā)生變化，船體強度薄弱點易發(fā)生變形。

處理方法：對局部結(jié)構(gòu)進行加強處理。

4.2? ? 環(huán)境溫度下降對船體方面的影響

（1）凝水。當船舶駛?cè)氲蜏睾Ｓ驎r，環(huán)境溫度下降，冷空氣進入船內(nèi)與船內(nèi)熱空氣匯合，形成凝水，易對船體造成腐蝕，并影響人員行走安全。

處理方法：及時清理凝水并隨手關閉對外水密門，減少冷空氣進入。

（2）受力。環(huán)境溫度下降會使得材料發(fā)生一定量的收縮，船體內(nèi)應力也會發(fā)生變化，船體強度薄弱點易發(fā)生變形。

處理方法：對局部結(jié)構(gòu)進行加強處理。

5 結(jié)語

本文對船舶易受溫度影響的方面進行了分析介紹，并就如何降低溫度對這些方面的影響提出了解決方案，為今后此類問題的處理提供了參考。

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收稿日期：2021-04-06

作者簡介：郭磊（1992—），男，陜西西安人，研究方向：船舶管系。