外部环境温度变化对船舶的影响分析

郭磊 刘彦辉 张明敏 马田钰哲

摘 要：科学技术的发展使船舶制造业受益良多，制造技术日新月异，使得船舶可以行驶的海域得到了极大的拓展，从南到北、由西向东，各大洋都有船舶的踪迹，正是因为有了这些行驶在广袤大洋上的船舶，全球贸易才得到了快速发展，从而推动了全球化进程。然而，全球航行的船舶必然会面临海洋气候环境变化，尤其是环境温度变化带来的一系列问题，现就环境温度变化给船舶带来的影响进行分析，并提出相应的处理方法，以供相关人员参考。

关键词：船舶制造;海洋氣候;全球化;环境温度

0 引言

温度作为常用的物理属性在人们的日常生活中经常被提及和使用，例如空气温度、水的温度、人体温度等，涉及生活的方方面面，温度的数值在生产生活中起着特别重要的作用，是一项十分重要的参数。远洋船舶经常跨多纬度、多经度长距离行驶，因此在行驶过程中经常遇到气温反复变换或温差变化较大的情况，为此，研究外部环境温度变化对船舶的影响就变得至关重要。本文将对船舶易受环境温度影响的方面及处理方法进行简要分析。

1 制冷方面

科技的进步改变着人们的生活，制冷设备的诞生使得人们的生活环境变得更加舒适，食物的保存期限变得更长、口感更佳。当制冷设备应用到船舶上时，原本环境恶劣的海上生活也变得多姿多彩起来。

1.1    环境温度上升对制冷方面的影响

（1）制冷效果。环境温度的上升会使压缩机（图1）的负荷上升，满负荷时温度的上升还会让制冷效果下降。

处理方法：减少房间、库房与外界的热交换，做好冷库保温。

（2）冷凝效果。环境温度的上升往往伴随着海水温度的上升，进而导致冷凝器冷凝效果变差，压缩机排气温度上升，有可能导致排气压力高而报警停机;同时制冷效果也会下降。

处理方法：清洁冷凝器，提升热交换效果，将冷却水进口阀开大并关小冷却水出口阀。

（3）媒水压力。在封闭的媒水系统中，由于制冷效果下降，制冷量达不到要求，媒水温度会上升，温度的上升会导致水中的小气泡汇聚。

处理方法：定期对管路进行放气处理，并定期补水保持管路压力在正常范围内。

1.2    环境温度下降对制冷方面的影响

（1）制冷、冷凝效果。环境温度的下降会使得压缩机的负荷下降，制冷效果提升。环境温度的上升往往伴随着海水温度的下降，进而使得冷凝器冷凝效果提升，制冷剂过冷，有可能导致吸气压力降低。

处理方法：关小冷却水进口阀，开大冷却水出口阀。

（2）媒水压力。在封闭的媒水系统中，由于制冷效果提升，媒水温度会有所下降，媒水压力也就随之下降。

处理方法：需对媒水进行补水。

2 管系方面

船舶管系对于船舶来说就如同血管之于人体，其为船舶输送各种需要的流体，如燃油、滑油、饮水、洗涤水、压载水、舱底水、压缩空气等，保证船舶的动力装置正常运行，为船员提供生活保障。管路系统由机械设备、阀件、管路、仪表附件等组成。由于远洋船舶一般船体较大，因此各种管系距离较长，在面对温度变化时热胀冷缩幅度较大，对管系的安全影响会变大。

2.1    环境温度上升对管系方面的影响

（1）海水管路。海水温度的上升会加剧海水对管路的腐蚀，造成管路出现砂眼，同时可能会导致管路进气，影响设备运行安全性。

处理方法：加强对管线的安全巡视，在管路出现砂眼时及时堵漏，并对管路进行放气处理。

（2）连接附件。管路的连接方式一般分为法兰连接（图2）、螺纹连接、焊接连接、加布胶管连接。环境温度的上升会使管路产生一定量的膨胀，在连接处易产生应力集中，影响连接密封性。

处理方法：在环境温度上升时加强对管路连接处的检查，同时可在管路中增加一段波纹管，消减膨胀影响，避免连接处产生泄漏。

2.2    环境温度下降对管系方面的影响

（1）水管路：当环境温度下降到冰点以下时暴露在外的管路内部容易结冰，影响液体流通效果，严重时会造成管路堵塞或胀裂管路。

处理方法：对暴露在外的管路进行保温处理，在管路不使用时可将管路中的水泄放掉。

（2）连接附件。环境温度的下降会使管路产生一定量的收缩，在连接处易产生应力集中，影响连接密封性。

处理方法：在环境温度下降时加强对管路连接处的检查，同时可在管路中增加一段波纹管，消减膨胀影响，避免连接处产生泄漏。法兰连接时也可对法兰螺栓进行紧固。

3 液压系统方面

液压系统的分类有以下几种：按照液压回路的基本构成，可以把液压传动系统分为开式系统和闭式系统;按照液压系统的主要功能，可以分为传动系统和控制系统;按照实现速度控制的方式，可以分为阀控制和泵控制;按照换向阀中位状态，可以分为开中位和闭中位。

3.1    环境温度上升对液压系统方面的影响

（1）液压油油箱油位。当环境温度上升时液压油会发生膨胀，体积增大，可能造成油箱溢流。

处理方法：在加注液压油时切忌加满，留出膨胀空间。

（2）液压油管路（图3）。环境温度的上升将使得油温升高，液压油的黏性下降，造成管路泄漏增加，导致场地污染。

处理方法：加强通风，并及时清理泄漏的液压油。

（3）传动比。环境温度的上升会使得油温升高，液压油发生膨胀，密度降低，在大负载工作情况下将导致传动比不稳定且精度下降。

处理方法：加强通风，降低油温。

3.2    环境温度下降对液压系统方面的影响

（1）液压油油箱油位。当环境温度下降时，液压油会发生收缩，体积减小，可能造成油箱低液位。

处理方法：向油箱内添加适量的液压油。

（2）能耗。环境温度的下降会使得油温下降，液压油的黏性提高，流通受阻，效率下降，能耗提升。

处理方法：减少空气流动，通过加熱装置提高环境温度。

4 船体方面

古代人们利用木材建造船舶，随着科学技术的发展，人们渐渐开始用钢铁来建造船舶，并且船体越建越大。由于材料的热胀冷缩特性，体积越大、长度越长的物体，在热胀冷缩的情况下形变越大，现代远洋货轮排水量都较大，因此受温度影响较大。

4.1    环境温度上升对船体方面的影响

（1）凝水。当船舶驶入高温海域时，环境温度上升，湿热的空气进入船内，遇冷会产生大量的凝水，例如液舱舱壁、饮水管路、冷媒水管路（图4）等处，如不及时清理，这些凝水会加剧船体的腐蚀，危害船体结构，影响船舶安全。

处理方法：随手关闭船舶对外水密门，减少湿热空气进入船内。及时清理凝水，对低温管路做好保温措施。

（2）受力。环境温度上升会使得材料（图5）发生一定量的膨胀，船体内应力也会发生变化，船体强度薄弱点易发生变形。

处理方法：对局部结构进行加强处理。

4.2    环境温度下降对船体方面的影响

（1）凝水。当船舶驶入低温海域时，环境温度下降，冷空气进入船内与船内热空气汇合，形成凝水，易对船体造成腐蚀，并影响人员行走安全。

处理方法：及时清理凝水并随手关闭对外水密门，减少冷空气进入。

（2）受力。环境温度下降会使得材料发生一定量的收缩，船体内应力也会发生变化，船体强度薄弱点易发生变形。

处理方法：对局部结构进行加强处理。

5 结语

本文对船舶易受温度影响的方面进行了分析介绍，并就如何降低温度对这些方面的影响提出了解决方案，为今后此类问题的处理提供了参考。

[参考文献]

[1] 白继平.船舶管理[M].北京：人民交通出版社，2012.

[2] 刘卓夫.液压传动与控制[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010.

[3] 金伟国，张信祥.船舶钳工[M].北京：国防工业出版社，2010.

[4] 章炜樑，许正权.船舶管系工[M].北京：国防工业出版社，2008.

收稿日期：2021-04-06

作者简介：郭磊（1992—），男，陕西西安人，研究方向：船舶管系。