论文总字数：26639字

摘 要

全球变暖导致极地冰川融化使得船舶在极地通航成为了可能。北极航道是现阶段全世界航运关注的焦点，如果北极的通航可以实现，将改变现有的航运格局，在带动极地相关国家经济贸易的同时，极大的节约了通航的成本，大幅度降低对原有的航线的依赖程度，北极航道的通航具有极高的商业化价值。除了改善通航现状，提高远洋航运的经济性以外，极地航行也将带来巨大的能源效益，如此看来，极地通航是未来必然需要解决很面对的重要问题之一。

本文基于对极地研究者们的研究内容的分析，对极地航线和极地通航的重要意义进行简单的概括总结，对于北极航线适航性进行了分析。

消防系统是船上的主要系统之一，有着保护船员生命财产安全和维护船舶机械安全的重则，对于极地航行的船舶，在极地的极寒环境下，甲板消防管系极易发生冻结冻裂等问题，为保证消防系统的正常运行，本文对甲板消防管系的防冻防寒提出了相应的防护措施。

本文基于对消防管道冻结原因的分析，分别提出了保温层的设置、蒸汽伴热系统的安装设置以及电伴热技术的安装设计，对两种不同的伴热技术进行总结和分析，分别对两种伴热系统进行了介绍，并对两种伴热系统的优劣性进行了简单的对比，以此提出更适用于甲板消防水管的防寒的技术措施，在保证节约能源的同时，极好的完成管道防寒任务。并以电伴热技术的应用为例，简单介绍了电伴热技术的安装设计过程，可以对船舶管系防寒研究提供一定的帮助。

关键字：极地航行；管道蒸汽伴热技术；电伴热技术

Abstract

The melting of polar glaciers due to global warming has made it possible for ships to travel to the polar regions.Arctic waterway shipping all over the world at present stage is the focus of attention, if the arctic navigation can be achieved, will change the existing pattern of shipping, the related polar industries of the state economic and trade at the same time, greatly saves the cost of shipping, greatly reduce the dependence of the original route, the arctic waterway navigation with high commercial value.In addition to improving the current situation of navigation and improving the economy of ocean shipping, polar navigation will also bring huge energy efficiency. Therefore, polar navigation is one of the important problems that must be solved in the future.

Based on the analysis of the research content of polar researchers, this paper briefly summarizes the significance of polar shipping routes and polar navigation, and briefly sorts out and summarizes the airworthiness of arctic shipping routes.

Fire fighting system is one of the main systems on board, which has the important principles of protecting the life and property of crew and maintaining the safety of ship machinery, one of the important system to protect the safety of crew's life and property, for polar sailing ship, very cold in the polar regions environment, deck fire tube is easy to produce the problem such as freezing frost crack, in order to guarantee the normal operation of the fire control system, in this paper, the deck fire piping anti-freezing cold-weather corresponding protective measures are put forward.

Based on the analysis of the freezing reasons of the fire-fighting pipeline, this paper puts forward the setting of the insulation layer, the installation of the steam tracing system and the installation design of the electric tracing technology, summarizes and analyzes the two different tracing technologies, introduces the two tracing systems respectively, and makes a simple comparison between the advantages and disadvantages of the two tracing systems, so as to put forward that they are more suitable for class A The technical measures for cold prevention of fire water pipe on the board can ensure the energy saving and complete the cold prevention task of the pipe. Taking the application of electric heat tracing technology as an example, this paper briefly introduces the installation and design process of electric heat tracing technology, which can provide some help for the research of ship piping cold protection.

Key words：Polar navigation; Pipeline steam heat tracing technology; Electric heat tracing technology

目录

摘要 III

Abstract IV

目录 VI

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2国内外研究现状 2

1.3本文的主要研究内容 3

第2章 北极航道适航性分析 4

2.1 北极航道的构成 4

2.2北极水深和海冰变化 6

2.2.1东北航道水域海冰变化和水深 6

2.2.2西北航道水域海冰变化和水深 6

2.2.3穿极航道水域的海冰变化和水深 7

第3章 甲板上的消防装置及附件 8

3.1消防泵 8

3.2应急消防泵 8

3.3消火栓 8

3.4消防水带和水枪 8

3.5国际通岸接口 9

3.6消防水管系 9

3.6.1消防水管系布置 9

3.6.2消防水管系布置原则 9

3.7常用阀门及连接附件 9

第4章 消防管路及器械的防冻措施 10

4.1 消防水管内的冰晶两相流动 10

4.2 消防管路的防冻 10

4.2.1概述 10

4.2.2 管路的防冻措施 10

4.3 甲板阀门的防冻 11

4.3.1 概述 11

4.3.2 阀门防冻措施 11

4.4消防器材防冻 12

4.4.1 消火栓的防冻 12

4.4.2 消防泵及应急消防泵的防冻 12

第5章 消防管路保温设计 13

5.1 保温材料的选择 13

5.2管道防冻保温计算方法 13

5.3 管道保温计算模拟 14

5.4 消防管道保温层应用分析 15

第6章 蒸汽伴热系统设计 16

6.1 蒸汽伴热系统简介 16

6.2蒸汽分配站设计要求 16

6.3 蒸汽伴热管设计的一般要求 17

6.3.1蒸汽伴管的尺寸和数量 17

6.3.2蒸汽伴管的设置 17

6.3.3蒸汽伴管的最大有效长度 17

6.4 冷凝液收集站设计的一般要求 18

6.5 伴管材料的选择 19

6.6 蒸汽伴热系统优缺点分析 19

6.5.1 蒸汽伴热的优点 19

6.5.2 蒸汽伴热的缺点 19

第7章 电伴热系统设计 20

7.1 电伴热系统简介 20

7.2 自控温电伴热带工作原理 20

7.3 电伴热系统的组成 21

7.4 电伴热系统的安装 21

7.4.1 电伴热带的安装要求 21

7.4.2 电伴热系统安装前的准备 22

7.5 电伴热技术优缺点分析 22

7.5.1电伴热的优点 22

7.5.2电伴热的缺点 22

7.6电伴热技术应用实例 23

7.6.1电伴热系统组成 23

7.6.2电伴热系统供电设计 23

7.6.3电伴热的安装 23

7.7 电伴热技术小结 27

第8章 全文总结及未来展望 28

8.1 小结 28

8.2 展望 28

致 谢 29

参考文献 30

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

我国的航运行业发展较早，从舟楫到现在各种各样的船舶，2500多年船舶的发展历程使我国的水路运输成为现阶段最主要的运输方式之一。我国的领海辽阔，共拥有18000多公里的大陆海岸线和14000多公里的岛屿海岸线，在这一条件下，加大对海运和船舶的研究势在必行。

近年来,温室效应逐渐加剧,全球的气候趋于变暖,气温呈现上升趋势,严寒的极地由于气温的升高,两极冰川融化,两极海域的海冰覆盖面积逐年减少。据实测数据显示,近几十年来,北极的海冰正在以每年3%的速度不断融化,在夏季甚至融化的更快。近些年来,北极航道都会在夏季出现适合通航的无冰窗口期,这些为我们在实现北极地区的通航提供了必要条件。如今,北冰洋海域的新开发的北极航道中的东北航道受季节影响,已经可以实现短暂的通航,随着海冰的融化不断加剧,北极航道在30年后有可能实现全面通航^[1]。

在除去重要的交通优势以外，在资源方面，北极地区的资源占有量也极高，这些资源以油气和海洋资源为主^[2]。而且，北极航道是联系东亚、欧洲及北美等地区的最经济便捷的远洋航道，船舶可以减少12～15天航程，北极航道因此也被航运界称为“黄金水道”。自2009年以来，越来越多的商船选择北极航道做为航线，仅2016年一整年，北极航道的通航次数就已经达到了1705次，期间共有297艘船舶完成北极航道的通航^[3]。

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