漁船刀型龍骨的應用分析

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(1.大連海洋大學 航海與船舶工程學院 ,大連 116023；2.遼寧漁業船舶檢驗局,大連 116013)

近幾年來，刀型龍骨結構被越來越廣泛地應用于漁船和其他中小型船舶的底部結構上，并且在應用上有取代傳統的箱型龍骨的趨勢。但是船舶的設計者、建造者、使用者和維護者對這種結構褒貶不一。為此，基于實際設計和建造實踐，對這種龍骨結構的優缺點進行分析。

1 傳統龍骨結構及其特征

龍骨結構是船體最主要的結構之一，在船體艏部與艏柱結構相連接，在艉部與艉柱結構相連接，共同構成船體的“脊梁”[1]。現代造船中，大多數船體采用平板龍骨的結構形式，其與中底桁或中內龍骨共同構成底部縱向強結構，它是船體抵抗總縱彎曲的主要結構部件之一。一般來說，平板龍骨比其鄰近的船底板厚1～2 mm，其寬度需滿足規范規定的最小值[2～3]。

對于漁船，出于實際需要一般在平板龍骨板外側還設置箱型龍骨，或稱作方龍骨。箱型龍骨位于船底中央，沿船長方向布置，由鋼板焊接構成，其橫剖面呈矩形。一般是在艉部艉柱之前的位置，箱型龍骨高度最高，向艏部逐漸減小，并終止于艏部某強肋位或艙壁結構位置之處。圖1、圖2為漁船常用的箱型龍骨結構形式。

箱型龍骨的主要功能包括以下幾個方面。

1)箱型龍骨內部要設置固定壓載，壓載材料一般采用水泥，用于降低漁船重心，保證漁船對穩性的特殊要求，調節船舶縱傾姿態等[4～5]。

圖1 箱型龍骨舯縱剖面示意

圖2 箱型龍骨橫剖面示意

2)當漁船發生坐灘、擱淺、觸礁等事故，以及需要進塢維護保養時，箱型龍骨起到保護主船體的作用。

3)由于漁船經常在惡劣天氣或海況條件下航行或作業，箱型龍骨還能與舭龍骨一起，起到減小橫搖幅度，改善船舶耐波性的作用。由于箱型龍骨的艉部高度較大，從而提供了較大的艉部側面積，對改善航行穩定性和增大艉框高度有利。

但是在漁船使用和維護中，箱型龍骨的一些不足之處比較突出，主要包括以下幾個方面。

1)龍骨內部的壓載水泥隨著使用時間的增加，以及船體出現腐蝕現象，容易出現壓載塊脫落。

2)在建造和使用過程中，箱龍骨內部容易出現海水滲漏，且不易處理，海水積存加劇了船體腐蝕，有可能導致龍骨處船體漏水，從而縮短使用壽命。從船主和維修廠反饋的意見來看，此類問題比較嚴重，值得認真思考并采取改進措施。

3)箱型龍骨寬度厚，體積大，使上塢坐墩受到影響，造成諸多不便。

2 刀形龍骨結構及其特征

針對箱型龍骨的不足之處，一些現代遠洋漁船轉而采用刀型龍骨的結構形式。刀型龍骨早在20世紀50年代在我國就有應用。而在七八十年代，我國陸續從國外買入一些二手漁船，包括日本、韓國等國家，其中很多采用刀型龍骨，說明在國外應用也較為普遍。近幾年以來，這種龍骨結構形式逐漸再獲新生，并被賦予一些新穎的特征，在我國北方地區的遠洋漁船設計中經常被采用。

現代漁船的刀型龍骨和箱型龍骨一樣，也是沿船長方向布置在船底中線處，它突出于平板龍骨之外，一般由兩塊厚扁鋼并排焊接構成。圖3是一艘新設計的遠洋漁船所采用的刀型龍骨結構的示意圖，從圖中可以看到，刀形龍骨由兩塊厚鋼板組成，每塊鋼板厚度約為25～40 mm，刀形龍骨總厚度在50～80 mm之間，高度與箱型龍骨高度略同。刀形龍骨的厚鋼板之間的并排焊接處，以及鋼板與船體之間，均采用連續焊接方式，焊接前開V形坡口。

圖3 刀型龍骨橫剖面示意

沿船長方向，刀形龍骨的布置與箱型龍骨基本相似。但應注意，它與艉框架的連接應采用光順的過渡的形式，見圖4。這樣不僅能有效地發揮主要功能，而且可以起到增加總縱強度，改善艉部伴流場從而提高推進效率，增大橫搖阻尼等作用。

圖4 刀型龍骨艉部過渡結構示意

3 刀形龍骨的主要優勢分析

采用刀型龍骨結構，主要是為了克服箱型龍骨的不足之處，即防止海水滲透到龍骨結構內部，保護主船體不發生腐爛現象，并從而延長維修周期和使用壽命等。根據對大連地區幾個主要漁船修造廠的訪問表明，采用刀形龍骨結構的漁船，幾乎沒有針對龍骨結構維護的記錄，除清除污底，重新噴涂表面防污漆外，無需考慮對結構部件的更換和修補，使總體維修保養費用和時間大大減少。大連灣船廠內幾艘報廢的漁船，箱型龍骨結構銹蝕腐爛都很嚴重，而一艘較小的采用刀龍骨的漁船，龍骨結構幾乎完好無損。充分證實了刀形龍骨結構的這一主要優勢。

刀形龍骨與箱型龍骨相比，結構高度增加，使船體側投影面積增大，有利于增加橫搖阻尼，使風浪中橫搖幅值減小。37.98 m艉滑道拖網漁船模型的橫搖試驗記錄表明，在波長為2～12 m的規則波中，刀形龍骨與箱型龍骨相比，橫搖幅值均有所下降，下降數值為0.5°～1.2°。此外，刀形龍骨結構狹窄，對船體艉部流場影響較小，使船后伴流場趨于均勻，有利于提高推進效率。針對上述模型標稱伴流試驗結果分析可知，伴流場的不均勻性趨于改善。強度計算分析還表明，采用刀形龍骨對總縱強度影響不大，不會造成強度損失。顯然，刀形龍骨具有箱型龍骨的主要優點，諸如降低重心保證穩性，保護主船體，增加橫搖阻尼改善耐波性能等。另一個較突出優點是結構簡單，制造難度較低，節省工時，縮短建造時間，并且在漁船使用過程中可維護性好。

刀型龍骨結構的最主要不利因素是，用鋼材代替水泥作為固定壓載材料，造成鋼材使用量增大，使建造成本有所提高。例如，對于40 m級的遠洋漁船，刀型龍骨鋼材使用量是采用箱型龍骨時的2.0～2.5倍，大約需多用6.5 t鋼材。若鋼材價格按4 000元/t計算，可能增加2.6萬元左右的材料成本。許多漁船業主，尤其是小型漁船業主，從經濟角度考慮不太愿意接受。

4 結論和建議

基于上述討論，出于對漁船使用壽命期間的綜合考慮，筆者認為，隨著人力成本在漁船建造過程中比例的逐漸加大，材料成本的相對下降，以及出于日后便于維護和保養的角度考慮，建議在今后的漁船設計和建造，尤其是中小型漁船，采用刀型龍骨結構為宜。當然，從一些設計

者、建造者、檢驗者甚至還包括使用者的觀點來看，雖然持正面意見者居多數，持反對觀點的也不少。因此，漁船是否采用刀龍骨結構，還有待實踐進一步檢驗。

[1] 賈 復.漁船設計[M].北京：農業出版社，1990.

[2] 中華人民共和國漁業船舶檢驗局.鋼質海洋漁船建造規范[S].北京：國防工業出版社，1998.

[3] 中華人民共和國漁業船舶檢驗局.漁業船舶法定檢驗規則[S].北京：人民交通出版社，2000.

[4] 林杰人.船舶設計原理[M].北京：國防工業出版社，1989.

[5] 吳仁元.船體結構[M].北京：國防工業出版社，1993.