淺談32m鋼質(zhì)交通船的設(shè)計(jì)

張挺

摘 要：舟山是千島之城從本島到各海島渡輪、快艇是最常見的交通工具，為了各海島旅游出行的交通方便，設(shè)計(jì)了一種安全、舒適、航速快的交通船。本文簡(jiǎn)要地介紹本船型總體概況、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

關(guān)鍵詞：交通船 優(yōu)化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

交通船顧名思義，是以交通為目的的經(jīng)營性船舶，具有24小時(shí)以上的營運(yùn)能力，以接待旅游者為主，并能提高食宿和娛樂服務(wù)的客船，隨著舟山各海島人們的生活質(zhì)量的提高及各海島旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)交通出行的要求越來越高，因此需要一種安全、舒適、航速快的交通船。以下為對(duì)此船型設(shè)計(jì)的基本介紹。

1.總體概況

1.1船型及用途

本船為鋼質(zhì)、單甲板、單層底、艏部設(shè)艏升高甲板、前傾船首、方型艦尾、尾機(jī)型、雙機(jī)、雙槳、雙舵、以柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的交通船。主要為沿海船舶提供設(shè)備及為各海島旅游出行提供交通便利。本船航行于的沿海航區(qū)，依據(jù)中國船級(jí)社《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》（2015）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）和中國海事局《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則》（2011）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)則》）及其修改通報(bào)的有關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造。

1.2船舶主尺度及參數(shù)

總長LOA=32.00m

垂線間長LPP=27.60m

型寬B=5.40m

型深D=2.40m

設(shè)計(jì)吃水d=1.50m

肋骨間距S=0.50m

方形系數(shù)Cb=0.550

設(shè)計(jì)排水量△=127.0t

總噸位GT=115

船員定員：4P

乘員定員：11P

設(shè)計(jì)航速=15.0kn

續(xù)航力：300n mile

1.3總體布置情況

全船共設(shè)六道水密艙壁；艙內(nèi)有舵機(jī)艙、機(jī)艙、燃油艙、空艙、淡水艙、錨鏈艙和艏尖艙；主甲板有主甲板室，其內(nèi)從艏至后依次設(shè)有休息區(qū)、餐廳輪機(jī)長室、廚房間、船員室、衛(wèi)生間、洗衣間、空艙艙口、鋼質(zhì)斜梯等。駕駛甲板室設(shè)有船長室、船員室、駕駛室、梯道等；駕駛頂甲板上布置有信號(hào)燈桅、雷達(dá)、前設(shè)左右舷燈等。

1.4船體結(jié)構(gòu)

本船結(jié)構(gòu)根據(jù)《規(guī)范》的相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，船體為單甲板、單底、橫骨架式全電焊結(jié)構(gòu)，全船肋距500mm，甲板梁拱110mm。全船船體結(jié)構(gòu)材料采用CCSA級(jí)鋼，尾柱采用美人架鑄鋼尾柱，首柱采用鋼板焊接首柱。

1.5穩(wěn)性

本船穩(wěn)性使用中國船級(jí)社船舶計(jì)算系統(tǒng)“COMPASS軟件”，按照《規(guī)范》以及《規(guī)則》對(duì)近海航區(qū)作業(yè)船舶的相關(guān)要求進(jìn)行校核計(jì)算。雖然本船的設(shè)計(jì)航區(qū)為沿海航區(qū)，但是穩(wěn)性是可滿足近海航區(qū)的規(guī)范要求。

1.6主要設(shè)備及螺旋槳

主機(jī)選用上柴動(dòng)力SC15G340CA2柴油機(jī)二臺(tái)，額定功率：218kW；齒輪箱選用D300A二臺(tái)，減速比：4：1；螺旋槳數(shù)量2只、螺旋槳為4葉、直徑為1380mm、盤面比0.55、材料為三級(jí)鎳鋁青銅；螺旋槳轉(zhuǎn)向按內(nèi)旋型式布置。

2.設(shè)計(jì)優(yōu)化

經(jīng)對(duì)已完工的船型作為母型船進(jìn)行分析、整合，優(yōu)化，通過實(shí)踐考驗(yàn)并結(jié)合船東及市場(chǎng)的要求，根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)則及標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該船優(yōu)化如下：

2.1主尺度的優(yōu)化

（1）船長的確定

從使用條件、快速性要求、操縱性及造價(jià)等多方面考慮，結(jié)合船東的實(shí)際需求，我們最終選擇總長32.00m作為該船的總長；由巴士裘寧公式計(jì)算，該船船長應(yīng)不小于27.10m，經(jīng)綜合分析，取27.60m作為該船的船長：即 LOA=32.00m，Lpp=27.60m。

（2）船寬的確定

本船為雙機(jī)船，為確保機(jī)艙中主機(jī)及機(jī)械設(shè)備的擺放和機(jī)艙走道的舒適性，并考慮的船舶的噸位大小、船員艙室及其相關(guān)艙室的布置及穩(wěn)性要求。參考的母型船型寬為5.40m，穩(wěn)性可以滿足規(guī)范對(duì)近海航區(qū)的要求。對(duì)現(xiàn)有船舶總布置的舒適性、便利性及船舶穩(wěn)性的綜合考慮，本船型寬保持不變，即：B=5.40m。

（3）吃水的確定

船靜浮于水中，重力與浮力一定平衡。但是，使它準(zhǔn)確地浮在預(yù)定的水線位置，而且同時(shí)滿足使用要求，設(shè)計(jì)吃水的選擇需要保證浮力及螺旋槳有適宜的直徑。為確保最小干舷和船舶穩(wěn)性都滿足相關(guān)規(guī)定，將設(shè)計(jì)吃水定為1.50m，即：d=1.50m。

（4）型深的選擇

型深選取主要考慮主甲板以下艙內(nèi)的高度、主機(jī)吊缸高度、最小干舷等，本船在設(shè)計(jì)吃水 1.50m 時(shí)，為滿足船舶最小干舷的要求，則將型深定為2.40m，即：D=2.40m。

2.2型線優(yōu)化

為降低船舶阻力，既要外觀造型美觀，又能滿足總布置需求，對(duì)線型設(shè)計(jì)優(yōu)化主要為兩點(diǎn)：

（1）將首部設(shè)計(jì)水線以上8-10號(hào)站型線變瘦，這樣可以使船首減小風(fēng)阻，加快航速，外觀可以更加的美觀；

（2）船中部即平行中體處舭部位置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整型線，使它更加的豐滿，這樣可以增大船舶的排水量，使船舶的浮力增加，這樣可以改善船的性能。

2.3結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原因?yàn)椋航档痛爸匦母叨龋瑴p輕船體結(jié)構(gòu)的重量及提高船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝性。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及分析如下：

（1）將船中部船底實(shí)肋板及旁內(nèi)龍骨腹板厚度從6mm改為8mm。原因?yàn)椋航Y(jié)合船東的實(shí)際需求，增加實(shí)肋板及旁內(nèi)龍骨腹板厚度可以增加船底的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與降低船舶的重心高度從而增加船舶的穩(wěn)性；

（2）將尾尖艙內(nèi)實(shí)肋板腹板厚度從8mm改為10mm。原因?yàn)椋焊鶕?jù)母型船的實(shí)際下水發(fā)現(xiàn)船舶有稍微的首傾現(xiàn)象，需要增加尾部重量來使船舶處于水平正浮狀態(tài)；

（3）主機(jī)座面板厚度從18mm改為20 m m；主機(jī)座腹板厚度從12mm改為14mm。原因?yàn)椋哼m當(dāng)增厚主機(jī)基座的厚度，有利于減小主機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而可以避免共振現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)生；

（4）舷墻板和舷墻支撐肘板的厚度從6mm改為5mm。原因?yàn)椋涸诖缀穸仍黾雍螅枰{(diào)整船舶重量而減小舷墻的厚度，這樣也可以降低船舶的重心高度從而增加船舶的穩(wěn)性；

（5）在各空艙區(qū)域設(shè)置支柱支撐甲板，以減小甲板縱桁和強(qiáng)橫梁尺寸。原因?yàn)椋嚎梢哉{(diào)整船舶整體的重量、可以降低船舶的重心高度、可以使重心位置往船艉移動(dòng)從而改善艏傾現(xiàn)象；

3.結(jié)論

最終設(shè)計(jì)優(yōu)化后的32m交通船，在下水并進(jìn)行海上試驗(yàn)以后，該船獲得了船東和船廠的一致好評(píng)，該船的外形美觀、性能優(yōu)良，航速快。所以說，設(shè)計(jì)是一種技術(shù)實(shí)踐活動(dòng)，需要我們?nèi)ソ鉀Q實(shí)際面臨的問題，要把經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的母型船作為新船設(shè)計(jì)的借鑒，把新船的型線、穩(wěn)性、布置、航速，結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)要素做到創(chuàng)新與優(yōu)化。

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