漓江游船變更為柳江游船的可行性分析

梁民杰

(柳州船舶檢驗局，廣西 柳州 545001)

0 引言

近幾年，柳州百里柳江景區游客數量增長較快，景區內旅游客船的需求量也在增長，現有的旅游客船數量已無法滿足需求，需要增加景區內旅游客船的數量。增加旅游客船數量有兩種途徑：(1)新建船舶；(2)從外地購買現有船舶。新建船舶周期較長，而且造價不菲，并非是旅游公司的首選。近幾年，漓江旅游客船正在進行更新改造，一些船齡比較大的船舶可能要被淘汰。一方面是柳江旅游客船需求量不斷增長，另一方面是漓江旅游客船推陳出新，所以購買漓江旅游客船變更為柳江旅游客船是旅游公司不錯的選擇。但是，漓江旅游客船變更為柳江旅游客船存在適用規范不同的技術問題，漓江旅游客船適用規范是《漓江旅游客船法定檢驗規定》，而柳江旅游客船適用規范是《內河船舶法定檢驗技術規則》以及《鋼質內河船舶建造規范》。因為適用規范的不同，使得這個項目在技術上是否可行不得而知。由此可見，研究漓江旅游客船變更為柳江旅游客船在技術上是否可行具有重大的現實意義。

1 可行性分析

經過分析研究，發現《漓江旅游客船法定檢驗規定》與《內河船舶法定檢驗技術規則》以及《鋼質內河船舶建造規范》在材料與焊接、輪機、電氣設備、乘客定額與艙室設備等方面要求基本一致，而在船體結構、船舶穩性、船舶干舷、船舶設備等方面要求則不盡相同，下面重點對船體結構、船舶穩性、船舶干舷、船舶設備這幾方面進行分析研究。

1.1 船體結構

1.1.1 主尺度比

表1 《漓江旅游客船法定檢驗規定》對主尺度比要求表

表2 《鋼質內河船舶建造規范》對主尺度比要求表

從表1、表2可以看出，對于長深比L/D的要求，《漓江旅游客船法定檢驗規定》高于《鋼質內河船舶建造規范》；對于寬深比B/D的要求，《漓江旅游客船法定檢驗規定》低于《鋼質內河船舶建造規范》。所以漓江旅游客船變更為柳江旅游客船應主要考慮寬深比B/D是否滿足要求。據了解，漓江旅游客船大多為半艙型自航船，寬深比B/D大多在5.0到5.5之間，顯然并不滿足《鋼質內河船舶建造規范》的要求。按照《鋼質內河船舶建造規范》的規定，如果主尺度比不滿足要求，則應該對船體結構進行有限元計算分析，所以漓江旅游客船船體結構有限元計算分析是否滿足要求決定了其能否變更為柳江旅游客船。

下面對一艘典型的漓江旅游客船船體結構進行有限元計算分析(見圖1、圖2、表3)：

該船主要參數：總長31.00 m，垂線間長26.50 m，型寬5.30 m，型深1.00 m，吃水0.53 m，乘客定額98人。

圖1 旅客就坐于坐席工況應力分布云圖

圖2 旅客就坐于坐席工況變形分布云圖

構件名稱應力種類許用應力[σ](MPa)實際最大應力σmax(MPa)σmax[σ]σl14431.30.22甲板板σe1791090.61τ8017.40.22σl1441040.72甲板縱桁σe17942.70.24τ8022.20.28σz16878.40.47σe19256.70.30強橫梁τ1057.950.08σz17652.10.30σl14431.30.22船底板及舷側板σe1791090.61τ80120.15σl14417.30.12船底龍骨σe1791090.61τ8012.20.15σz168770.46σe19248.30.25實肋板、強肋骨τ10510.90.10σz17652.20.30橫艙壁σe19239.80.21τ1055.530.05甲板橫梁σz17632.70.19舷側普通肋骨σz17625.50.14橫艙壁扶強材σz17648.10.27支柱σz17625.30.14σl14463.30.44主甲板以上甲板室σe17964.90.36τ8010.50.13主甲板以上甲板室骨材σz17674.20.42

根據計算結果可以看出來，該船通過有限元計算，旅客就坐于坐席工況各結構構件的應力水平均滿足結構許用應力要求，且還有較大余量，滿足規范要求。全船最大變形的僅18.9 mm，相對于全船而言，結構變形也可滿足要求。由此可見，對于大多數漓江旅游客船，雖然其主尺度比不滿足《鋼質內河船舶建造規范》的要求，但其結構強度還是滿足要求的。

1.1.2 結構規范計算

《漓江旅游客船法定檢驗規定》與《鋼質內河船舶建造規范》在結構規范計算方面的要求是有區別的。考慮到漓江水深較淺，漓江旅游客船的吃水都比較小，船舶受到的舷外水壓力是比較小的，所以船舶航行水域由漓江變更為柳江，其舷側骨架結構強度還是滿足要求的。另外，由于客船甲板承受的載荷較小，所以甲板骨架結構強度也可以滿足要求。唯一可能不滿足要求的就是船底骨架，下面重點對船底骨架進行分析。

1.1.2.1 船底板

《鋼質內河船舶建造規范》要求船底板厚度t按下列二式計算，取大者：

t=a(αL+βs+γ)mm

(1)

t=4.8s(d+r)1/2 mm

(2)

《漓江旅游客船法定檢驗規定》對船底板厚度要求是≥3 mm。

由于漓江旅游客船吃水d較小，而且柳江屬于C級航區，半波高r較小，所以按式(2)算出的t較小，船底板厚度t一般由式(1)計算得出。漓江旅游客船變更為柳江旅游客船，其船底板厚度是否滿足要求，取決于按式(1)算出的t是否≤3 mm，即：

a(αL+βs+γ)≤3

(3)

按《鋼質內河船舶建造規范》規定分別查出系數a、α、β、γ代入(3)式，即：0.7(0.046L+3.3×0.5+0.8)≤3，可以得出L≤39.91 m。

也就是說，只要漓江旅游客船船長L≤39.91 m，變更為柳江旅游客船后，其船底板厚度是可以滿足要求的。而《漓江旅游客船法定檢驗規定》規定漓江旅游客船船長≤30 m，所以漓江旅游客船變更為柳江旅游客船，其船底板厚度是可以滿足要求的。

1.1.2.2 實肋板、龍骨

《鋼質內河船舶建造規范》要求實肋板、龍骨剖面模數W1應不小于按下式計算所得之值：W1=Ks(fd+r)l2。

《漓江旅游客船法定檢驗規定》要求實肋板、龍骨剖面模數W2應不小于按下式計算所得之值：W2=Ksdl2+10。

漓江旅游客船變更為柳江旅游客船，其實肋板、龍骨是否滿足要求，取決于W1是否≤W2，即：Ks(fd+r)l2≤Ksdl2+10。

按《鋼質內河船舶建造規范》規定貨艙外f值取1，則：rl2≤10。

C級航區半波高r取0.25，則：0.25l2≤10，可以得出l≤6.33 m。

由于實肋板跨距l一般取船寬，也就是說，只要漓江旅游客船船寬≤6.33 m，變更為柳江旅游客船后，其實肋板、龍骨結構強度是可以滿足要求的。

1.1.3 艙壁布置

《鋼質內河船舶建造規范》對艙壁布置要求如下：防撞艙壁一般設置在距首垂線0.05 L～0.1 L范圍內。尾尖艙艙壁一般應設置在距尾垂線0.1 L范圍內。客船干舷甲板下相鄰水密橫艙壁的間距l應不大于下式計算所得之值：

l=0.75(1-d/D)Lm

當l>6D時，取l=6D；當l<0.15 L時，取l=0.15 L。

《漓江旅游客船法定檢驗規定》對艙壁布置要求如下：船舶防撞艙壁距首垂線的距離應≤3.0 m。在尾部也應設置一道水密艙壁。橫艙壁間距應不大于型深的6倍。如不能滿足此項要求時，應在兩橫艙壁之間增設符合沿船寬方向的布置要求的支柱。

可見，在對艙壁布置要求方面，《鋼質內河船舶建造規范》高于《漓江旅游客船法定檢驗規定》。所以，漓江旅游客船變更為柳江旅游客船，應特別注意其艙壁布置是否滿足要求。

1.2 船舶穩性

《內河船舶法定檢驗技術規則》規定風壓穩性衡準數Kf應符合下式：

Kf=Mq/Mf≥1或Kf=lq/lf≥1

《漓江旅游客船法定檢驗規定》規定風壓穩性衡準數Kf應符合下式：

Kf=Mq/(Mf+Mw)≥1或Kf=lq/(lf+lw)≥1

《漓江旅游客船法定檢驗規定》不僅考慮風壓傾側力矩Mf或力臂lf，還考慮水流傾側力矩Mw或力臂lw。可見，在對風壓穩性衡準數Kf要求方面，《漓江旅游客船法定檢驗規定》高于《內河船舶法定檢驗技術規則》。但是《內河船舶法定檢驗技術規則》要求核算突風穩性衡準數Kf0，而《漓江旅游客船法定檢驗規定》卻不要求。可見，在對突風穩性衡準數Kf0要求方面，《內河船舶法定檢驗技術規則》高于《漓江旅游客船法定檢驗規定》。

經過分析研究發現漓江旅游客船的船型特點對穩性是有利的：

(1)船寬相對較寬。受漓江航道條件限制，漓江旅游客船船長和吃水相對較小，為了保證船舶有一定的排水量，只能增加船寬。增加船寬除可以有效增大船舶初穩心高度外，還對增加大傾角時的復原力臂有較大的作用。船寬增加時出水及入水楔形體積靜矩也增大，因而可增加復原力臂。

(2)干舷吃水比F/T較大。受漓江航道條件限制，漓江旅游客船吃水較小，但為了保證船舶強度，型深又不能太小，所以漓江旅游客船干舷吃水比F/T相對較大。據了解，絕大多數漓江旅游客船干舷吃水比F/T均>0.85，這樣的干舷吃水比在內河客船當中是相對比較大的。增加干舷吃水比F/T可增加大傾角時復原力臂，對船舶穩性是有利的。

由此可見，漓江旅游客船的船型特點對穩性是有利的。如果船舶重心不是很高，且受風面積不是很大，比如只有二層甲板的半艙型載客船舶，即使按《內河船舶法定檢驗技術規則》核算穩性，其穩性依然是滿足要求的。但如果船舶重心較高，且受風面積較大，比如有三層甲板的甲板型載客船舶，應注意其穩性是否滿足《內河船舶法定檢驗技術規則》的要求。

1.3 船舶干舷

《漓江旅游客船法定檢驗規定》與《內河船舶法定檢驗技術規則》在船舶干舷方面的要求還是有區別的。《漓江旅游客船法定檢驗規定》規定漓江旅游客船船長不得>30 m，按《內河船舶法定檢驗技術規則》要求，C級航區船長30 m船舶基本干舷為250 mm，加上型深、舷弧以及艙口圍板對干舷的修正，計算出的最小干舷≤300 mm。受漓江航道條件限制，漓江旅游客船吃水較小，但為了保證船舶強度，型深又不能太小，所以漓江旅游客船干舷相對較大。據了解，絕大多數漓江旅游客船干舷均>400 mm。可見，漓江旅游客船變更為柳江旅游客船后，其船舶干舷是可以滿足要求的。

1.4 船舶設備

《漓江旅游客船法定檢驗規定》與《內河船舶法定檢驗技術規則》在船舶設備方面的要求是有些區別的。比如《漓江旅游客船法定檢驗規定》規定船員和旅客每人應配備1件救生衣，應按乘客定額人數的5%增配兒童救生衣。而《內河船舶法定檢驗技術規則》規定除船員和旅客每人應配備1件救生衣外，還應增備不少于船上乘客總數5%的救生衣，應按乘客定額人數的10%增配兒童救生衣。此外，在消防設備、信號設備配備等方面的要求也有所不同。漓江旅游客船變更為柳江旅游客船后，應注意增配相關船舶設備。

2 結語

對于大多數漓江旅游客船，變更為柳江旅游客船后，其技術狀況是可以滿足要求的，但對于某些漓江旅游客船，比如船寬較大、重心較高、受風面積較大的船舶，應注意其是否滿足要求。此外，應注意船舶艙壁布置是否滿足要求，還應注意增配相關船舶設備。

[1]中華人民共和國海事局.內河船舶法定檢驗技術規則[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]中國船級社.鋼質內河船舶建造規范[M].北京：人民交通出版社，2016.

[3]廣西船舶檢驗局.漓江旅游客船法定檢驗規定[S].2010.

[4]馮恩德，席龍飛.船舶設計原理[M].大連：大連海運學院出版社，1990.

[5]王杰德，楊永謙.船體強度與結構設計[M].北京：國防工業出版社，1992.

[6]龍 凱，賈長治，李寶峰.Patran2010與Nastran2010有限元分析從入門到精通[M].北京：機械工業出版社，2011.