小型鋼質(zhì)漁政船設(shè)計(jì)

王貴彪 吳 峰 虞鵬舟 崔雪亮

（浙江省海洋水產(chǎn)研究所 舟山316021）

引 言

漁政船是指在漁業(yè)專屬水域執(zhí)行漁政任務(wù)、擔(dān)負(fù)海上漁政管理監(jiān)督、執(zhí)法的專業(yè)船只［1］，也是漁政管理設(shè)施建設(shè)中最重要的設(shè)施之一［2］；主要用于漁場(chǎng)巡視并監(jiān)督、檢查漁船執(zhí)行國家漁業(yè)法規(guī)的情況，也可兼負(fù)漁業(yè)生產(chǎn)指揮、發(fā)布漁情和氣象通報(bào)以及海上醫(yī)療、海難救助等任務(wù)。［3］

目前，對(duì)大中型漁政船的研究設(shè)計(jì)較為常見，其總噸位普遍在120 t以上，作業(yè)海域以近海為主，執(zhí)法管理對(duì)象主要為近海捕撈漁船，但是對(duì)于沿海小型漁政船的設(shè)計(jì)并不多見。沿海小型漁政船對(duì)管理沿海小型漁船，維護(hù)漁港秩序起著重要的作用。本文針對(duì)舟山漁港某小型沿海漁政船，簡(jiǎn)單介紹其總體布置和結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)優(yōu)化等方面的內(nèi)容，提出船型設(shè)計(jì)中存在的不足和缺點(diǎn)，可作為同類型船型的設(shè)計(jì)依據(jù)和參考。

1 總體性能

本文所述舟山沿海某漁政船為單層連續(xù)甲板、鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)的尾機(jī)型船舶，采用方尾、圓舭混合線型，并用雙柴油機(jī)、雙軸、雙槳、雙舵作為推進(jìn)系統(tǒng)。主要用于舟山沿海海域及港口漁業(yè)執(zhí)法檢查，船員定額為5人，可搭乘10人。其主要量度如表1所示。

表1 船型主要技術(shù)參數(shù)

本船在巡航速度為14 kn時(shí)，續(xù)航力不小于300 n mile，自持力為2晝夜。穩(wěn)性可滿足中華人民共和國漁業(yè)船舶檢驗(yàn)局2000年頒布的《漁業(yè)船舶法定檢驗(yàn)規(guī)則》及其修改通報(bào)對(duì)沿海航區(qū)漁政船的穩(wěn)性要求。

2 船結(jié)構(gòu)及內(nèi)裝特點(diǎn)

船體的主要構(gòu)件遵照中國船級(jí)社《沿海小船入級(jí)與建造規(guī)范》（2005）、《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》（2015）及《鋼質(zhì)海洋漁船建造規(guī)范》（2015）及最新修改通報(bào)的相應(yīng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，合理分配骨架間距，將板材、構(gòu)件優(yōu)化至最合理尺寸，以減輕船體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。船體材料均采用CCSA結(jié)構(gòu)鋼。

主船體設(shè)5道全通的水密橫艙壁和1道水密縱艙壁。主船體上甲板、舷側(cè)、船底及水密縱艙壁均采用縱骨架式，縱骨間距0.3 m，強(qiáng)框架的間距不大于3檔肋距。甲板室則采用橫骨架式，橫艙壁為垂直扶強(qiáng)材加水平桁的橫骨架結(jié)構(gòu)形式。本船機(jī)艙位于船體尾部，跨度較大，為減小機(jī)艙內(nèi)甲板縱桁尺寸，在甲板縱桁與強(qiáng)橫梁相交處設(shè)置支柱。同時(shí)在機(jī)艙每個(gè)肋位設(shè)置實(shí)肋板，在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，也可使船體浮心前移。

在整船內(nèi)裝上，會(huì)議室、駕駛室、船員室等主要工作艙室地面采用免漆實(shí)木地板鋪設(shè)，四周圍壁及天花板采用防火貼面板裝飾，并配有空調(diào)以改善船員工作、生活條件；廚房、盥洗室地面則采用防滑陶瓷磚，圍壁采用水泥瓷磚和防火板貼不銹鋼板裝飾，既美觀大方又易于清洗。

3 總布置特點(diǎn)

3.1 總體布置

漁政船的主要任務(wù)是漁區(qū)巡邏、對(duì)作業(yè)漁船實(shí)施檢查監(jiān)督、維護(hù)國家漁業(yè)法規(guī)、保護(hù)漁業(yè)資源、促進(jìn)漁業(yè)發(fā)展，［2］其船型特點(diǎn)有別于漁船。本船主甲板下共有5道水密艙壁，由尾至首依次設(shè)有舵機(jī)艙、機(jī)艙、淡水艙、調(diào)查取證艙、船員艙、首尖艙等艙室。淡水艙可裝載淡水約8.02 m3，燃油艙可裝載柴油約7.08 m3。調(diào)查取證艙配備沙發(fā)、辦公桌等設(shè)備以供調(diào)查取證辦公所用，在船員艙中設(shè)5張床位，可供船員短暫休息。

首部主甲板上設(shè)有立式起錨機(jī)1臺(tái)，尾部露天甲板區(qū)設(shè)有帶纜樁、導(dǎo)纜孔等以利于錨泊、系泊及靠船，也可短暫放置少量臨時(shí)收繳的違法物品、網(wǎng)具和漁獲物。頂甲板由尾至首依次設(shè)有放置煙囪、機(jī)艙通風(fēng)筒的機(jī)艙頂棚，安置救生筏、衛(wèi)星電視天線、信號(hào)燈桅的甲板室頂棚；甲板室內(nèi)由尾至首依次設(shè)有廚房、盥洗室、會(huì)議室、駕駛室等。本船總布置簡(jiǎn)圖見圖1。

圖 1 某漁政船總布置簡(jiǎn)圖

3.2 機(jī)艙布置

本船機(jī)艙全長6.0 m，位于船尾部。機(jī)艙內(nèi)布置的主要設(shè)備有主柴油機(jī)2臺(tái)、柴油發(fā)電機(jī)組2臺(tái)、艙底水泵、蓄電池組、生活污水貯存柜、油水分離器、主配電板等設(shè)備。

機(jī)艙后設(shè)有左右2個(gè)燃油艙。出入機(jī)艙的斜梯位于機(jī)艙后部正中位置，其右側(cè)設(shè)置手提式滅火器，滿足規(guī)范對(duì)防火要求。機(jī)艙靠后端左右兩側(cè)各安裝1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，2臺(tái)主柴油機(jī)以及齒輪箱則分別安裝于機(jī)艙靠船首位置的左右兩側(cè)。機(jī)艙前壁設(shè)置了變壓器、主配電板等設(shè)備。機(jī)艙與駕駛臺(tái)采用電鈴和車鐘建立獨(dú)立通訊。

3.3 通風(fēng)系統(tǒng)布置

鑒于本船僅在舟山沿海水域航行執(zhí)法，因此機(jī)艙按常規(guī)通風(fēng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用2臺(tái)JCZ-25軸流式通風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量1 400 m3/h，2個(gè)通風(fēng)頭分別位于機(jī)艙前后端部附近，以達(dá)到最佳通風(fēng)效果。船員室、調(diào)查取證室等位于主甲板下的艙室分別設(shè)置JCZ-20通風(fēng)機(jī)，以保證主甲板下艙室通風(fēng)流暢，每臺(tái)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為800 m3/h；主甲板上的會(huì)議室、駕駛室則采用自然通風(fēng)。本船于2017年試航時(shí)，各艙室通風(fēng)效果滿足規(guī)范要求。

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 型線優(yōu)化設(shè)計(jì)

高速性作為漁政船的特點(diǎn)之一，其最高航速一般應(yīng)高出該航區(qū)內(nèi)漁船航速2～3 kn，以保證巡邏檢查任務(wù)的完成。為提高本船的航速，對(duì)船體型線作了以下優(yōu)化設(shè)計(jì)：

（1）主船體采用圓舭低阻力線型以降低航行阻力，同時(shí)利用外傾舷側(cè)改善初穩(wěn)性和橫搖角。甲板室前端壁采用低風(fēng)阻的近流線型設(shè)計(jì)，既使?jié)O政船顯得莊重美觀，又可降低船舶航行的風(fēng)阻。

（2）近船首的站位采用類似“V”型且適當(dāng)外飄的型線。這樣不僅能夠減少縱搖幅值、引導(dǎo)水花向外飛濺、減少甲板上浪及波浪對(duì)首部甲板的沖擊，也兼具美觀性。

4.2 總體布置優(yōu)化

相比于普通漁船，漁政船是具有特殊作業(yè)工況的船舶。因此，針對(duì)其特點(diǎn)以及船東的要求，并便于其執(zhí)行公務(wù)，對(duì)本船的總體布置進(jìn)行如下調(diào)整優(yōu)化：

（1）由于對(duì)漁船進(jìn)行靠舷登船檢查是漁政船的經(jīng)常性作業(yè)［5］，因此，本船設(shè)計(jì)干舷高度為900 mm，既滿足規(guī)范要求，又能保證船員的登船需要。

（2）主甲板上用欄桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的舷墻，既減輕船體質(zhì)量，又能保證高速航行時(shí)船上人員的安全。船中和船首區(qū)域則采用輕質(zhì)鏈條代替鋼質(zhì)欄桿，在保證安全的前提下，便于船上人員離船登船。

（3）為爭(zhēng)奪漁場(chǎng)資源，漁船的舷側(cè)、船首、球鼻首等區(qū)域結(jié)構(gòu)均作了大幅度加強(qiáng)。本船在漁港及沿海海域執(zhí)法時(shí)，難免會(huì)與其他漁船發(fā)生磕碰，造成外板凹陷等問題。因此設(shè)計(jì)時(shí)，以護(hù)舷材貫穿全船，舷側(cè)容易碰撞區(qū)域的骨架則設(shè)計(jì)多道強(qiáng)肋骨，同時(shí)在船舷兩側(cè)還增加防撞橡膠墊，以滿足靠船防碰需求。

（4）應(yīng)船東要求，本船在頂甲板左右兩舷各安裝1臺(tái)LED顯示屏，以便漁港執(zhí)法、維持漁港秩序及宣傳所用。

4.3 減振降噪優(yōu)化

為提高船員海上執(zhí)法的舒適性和體驗(yàn)，根據(jù)評(píng)審專家的建議，在設(shè)計(jì)中對(duì)全船的隔熱、減振和降噪作了適當(dāng)優(yōu)化：

（1）本船艙室圍壁及頂棚內(nèi)均設(shè)玻璃棉隔熱，機(jī)艙四周及頂棚內(nèi)（尤其是機(jī)艙與會(huì)議室的交匯處）襯有吸音巖棉，外貼鋁質(zhì)多孔吸音板，以達(dá)到良好的隔熱、降噪效果。

（2）通過調(diào)整槳葉葉梢與船體的安裝間隙及尾部流線形狀［6］，從而減低螺旋槳表面力和減小船體局部振動(dòng)。

（3）通過增加主機(jī)基座材料的厚度，減小主機(jī)運(yùn)行對(duì)船體振動(dòng)的影響。

5 主要機(jī)電設(shè)備

5.1 主機(jī)及推進(jìn)裝置

本船型尺度小、機(jī)艙空間較為緊張，過大過重的主機(jī)難以布置。此外，為確保一定的航速，決定采用功率較大的主機(jī)。若采用單機(jī)推進(jìn)，則需要直徑較大的螺旋槳，從而使船型尾框布置及尾部線型設(shè)計(jì)的難度加大。因此，本船采用雙機(jī)雙軸雙槳雙舵作為推進(jìn)系統(tǒng)。考慮到建造成本的問題，柴油機(jī)采用濰坊柴油機(jī)廠制造的2臺(tái)WS12C400-21型船用柴油機(jī)。該型柴油機(jī)額定功率為294 kW，標(biāo)定轉(zhuǎn)速為150 r/min。齒輪箱采用Z300型船用齒輪箱，減速比 3 : 1，傳遞能力 0.243 kW/（r·min-1）。此外，此船配備一對(duì)4葉銅質(zhì)定距螺旋槳，槳徑為1.25 m。

5.2 柴油發(fā)電機(jī)組

本船設(shè)有2組柴油發(fā)電機(jī)組，配備濰坊華東柴油機(jī)廠出產(chǎn)的功率為30.1 kW的K4100D型船用柴油機(jī)，發(fā)電機(jī)型號(hào)為蘭州電機(jī)廠的TFHX-24，功率為24 kW。

6 結(jié) 論

本船于2017年在浙江舟山建造完工，并進(jìn)行了試航試驗(yàn)。雖然船東對(duì)總體性能比較滿意，但船型仍然存在不少需要改進(jìn)的地方：

（1）為保證機(jī)艙左右兩側(cè)能夠放置主機(jī)和齒輪箱，機(jī)艙部分線型就不能過于瘦削；若對(duì)此區(qū)域型線加胖，就變相增加了船舶航行阻力。本船采用主機(jī)齒輪箱安裝位置適當(dāng)前移的方法，雖可有效避免上述問題，但也相應(yīng)增加了尾軸長度，降低了軸系的傳遞效率。

（2）由于本船設(shè)計(jì)建造的初期預(yù)算有限，因此甲板室仍采用船用鋼質(zhì)板材建造，而未采用船用鋁合金。不過，對(duì)于小型漁政船，還是建議采用鋁合金材料建造上層建筑。鋁合金材質(zhì)的上層建筑不但具有良好的耐腐蝕性能和可焊性，而且可以減輕船體質(zhì)量，大幅降低船體重心高度，對(duì)提高漁政船的航速和初穩(wěn)性具有重要作用。

（3）本船為保證航速和操縱性能，結(jié)合尾框布置需限制螺旋槳直徑等實(shí)際情況，采用雙機(jī)雙軸雙槳推進(jìn)方式，以提高漁政船的航速和操縱性能。不過，由于船型型寬過小，導(dǎo)致螺旋槳太近，使航行旋轉(zhuǎn)時(shí)相互影響，對(duì)航速產(chǎn)生不利影響。小型漁政船采用雙機(jī)雙軸雙槳作為推進(jìn)方式時(shí)，雙槳旋轉(zhuǎn)相互干擾的水動(dòng)力性能尚待進(jìn)一步研究。