摘" " 要:對于高速艇而言空艇重量是一個很重要的參數,選用滿足法規和規范要求且輕薄的內裝材料,對于高速艇的設計和建造具有重要意義。本型艇為全鋁合金艇,對空艇重量控制較嚴。基于本型艇對內裝材料輕質化的需求,本文重點介紹:絕緣隔熱材料、內裝板材料、鋁制防火門。
關鍵詞:高速救助打撈艇;輕質內裝材料;船用絕緣隔熱涂料;船用鋁制防火門
中圖分類號:U674.942 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼:A
Selection and Design of Interior Materials for High-Speed"Rescue and Salvage Craft
ZOU Haibin," LI Jianming," ZHU Wenqian
( Guangzhou Marine Engineering Corporation," Guangzhou 510250 )
Abstract: For high-speed boat, the light weight of the boat is a very important parameter. The selection of light and thin interior materials which meet the requirements of rules and regulations is of great signifiance for the design and construction of the whole high-speed boat. This craft is an all-aluminum alloy boat with self-righting ability and strict weight control over the lightweight of the boat. Based on the requirements of lightweight for the interior materials of this type boat, this paper mainly focuses on: insulation materials, interior panel material , aluminium fieproof door.
Key words: high-speed rescue and salvage craft; lightweight interior material; marine heat insulation coating; marine aluminum fireproof door
1" " "前言
快速性是船艇的重要性能之一,減少空艇重量從而減少濕表面積,達到減少船艇總阻力的目的。在重量方面,應采取更輕質化的內裝材料,從而能夠在救助任務中更快地完成作業,這是非常有必要的。
高速救助打撈艇主要承擔近岸海域(港區、淺灘)的水上搶險救災、高速接送救助工作人員和獲救人員的職責,因此對本型艇的航速要求高。本型艇采用雙折線船體線型,具有內部空間大、船舶阻力小等特點,艇體及上層建筑為全鋁合金結構,配置雙機、雙噴泵推進。
鋁合金高速艇的內裝材料,經過了多次提升換代,不僅有對功能方面的要求,對空間大小、舒適性及審美觀的要求也不斷提升[1]。
本型艇的絕緣隔熱材料,主要用于駕駛室、主甲板下居住艙室,要求船用絕緣隔熱涂料,具有絕緣隔熱效果好、施工厚度薄等優點;蓄電池間和機艙,采用A60級防火纖維毯(外表面貼鋁箔),具有成本較低、施工工藝成熟等優點;艙室地面材料,施工流程采用先鋪船用阻尼材料,后鋪船用自流平敷料,最后用PVC地面材料鋪船的方式,選用阻尼材料是出于減振降噪的需求;內裝板、防火門,分別采用船用鋁蜂窩板、船用鋁質防火門。
2" " 本型艇簡介
本型艇為交通運輸部救助打撈局的高速救助打撈艇(見圖1),目標作業區域為中國近岸海域,亦可兼顧其他近海海域。本型艇具備自扶正的功能,在惡劣海況造成180 °傾覆情況下,可在90 s內恢復自身正浮狀態,保證可在4級海況下完成救助作業,5級海況下安全航行。
本型艇為雙柴油機、雙噴泵推進的高速船,主艇體和上層建筑均采用鋁合金建造。其主要參數如下:
總" 長(m) " " " 14.5
水線長(m) " " " 13.5
型" 寬(m) " " " "4.1
設計吃水(m) " " " "0.9
滿載排水量(t) " " " "20.5
設計航速(kn) " " " "不小于35
額定配員(人) " " " " 6
獲救人員(人) " " " "12(極限可達30)
3" " 內裝材料
3.1" "絕緣隔熱材料
本型艇的絕緣隔熱材料,針對不同區域劃分進行選取,如表1所示。
對于機艙、蓄電池艙這類非居住艙室,考慮到施工時的主機、蓄電池安裝以及經濟性,采用較為傳統的A60級防火纖維毯(外表面貼鋁箔),作為該區域的絕緣隔熱材料。
對于居住艙室和駕駛室,為充分利用有限的人員活動空間,減輕內裝材料重量,選取絕緣隔熱涂料來替代傳統絕緣棉材料。
絕緣隔熱涂料所使用的原物料為納米等級材料,該涂料具備納米材料的絕緣隔熱、附著力強、壽命耐久、防水防潮、阻燃等優點,其中絕緣隔熱效果尤為突出。據實驗報告相關數據顯示,在外界溫度35 ℃以上時,該材料能使被涂刷物的表面平均降溫13 ℃以上,壽命長達10~15年[2]。
絕緣隔熱涂料雖然隨著厚度的增加降溫效果越好,但降溫幅度和厚度之間的關系并非呈線性關系,隨著厚度的增加降溫雖然會增加,但降溫的能力會越來越低,考慮到絕緣隔熱涂料的價格相比傳統絕緣材料高出很多,綜合絕緣隔熱的要求和經濟性因素,選取絕緣隔熱涂料的厚度為0.25 mm。
3.2" "地面材料
本型艇上建僅有一層駕駛室,由于靠近機艙,出于減震降噪的考慮:駕駛室地面材料,首先鋪設一層船用阻尼,其厚度根據甲板厚度確定;上層再鋪設一層船用輕質自流平敷料,保證駕駛室的地面平整;最上層鋪設一層船用PVC地板材料。
當前最主流的阻尼涂料是水基型阻尼涂料,它是由快干型水基彈性阻尼復合物和粘合劑組成,能有效地吸收和消散振動能量,并減少基板的吻合效應和共振效應[3]。
3.3" "內裝板、防火門
本型艇的天花板和壁板采用船用鍍鋅鋁蜂窩板,相比普通船用巖棉板具有更輕薄的優勢,可見面貼PVC膜;駕駛室設有由內裝板材料制作長條形座位,內部放置船用救生衣等設備。
對目標艙室噪聲與振動的防護,除了對進出機艙通道布設了隔聲的A60級船用鋁質防火門外,在主甲板下居住艙室和蓄電池間也設有船用鋁質隔聲門,能有效地減少機艙噪聲外傳影響船員的工作和生活。
船用鋁質防火門是在現有船用防火門的基礎上改進而成,其特點在于使用鋁質材料制造門框和門窗,在門扇內靠近門框處填充耐火膨脹材料,如船舶機艙發生火災,防火門上的鋁材熔化后,耐火膨脹材料和門扇內里的填充材料能有效防止冒煙、躥火和阻止火災蔓延。
3.4" "絕緣材料對比分析
結合傳統船用絕緣隔熱材料、其他船用絕緣隔熱材料以及本型艇選取的船用絕緣隔熱涂料,在達到規范、法規要求的情況下的優缺點,對比分析結果如表2所示。
從表2可以看出:船用絕緣隔熱涂料施工總重量,約為傳統船用絕緣隔熱材料的1/20;其施工厚度,約為傳統船用絕緣隔熱材料的1/200,這對重量敏感的鋁合金高速救助打撈艇更適用。當然,它也確實存在價格高,且在施工過程中因需2次噴涂且每次噴涂會有一定量的絕緣隔熱涂料滯留噴涂器管道損失掉,容易造成浪費、增加船艇內裝建造成本的缺點;前兩者絕緣材料雖然損失了船艇寶貴的內部空間,卻也有價格低廉、施工工藝成熟、易于控制成本的優點,在環境保護方面后三者具備對人和環境更為友好的優勢。
綜上所述,針對高速救助艇的重量和內部空間的需求,采用船用絕緣隔熱涂料更為有效。
3.5" "防火門材料對比分析
傳統鋼質防火門和鋁質防火門進行對比,如表3中所示。
從表3可以看出:船用鋁質防火門具備重量輕、不易銹蝕、更加美觀的優勢,但國內具備CCS證書的生產廠家較少,使用范圍不廣,價格較高;船用鋼制防火門相比有一些缺點,卻技術相對成熟,使用面也更廣,生產廠家較多,價格較低。本型艇考慮更輕的內裝重量,故選取船用鋁質防火門。
3.6" "絕緣隔熱涂料施工工藝
清潔→防護→攪拌→噴涂→檢測補刷
1)清潔
為保證絕緣隔熱涂料能良好地噴涂在施工處表面,需要用大功率吸塵器先對本船艙壁、主甲板下艙底清潔,去除表面灰塵。
2)防護
因為施工方式為噴涂,故需要用防護材料將主要機電設備、駕駛室窗及不噴涂區域進行遮蔽保護。
3)攪拌
絕緣隔熱涂料使用前需要使用電動攪拌機械,比如船舶涂裝噴漆用設備等均勻攪拌3分鐘左右,變成粘稠狀液體,然后倒入噴涂槍的容器以備噴涂作業。
4)噴涂
噴涂人員須做好全身防護,在駕駛室和主甲板下艙室內部用噴涂槍遵循先上后下的方式,循環噴涂:第一次噴涂的絕緣隔熱涂料干燥成膜后,對其進行厚度測量,第一次噴涂膜厚度約為0.15 mm,若檢查出薄弱點則進行第二次噴涂,噴涂膜厚度約為0.1 mm。
5)檢測補刷
若經檢測第二次噴涂局部仍未達到標準,則需人工補刷以完成整個工序。
3.7" "絕緣材料施工節點
A60級玻璃棉(外表面貼鋁箔)主要施工節點圖,如圖2所示。
絕緣隔熱涂料主要施工節點圖,如下圖3所示。
整個工藝的難點,在于現場施工人員在噴涂時對于絕緣隔熱涂料厚度的把握:噴涂過厚會導致材料的損失,增加成本;過薄則難以達到絕緣隔熱的效果,需要補救措施。
4" " "實船應用
本型艇建造完工,通過傾斜試驗、航行試驗,已成功交付使用并受到船東好評。選用上述輕質內裝材料,有效地降低了本型艇的空艇重量,達到了設計重量參數。在試驗中,本型艇艇底光潔無污底,設計吃水、風力和浪高條件滿足試驗要求的情況下,在平靜、開闊深水中航行,航速超過35 kn。
5" " "結束語
本文主要介紹并分析了高速救助打撈艇的內裝設計選用材料,整個內裝設計的目的圍繞救助打撈艇的內部空間增大、減少內裝重量來進行。
通過分析不同的內裝材料特性、單位面積重量、經濟性、美觀性、環保等因素,分區域選用不同內裝材料達到設計目標。高速艇建造材料輕質化要求越來越高,希望本文對后續的高速艇內裝設計有借鑒意義。
參考文獻
[1] 郭智峰.鋁合金高速客船內裝材料的選型及安裝[J].廣東造船,2019" "(06).
[2] 閆健.納米隔熱保溫涂料在航標船舶上的應用[J].中國水運,2015(12).
[3]" 謝光能.減振降噪技術在高速船舶上的應用[J]. 廣東造船,2019" "(02).