6.8m混合高速執(zhí)法用艇的研制

黃國(guó)金

摘 要：6.8m混合高速執(zhí)法用艇是一種新型艇體為鋼質(zhì)、舾裝為玻璃鋼、船長(zhǎng)為6.8m的混合高速艇，專為執(zhí)法用艇的需要研制而成。本文對(duì)該艇的設(shè)計(jì)、研制進(jìn)行了分析研討。

關(guān)鍵詞：新型快艇 設(shè)計(jì) 研制

設(shè)計(jì)背景及目前狀況

1、設(shè)計(jì)背景

本設(shè)計(jì)依托江西省港航管理局為了加大對(duì)鄱陽湖水域采砂區(qū)現(xiàn)場(chǎng)水上安全監(jiān)督和稽查征費(fèi)的需要，原采用的玻璃鋼快艇，最大的缺點(diǎn)：強(qiáng)度差、碰撞性能弱而導(dǎo)致使用壽命短、安全性能差及執(zhí)法成本過高等不足。為了保護(hù)執(zhí)法人員身體健康和安全及降低執(zhí)法成本，省局領(lǐng)導(dǎo)十分重視。指示盡快地設(shè)計(jì)開發(fā)、研制出一種實(shí)用新型的艇體為鋼質(zhì)、舾裝為玻璃鋼、船長(zhǎng)為6.8m的混合高速艇作為執(zhí)法用艇。

2、目前狀況

如果采用玻璃鋼快艇作為執(zhí)法用艇，因艇體破裂而報(bào)廢的現(xiàn)象頻繁（每年省局必須更換幾十艘）。另外由于艇體質(zhì)量輕，在行駛過程中振動(dòng)很大，對(duì)執(zhí)法人員的身體有較大的影響。穩(wěn)性、抗沉性能較差存在一定的安全隱患。

設(shè)計(jì)中的問題分析及解決辦法

1、總體設(shè)計(jì)

為了滿足抗沉性能要求，總體設(shè)計(jì)、計(jì)算，各項(xiàng)嚴(yán)格按照《內(nèi)河高速船入級(jí)及建造規(guī)范》2002版的要求和2004年的《修改通報(bào)》進(jìn)行并滿足《法規(guī)》的各項(xiàng)要求。所以我們將該艇設(shè)計(jì)為：總長(zhǎng)：6.8m，型寬：2.15m，型深：1.0m。設(shè)計(jì)水線長(zhǎng)為：5.954m，吃水：0.425m，排水量：1.95噸，定員：6人。航區(qū)A級(jí)。方形系數(shù)0.405。助距：0.5m。總站號(hào)為13#，自0#～2#為艉部密封艙，0#艉封板后仰300mm。其中1#～2#中間為電瓶艙和油箱艙。2#～9#底部為舯部密封艙。9#～13#為艏部密封艙。密封艙的總排水量，大于該船自重的2倍，故抗沉性能安全可靠。玻璃鋼棚位于3？# ～9#。坐椅位于：4？#、6#、7？#分2側(cè)對(duì)稱布置。9#甲板型寬為2.017m。

2、設(shè)計(jì)航速

按執(zhí)法用艇的需要航速必須大于35公里/時(shí)。航速的快、慢與船體的主尺度、型線的設(shè)計(jì)、方形系數(shù)的大?。ㄔ跐M足穩(wěn)性的前提下，方形系數(shù)越小越好）、主機(jī)功率匹配非常重要。對(duì)于線型的設(shè)計(jì)，適當(dāng)采取了一些反變形方式。

其優(yōu)點(diǎn)：①工作人員使用面積大，上下船安全。②破浪性能好，抗風(fēng)能力大。③穩(wěn)性、抗沉性、抗傾覆性能好。

3、強(qiáng)度設(shè)計(jì)

為了延長(zhǎng)使用壽命我們將該船船體設(shè)計(jì)為鋼質(zhì)，舾裝為玻璃鋼，故船體材料：全船采用CCS船用板，厚度：2.5mm。甲板采用花紋鋼板，防滑安全性能好。護(hù)舷材：采用 橡膠條即可。

4、航向穩(wěn)定性能和高速時(shí)傾斜性能設(shè)計(jì)

對(duì)于航向穩(wěn)定性能和高速時(shí)傾斜性能的要求。我們采取了：①在艉中區(qū)域設(shè)置1塊“中心分水板”，有效解決了航向穩(wěn)定性的問題。（分水板的尺寸：長(zhǎng)1000mm×寬100mm）第②在艉部底板折角處分別設(shè)置了1塊“壓水調(diào)節(jié)板”解決了高速航行時(shí)的傾斜問題。（壓水調(diào)節(jié)板尺寸：480×200×2塊）

5、機(jī)電及其它設(shè)計(jì)

輪機(jī)部：采用水星90馬力（軸動(dòng)率），舷外掛機(jī)1臺(tái)。轉(zhuǎn)向器采用液壓式。滿足規(guī)范要求。

電氣：全船采用12V低壓電路控制。航行燈具嚴(yán)格按照高速艇的規(guī)范要求進(jìn)行布置。裝有執(zhí)法警燈一盞。直流艙底水泵1個(gè)。

救生設(shè)備和系泊設(shè)備按規(guī)范要求進(jìn)行配齊。

制造過程

6.8m混合高速艇的研制任務(wù)重大，對(duì)此非常重視。立即組織了精干的技術(shù)人員和技術(shù)工人積極參加。在研制過程中，我們首先成立了項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組。有精干的專職人員指揮研制工作，并編排了一個(gè)比較科學(xué)的生產(chǎn)工藝流程，嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)檢制度。

在放樣和肋位模型的工藝中，為了達(dá)到該艇進(jìn)行批量生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，特購置了一批優(yōu)質(zhì)纖維板進(jìn)行放樣。并將每個(gè)肋位按1：1的比例進(jìn)行制作模型，確保了批量生產(chǎn)精確度。對(duì)于胎架的制作，利用一根300mm的工字鋼，作為胎架中龍筋。利用2根200mm的槽鋼進(jìn)行壓架的工藝。有效地防止了因船小變形大的問題出現(xiàn)。在船體的焊接過程中，采用了CO2氣體保護(hù)焊。使船體的外板變形控制在最小。對(duì)于部分的小變形，采用水火校調(diào)的方式進(jìn)行。保證了該艇的線型光順，對(duì)于所有外板焊縫，全部采取機(jī)械打磨，減少了航行阻力，使其航行速度達(dá)到最佳。對(duì)于該艇焊縫檢查，我們采用油密試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)相結(jié)合的方式，確保了該艇的所有密封艙都能滿足密封性能。該艇有可靠的安全性能。對(duì)于玻璃鋼棚的制作，為了使尺寸統(tǒng)一性，線形光順。專程制作了玻璃鋼棚的內(nèi)外模，確保玻璃鋼棚的質(zhì)量。對(duì)于電器的導(dǎo)線和操縱管線的安裝，我們?nèi)坎扇≡谘b飾板內(nèi)走線方式，確保了裝飾的美觀。如航行燈線路全部預(yù)制在玻璃鋼棚內(nèi)。對(duì)于主機(jī)安裝，為了確保精度，委托生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)安裝調(diào)試，保證了安裝質(zhì)量。

檢驗(yàn)流程

6.8m混合高速艇設(shè)計(jì)圖紙全面、合理。完全滿足《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》和《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶入級(jí)與建造規(guī)范》及《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》，本設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵部位留有一定的富裕量。設(shè)計(jì)圖紙經(jīng)2005年3月28日批準(zhǔn)，批準(zhǔn)號(hào)：2005—02號(hào)。

1、該艇的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)

線型為折角流線型：設(shè)計(jì)線型比較光順，首部甲板面積較大（便于工作人員操作）。水下尖型，具有一定的反變型，破浪性能較好。方型系數(shù)較小，航行速度比較理想。艉中區(qū)域設(shè)置一塊“中心分水板”和艉部底板折角處分別設(shè)置一塊“壓水調(diào)節(jié)板”，設(shè)置新穎、合理、恰當(dāng)，有效地解決了高速時(shí)的航向穩(wěn)定和傾側(cè)的問題。

主船體分為4個(gè)區(qū)域：艉～1#為尾浮力艙、1#～2#為主油箱及電瓶艙，兩舷為浮力艙、2#～9#為乘員艙，底艙采用密封結(jié)構(gòu)增加了抗沉性能、9#～艏為首浮力艙。

主甲板采用防滑花紋鋼板，并配有安全扶手。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，滿足了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算的要求。endprint

主機(jī)選型比較先進(jìn)，功率配備比較合理。救生、消防設(shè)備、系泊設(shè)備、通訊設(shè)備、航行信號(hào)設(shè)備均按規(guī)范要求配齊。

2、該艇的建造檢驗(yàn)

型線的放樣，放樣師認(rèn)真工作，放樣準(zhǔn)確度較高。線條控制得比較好，線型較為光順，肋骨樣板做得較好，變形量較小。

該艇所用的材料比較規(guī)范，船體外板及部分結(jié)構(gòu)材料均采用CCS船板。胎架制作強(qiáng)度較強(qiáng)，基線模型較為準(zhǔn)確，整體尺寸控制得比較好。外板排列比較規(guī)范，沒有發(fā)現(xiàn)夾角縫，外板連接比較平整。骨架及外板焊接采用的是CO2氣體保護(hù)焊，焊縫質(zhì)量較好。

船體密性試驗(yàn)采用的是煤油試漏與氣壓試驗(yàn)相結(jié)合的方式。舾裝及水尺和載重線的勘繪完全符合設(shè)計(jì)圖紙與“規(guī)范”的要求，主機(jī)安裝及電氣設(shè)備的安裝比較到位。

傾斜試驗(yàn)：實(shí)船與計(jì)算中的數(shù)據(jù)比較接近，排水量：空船與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)差為0.414%，小于±2%；初穩(wěn)性的高度：實(shí)船與設(shè)計(jì)數(shù)誤差為0.554%，小于±5%之內(nèi)；重心高度：實(shí)船與設(shè)計(jì)數(shù)誤差為-0.498%，小于±5%，符合《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》第6篇穩(wěn)性§1.1.2.3要求。

艇體不沉性試驗(yàn)及抗傾覆試驗(yàn)。根據(jù)中國(guó)船級(jí)社《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》（2002）§12.7.6.2中的要求對(duì)該艇進(jìn)行試驗(yàn)均合格。

系泊與航行試驗(yàn)：其試驗(yàn)按照系泊與航行試驗(yàn)大綱進(jìn)行，各項(xiàng)性能指標(biāo)均良好。

A：航速“順?biāo)?6km/h，逆水：43km/h，平均航速44.5km/h，大于設(shè)計(jì)要求航速35km/h。

B：操舵試驗(yàn)：良好。

C：航向穩(wěn)定性

主機(jī)轉(zhuǎn)速為5500r/min時(shí)，航行時(shí)間2min，操舵次數(shù)2次，偏航角度0.2度，最大操舵角度0.5度、良好。

D：回轉(zhuǎn)性能良好。

E：慣性試驗(yàn)均合格。

所有實(shí)驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)和《規(guī)范》要求。

結(jié)語

該項(xiàng)目已成功列入江西省交通廳2005年科技項(xiàng)目計(jì)劃并成功通過專家鑒定。填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，深受省廳領(lǐng)導(dǎo)和省廳專家組和省局領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)。獲得了2項(xiàng)國(guó)家專利（國(guó)家專利號(hào)：ZL20092014155.8和ZL200930211621.4）當(dāng)年累計(jì)生產(chǎn)了90余艘，創(chuàng)造產(chǎn)值1241萬元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)182.5萬元，稅收210.97萬元，有效的解決了省局對(duì)執(zhí)法快艇的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)船級(jí)社《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》（2002）版和2004年《修改通報(bào)》

[2] 中國(guó)船級(jí)社《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶入級(jí)與建造規(guī)范》（2002）版

[3] 中國(guó)船級(jí)社《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》（2004）版

（作者單位：江西省航道工程局）endprint