內(nèi)河30 m 級海事巡邏船優(yōu)化設計

蔣玉文，黃培波，趙大軍

（中船桂江造船有限公司，梧州 543000）

1 前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展帶動珠江流域航運日趨繁忙，給海事部門的巡航執(zhí)法和救助帶來新的挑戰(zhàn)。執(zhí)法部門期望研制一型吃水淺、操作靈活、舒適性好，能常年航行于珠江

水域執(zhí)行日常巡航執(zhí)法，且具備夜間、霧天等惡劣工況下實施搜尋救助作業(yè)能力的海事巡邏艇。為了縮短周期，降低風險，決定以原30 m 級D 型內(nèi)河巡邏船為母型，開展新船的研制工作。

2 主要尺度及線型優(yōu)化

為滿足海事部門進一步提升船舶救助人員的便利性和安全性要求，針對珠江水域西江段洪水季節(jié)水流湍急、救助作業(yè)頻繁的特點，經(jīng)過反復調(diào)研、論證，決定以原30 m 級D 型內(nèi)河巡邏船為基礎，開展主尺度和線型的優(yōu)化工作。

本船為高速船，在保證航速和穩(wěn)性的同時，還需兼顧適航性、操縱性，綜合考慮總體性能。通過對母型船性能的分析，決定保留母型船的線型，盡量保持水線以下線型不變；在滿足內(nèi)河B 級航區(qū)干舷、穩(wěn)性要求的前提下，對母型船的型深和吃水進行優(yōu)化，降低干舷，使救助人員更好地執(zhí)行救助任務。

原船型和優(yōu)化船型主尺度對比，如表1 所示；橫剖面線型圖，如圖1 所示。

圖1 橫剖面線型

表1 原船型、優(yōu)化后的船型主尺度對比表

（1）為避免首尾甲板上浪，仍采用首尾甲板升高的形式，增加首尾甲板的高度；

（2）船東提出主甲板兩舷外走道需設置欄桿，但增加欄桿后外走道較窄不足0.7 m，行走不方便，也不利于快速反應及實施救助。經(jīng)與船東和船級社溝通，在不改變型寬的情況下，將護舷材向外延伸100 mm，欄桿安裝在護舷材上，保證主甲板外走道寬度達到0.8 m，滿足船上作業(yè)人員通行順暢的要求。

3 總布置優(yōu)化

該型船常年航行于珠江水域，船東希望在保留母型船各項性能和功能的基礎上，進一步提升船上乘員的舒適性，因此從艙室布置、設備布置及減震降噪等方面對母型船進行優(yōu)化設計。

3.1 艙室布置優(yōu)化

艙室總體布置方面，總原則是船員工作活動區(qū)域盡量遠離振動噪音主要來源的機械處所：船舯后部為機艙區(qū)域，機艙上部為露天開敞甲板；船舯后、舯前部主甲板下均為空艙，對應主甲板以上的甲板室為乘員工作活動區(qū)域。

優(yōu)化后總布置圖，如圖2 所示。

圖2 總布置圖

（1）休息區(qū)

母型船的配餐間不具備烹飪條件，將配餐間改為儲物間；為拓寬休息區(qū)域空間，將主甲板上原設在左舷的配餐間改為盥洗室，取消原右舷的衛(wèi)生間，相應位置合并為休息區(qū)。優(yōu)化后的休息區(qū)，兼?zhèn)浯娣判欣?、配餐、人員臨時安置及休息等多種用途，整體布置更合理、寬敞。優(yōu)化前后休息室布置，如圖3、圖4 所示。

圖3 優(yōu)化前的休息區(qū)

圖4 優(yōu)化后的休息區(qū)

（2）機艙頂篷甲板區(qū)域

機艙頂篷甲板由FR17 向首延伸至FR20，左右對稱布置的CO2室和配電室從主甲板縮至機艙頂篷甲板，寬度保持不變，高度由主甲板與駕駛甲板層高的2.4 m降為機艙頂篷甲板與駕駛甲板層高的1.2 m，長度由原來的1.0 m 調(diào)整為1.5 m，并將右舷CO2室的門由側(cè)壁改至后壁，左舷的配電室優(yōu)化為向后甲板開放式，優(yōu)化后增加了機艙前部的高度空間，改善船員的工作環(huán)境；機艙頂篷甲板開孔和菌形透氣頭后移約2 檔肋位距離，大小保持不變；主機與發(fā)電機排氣由向上改為向尾排氣的形式，取消設置在頂篷甲板尾部的左右兩個煙囪結(jié)構(gòu)；主甲板尾部上機艙頂篷甲板樓梯由直梯優(yōu)化成斜梯并設置扶手。優(yōu)化前后布置圖，見圖5～8所示。

圖5 優(yōu)化前的機艙頂篷甲板

圖6 優(yōu)化后機艙頂篷甲板

圖7 優(yōu)化前的機艙頂篷甲板側(cè)視圖

圖8 優(yōu)化后機艙頂篷甲板側(cè)視圖

3.2 機艙布置優(yōu)化

借鑒母型船機艙設備布置的成功經(jīng)驗，盡量保持設備布置不變，僅對主機與發(fā)電機位置作優(yōu)化調(diào)整，即在滿足軸系布置基礎上主機盡量靠船尾布置，遠離休息區(qū)和會議室，同時也縮短了軸系長度，有效提高軸系傳動效率，降低成本；發(fā)電機布置在主機前面；主機、發(fā)電機排氣方式，由機艙頂篷上方煙囪排出改為向船尾排放形式。

母型船僅設置一根直通水管作為江水閥箱，設備冷卻效率較低，優(yōu)化后在左右舷各設一個江水閥箱，減少環(huán)境污染，同時擴大了油污水艙艙容，提高儲污能力。

3.3 減振降噪優(yōu)化

（1）機艙區(qū)域結(jié)構(gòu)

母型船在主機怠速工況時，船體中前部局部振動異常，優(yōu)化重點是消除局部振動異常。通過在機艙適當位置增加支柱，減小板格支撐跨距，對應機艙頂篷的強橫梁結(jié)構(gòu)隨支柱優(yōu)化相應調(diào)整；在機艙左右側(cè)壁窗以及后壁門開孔處，優(yōu)化T 型材豎桁腹板和面板，使T 型材的整體剖面模數(shù)增加1 倍，增加了結(jié)構(gòu)局部剛度。

（2）會議室區(qū)域結(jié)構(gòu)

優(yōu)化船將甲板室左右舷外圍壁設在距CL2 000 mm位置，其甲板下方設置甲板縱桁，在甲板縱桁的部分肋位位置增設支柱，支柱下端與船底肋板面板連接，肋板在相應位置進行縱向加強，船底結(jié)構(gòu)形成十字構(gòu)架，增加局部結(jié)構(gòu)強度和剛度，改變原有頻率。

為優(yōu)化會議室空間和通光效果，將母型船會議室兩側(cè)的矩形方窗改為玻璃幕墻貼窗，貼窗框采取加厚、加寬上建所有T 型件的腹板和面板的措施來增加結(jié)構(gòu)強度；在會議室側(cè)壁部分肋位增設豎桁材，主甲板下方的縱桁材通過支柱與船底結(jié)構(gòu)連接，增加強度及剛度，有效避免共振引起局部振動。

（3）采用減振降噪材料

為減少螺旋槳對船體外板產(chǎn)生的激振力，優(yōu)化在螺旋槳作用區(qū)結(jié)構(gòu)布置，對該區(qū)域的板、板格和板架的尺寸適當加強，以減小尾部振動；主輔機基座下方的船底板加厚至8 mm，并在基座區(qū)域敷設減振降噪材料,有效吸收主機振動能量，減少主機運行引起的船體結(jié)構(gòu)振動。

（4）隔振措施

避免振源與船體結(jié)構(gòu)直接剛性連接，利用彈性接觸面來抵消振源對接觸構(gòu)件的正面沖擊，緩解周圍構(gòu)件的振動，迅速有效衰減振動力；主機四個基腳與基座面板連接的部位，均設置安裝基腳減振器，排氣管的固定附件均采用彈性支承，與主輔機連接的油、水管采用柔性軟管連接接頭，以隔斷聲橋。

另外，還采取在機艙圍壁及其頂部甲板敷設防火隔音棉，選用高性能消音器和低速低噪音的艙室風機，在艙室裝修板厚度為50 mm 以上的鋁蜂窩隔聲板，設置彈性吊架連接的穿孔吸音板等措施，來達到隔振降噪的目的。

通過以上措施，本船振動及噪音得到有效控制，效果顯著，舒適性明顯提升。通過實船測量，在主機怠速工況下（約710 r/min），會議室側(cè)壁的振動測試對比結(jié)果，如表2 所示。

表2 會議室側(cè)壁振動測試對比結(jié)果

3.4 桅桿優(yōu)化

由于本船常年航行于內(nèi)河水域，經(jīng)常穿越各類橋梁，為了在豐水期能順利通行，將母型船的固定桅桿設計為可倒型式。桅桿倒下后，可以增加2 m的通行凈空高度，較好地解決了橋梁高度對船舶通行的制約。

4 結(jié)語

對母型船開展充分調(diào)研和論證，在滿足規(guī)范要求的基礎上進行優(yōu)化改進：通過調(diào)整干舷提升救助效能；艙室優(yōu)化有效地擴大了休息區(qū)和機械區(qū)域面積和機艙運行效率；對機艙、會議室采取局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，減少局部共振，振源區(qū)域采取阻尼吸振和彈性隔振等措施，有效減少了振動和噪音傳遞。

經(jīng)過系泊試驗和航行試驗測試，各項優(yōu)化設計均取得預期效果：巡航工況下，會議室側(cè)壁的振動指標在1.5 mm/s 范圍內(nèi)，滿足良好標準；駕駛室、會議室噪聲值均在60 dB(A)以下，低于相應艙室噪聲最大限制值70 dB(A)，很好地滿足了任務需求。