浅谈32m钢质交通船的设计

张挺

摘 要：舟山是千岛之城从本岛到各海岛渡轮、快艇是最常见的交通工具，为了各海岛旅游出行的交通方便，设计了一种安全、舒适、航速快的交通船。本文简要地介绍本船型总体概况、优化设计等。

关键词：交通船 优化设计 结构优化

交通船顾名思义，是以交通为目的的经营性船舶，具有24小时以上的营运能力，以接待旅游者为主，并能提高食宿和娱乐服务的客船，随着舟山各海岛人们的生活质量的提高及各海岛旅游经济的发展，对交通出行的要求越来越高，因此需要一种安全、舒适、航速快的交通船。以下为对此船型设计的基本介绍。

1.总体概况

1.1船型及用途

本船为钢质、单甲板、单层底、艏部设艏升高甲板、前倾船首、方型舰尾、尾机型、双机、双桨、双舵、以柴油机驱动的交通船。主要为沿海船舶提供设备及为各海岛旅游出行提供交通便利。本船航行于的沿海航区，依据中国船级社《国内航行海船建造规范》（2015）（以下简称《规范》）和中国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》（2011）（以下简称《规则》）及其修改通报的有关要求进行设计、建造。

1.2船舶主尺度及参数

总长LOA=32.00m

垂线间长LPP=27.60m

型宽B=5.40m

型深D=2.40m

设计吃水d=1.50m

肋骨间距S=0.50m

方形系数Cb=0.550

设计排水量△=127.0t

总吨位GT=115

船员定员：4P

乘员定员：11P

设计航速=15.0kn

续航力：300n mile

1.3总体布置情况

全船共设六道水密舱壁；舱内有舵机舱、机舱、燃油舱、空舱、淡水舱、锚链舱和艏尖舱；主甲板有主甲板室，其内从艏至后依次设有休息区、餐厅轮机长室、厨房间、船员室、卫生间、洗衣间、空舱舱口、钢质斜梯等。驾驶甲板室设有船长室、船员室、驾驶室、梯道等；驾驶顶甲板上布置有信号灯桅、雷达、前设左右舷灯等。

1.4船体结构

本船结构根据《规范》的相关要求进行设计，船体为单甲板、单底、横骨架式全电焊结构，全船肋距500mm，甲板梁拱110mm。全船船体结构材料采用CCSA级钢，尾柱采用美人架铸钢尾柱，首柱采用钢板焊接首柱。

1.5稳性

本船稳性使用中国船级社船舶计算系统“COMPASS软件”，按照《规范》以及《规则》对近海航区作业船舶的相关要求进行校核计算。虽然本船的设计航区为沿海航区，但是稳性是可满足近海航区的规范要求。

1.6主要设备及螺旋桨

主机选用上柴动力SC15G340CA2柴油机二台，额定功率：218kW；齿轮箱选用D300A二台，减速比：4：1；螺旋桨数量2只、螺旋桨为4叶、直径为1380mm、盘面比0.55、材料为三级镍铝青铜；螺旋桨转向按内旋型式布置。

2.设计优化

经对已完工的船型作为母型船进行分析、整合，优化，通过实践考验并结合船东及市场的要求，根据相关规范、规则及标准，对该船优化如下：

2.1主尺度的优化

（1）船长的确定

从使用条件、快速性要求、操纵性及造价等多方面考虑，结合船东的实际需求，我们最终选择总长32.00m作为该船的总长；由巴士裘宁公式计算，该船船长应不小于27.10m，经综合分析，取27.60m作为该船的船长：即 LOA=32.00m，Lpp=27.60m。

（2）船宽的确定

本船为双机船，为确保机舱中主机及机械设备的摆放和机舱走道的舒适性，并考虑的船舶的吨位大小、船员舱室及其相关舱室的布置及稳性要求。参考的母型船型宽为5.40m，稳性可以满足规范对近海航区的要求。对现有船舶总布置的舒适性、便利性及船舶稳性的综合考虑，本船型宽保持不变，即：B=5.40m。

（3）吃水的确定

船静浮于水中，重力与浮力一定平衡。但是，使它准确地浮在预定的水线位置，而且同时满足使用要求，设计吃水的选择需要保证浮力及螺旋桨有适宜的直径。为确保最小干舷和船舶稳性都满足相关规定，将设计吃水定为1.50m，即：d=1.50m。

（4）型深的选择

型深选取主要考虑主甲板以下舱内的高度、主机吊缸高度、最小干舷等，本船在设计吃水 1.50m 时，为满足船舶最小干舷的要求，则将型深定为2.40m，即：D=2.40m。

2.2型线优化

为降低船舶阻力，既要外观造型美观，又能满足总布置需求，对线型设计优化主要为两点：

（1）将首部设计水线以上8-10号站型线变瘦，这样可以使船首减小风阻，加快航速，外观可以更加的美观；

（2）船中部即平行中体处舭部位置适当的调整型线，使它更加的丰满，这样可以增大船舶的排水量，使船舶的浮力增加，这样可以改善船的性能。

2.3结构优化

结构优化的原因为：降低船舶重心高度，减轻船体结构的重量及提高船体结构的合理性和工艺性。对结构设计优化及分析如下：

（1）将船中部船底实肋板及旁内龙骨腹板厚度从6mm改为8mm。原因为：结合船东的实际需求，增加实肋板及旁内龙骨腹板厚度可以增加船底的结构强度与降低船舶的重心高度从而增加船舶的稳性；

（2）将尾尖舱内实肋板腹板厚度从8mm改为10mm。原因为：根据母型船的实际下水发现船舶有稍微的首倾现象，需要增加尾部重量来使船舶处于水平正浮状态；

（3）主机座面板厚度从18mm改为20 m m；主机座腹板厚度从12mm改为14mm。原因为：适当增厚主机基座的厚度，有利于减小主机对结构的振动，从而可以避免共振现场的发生；

（4）舷墙板和舷墙支撑肘板的厚度从6mm改为5mm。原因为：在船底厚度增加后，需要调整船舶重量而减小舷墙的厚度，这样也可以降低船舶的重心高度从而增加船舶的稳性；

（5）在各空舱区域设置支柱支撑甲板，以减小甲板纵桁和强横梁尺寸。原因为：可以调整船舶整体的重量、可以降低船舶的重心高度、可以使重心位置往船艉移动从而改善艏倾现象；

3.结论

最终设计优化后的32m交通船，在下水并進行海上试验以后，该船获得了船东和船厂的一致好评，该船的外形美观、性能优良，航速快。所以说，设计是一种技术实践活动，需要我们去解决实际面临的问题，要把经过实践考验的母型船作为新船设计的借鉴，把新船的型线、稳性、布置、航速，结构等各项要素做到创新与优化。

参考文献：

[1]顾敏童.船舶设计原理.第二版.上海交通大学出版社，2001.

[2]中华人民共和国海事局.船舶与海上设施法定检验规则.人民交通出版社，2011.

[3]聂武等.船舶计算结构力学.哈尔滨工程大学出版社，2000.

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[5]刘峰.渔业船舶船体结构的直接理论计算.中外船舶科技，2015.

[6]中国船舶工业集团公司等.船舶设计实用手册（第3版）（结构分册）.国防工业出版社，2013.