30 m 航政艇总体设计

毛红华，李镇宇

(1.江苏省交通运输厅航道局，江苏南京210004;2.江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江212003)

0 引言

灌河是苏北唯一没有闸坝碍航的天然入海河道，也是苏北沿海唯一没有建挡潮闸的河海联运通道，航道途径连云港市、灌云县、灌南县、盐城市响水县，全长77.5 km，响水境内46.5 km。响水航道站承担着灌河46.5 km(一帆河口至燕尾港)通航水域部分及盐城市辖区陆域部分的航政管理任务，以及正在建设临海高等级公路灌河大桥桥区助航标志中8座水上侧面浮标的维护管理工作。目前负责灌河航道管理的响水航道站仅有1艘10.5 m玻璃钢艇。该型艇体型小，抗风能力低，抗浪能力弱，难以承担灌河(潮汐)航道的航政航标管理任务。由于灌河航标的维护修理工作都是租用社会船只进行，响应速度慢，时间得不到保证，且每次费用均在万元以上，因此，为切实履行好航政管理、航道养护职能，全面落实航道规划、建设与管理并重、保障安全畅通的原则，保证灌河等高等级航道依法、科学管理与使用，提出研制30 m航政艇以满足使用要求。

本文旨在通过30 m航政艇总体布置形式、型线设计、结构设计、减振降噪等方面的设计介绍，为今后同类型船舶的设计提供有益的参考和帮助。

1 总体设计思路

30 m航政艇是受江苏省航道局委托设计的新一代航政艇。根据船舶自身的使用特点，在满足《关于灌河航政管理艇配置需求情况报告》的主要框架下:即主要尺度、主要技术指标、主要功能要求、船舶造价等需满足使用单位的需求，最终确立了新型海事巡航救助指挥艇的总体设计方案。

设计特点如下:

本船为圆舭排水量艇，上层建筑采用一层半钢质结构形式，外形美观大方;采用棱角分明的折角形式，建造工艺简单，又能体现执法艇庄严、威武的外形特点，外观高低错落，层次分明。前倾的驾驶前挡和向下倾斜的船员舱顶板，使本艇具有较强的动感。

布置上考虑功能舱室的指标控制:将航政指挥室、船员休息舱室与机舱通过合理的物理分隔予以分开，以降低舱室噪音，提高艇上人员的舒适度。

船员休息舱室采用半升高结构，加大其使用面积，改善其通风采光条件，体现“以人为本”的设计理念。

本方案型深选择2.6 m;在满足所有舱室空间要求的前提下采用该型深的目的:主要是满足使用单位干舷大于1 m的基本要求，同时考虑灌河的实际情况，适当加大干舷减小船舶上浪。

2 主要参数及总体布置

2.1 船舶主要参数

总长 ～30.0 m

水线长 27.5 m

型宽 5.6 m

型深 2.6 m

设计吃水 1.4 m

排水量 ～85 t

空载固定建筑物距水线高 ≤5.5 m

2.2 总体布置

30 m航政艇总布置图如图1所示。

2.2.1 主甲板下布置

主甲板以下的底舱布置:从尾至首依次为艉尖舱兼作舵机舱、机舱、空舱、休息舱、艏尖舱。

2.2.2 主甲板平面布置

主甲板首部从首至尾布置有:艏部舷墙、栏杆、首旗杆、1台电动起锚绞盘、掣链器、导链滚轮及通风头等设备，两舷设独桩1对、带缆桩1对、导缆孔2对。中部为上层甲板室，主甲板上设有800 mm宽的外走道，侧壁设有风暴扶手;尾甲板布置有尾旗杆，机舱通风帽及自然风道和栏杆，尾部舷墙、栏杆考虑船舶的靠泊碰撞，适当向船中内倾设置。尾部设带缆桩1对，两舷设导缆孔2对，用于船舶带缆作业。此外，尾部设置3 t拖桩1只，尾中部设一导缆孔，两侧走道设不锈钢系泊羊角2对。

2.2.3 上层甲板室布置

本船上层建筑设计原则:在满足使用功能的前提下，尽量减小船侧受风面积，降低上层建筑的高度，从而降低重心，提高船舶的抗风能力及适航性能。因此，本船上层建筑采用一层半的布置形式，驾驶室及勤务指挥室升高800 mm，下方设置随船人员休息舱室，主通道及航政指挥室(兼会议室)、配餐间、卫生间设置在主甲板上，层高均为2 300 mm。本船设置800 mm宽外走道。考虑船舶靠泊时横摇对上层建筑的影响，本船侧壁采用2%内倾，外走道仅设置风暴扶手，不设栏杆，以减少靠船时对本船的影响。

图1 30 m航政艇总布置图

3 船舶性能

3.1 静力学性能

本船满载出航状态，船舶基本平浮，略带尾倾，平均吃水约为1.40 m，排水量为～85 t。

本船在各种装载情况下的稳性满足中华人民共和国海事局《内河船舶法定检验技术规则》(2011)对内河A级航区船舶的要求。

3.2 型线设计

本船由于航速V≥22 km/h，属于常规船型，因此型线设计是否适合本船显得尤为重要。本船傅氏数Fn=0.372＜1，属常规中低速排水艇型。根据系列试验资料和设计经验，圆舭型艇在此范围内有更好的阻力性能，相同排水量比折角线型阻力降低～3.5%，因此本方案采用阻力性能更佳的圆舭型线。其设计主要特点如下:

(1)采用较小的设计水线宽，加大长宽比，减小方形系数，从而减小本艇在设计航速下的剩余阻力。

(2)采用首部瘦削的线型，进流段水线呈直线，水线半进角小于15°，以减小兴波阻力。

(3)中部采用U型剖面，横向舭部斜升角向尾部逐渐减小，以改善尾部水流的去流方向，减少水流紊乱造成的阻力增加。

(4)尾部采用较为平直的纵剖线型，配以方尾船型，采用0.8 m的尾压浪板并保证一定的尾板浸水深度，主要是抑制本艇全速航行时的尾部下沉而造成的水流弯曲，使尾部产生“鸡尾流”波浪情况得到改善，增加“虚长度”和压浪效果，减少能量损失，改善阻力性能。同时防止恶劣风浪条件下桨叶吸入空气，降低推进效率。

(5)艏部采用防溅条，抑制艏波和飞溅，减少纵摇起伏值。舭部按流线设置舭龙骨，提高船舶抗横摇能力。艉部考虑船舶的直航稳定性，设置分水踵。

(6)轴系间距为2.1 m，以保证船舶良好的回转性能。

3.3 快速性

本船为双机、双桨、双舵。主机为2台沃尔沃D7A T船用高速柴油机，额定功率为126 kW，额定转速为1 900 r/min，设计满载航速≥22 km/h。

本船配备2只MAU型螺旋桨，桨直径0.77 m，盘面比0.63。

3.4 操纵性

本船设置2只NACA0015流线型平衡舵，舵面积为2×0.81 m2，舵面积比为4.36%，平衡比为0.25，展弦比为1.0。

4 船体结构设计和用材

4.1 设计依据

设计依据为中国船级社《钢质内河船舶建造规范》(2009)及《修改通报》(2012)，《材料与焊接规范》(2006)及最新的修改通报。

4.2 结构材料和结构形式

本船主船体、甲板室为钢质全焊接结构。

钢质材料:全船外露部分板材均采用CCSB级船用钢，其余板材和型材均采用CCSA级船用钢，焊接材料级别为2级。

本船为单底、单甲板，横骨架结构形式。

5 舱室的隔音和隔热及减振降噪

为了改善船上的工作和生活条件，本船在舱室的隔音、隔热及减振降噪方面，除了从机电设备的选型和主辅机的安装方面考虑外，在舱内装饰和螺旋桨的选取方面采取以下措施:

在舱室布局上采用物理分隔，将机舱设置在尾部，机舱与航政指挥室、船员生活舱室采用隔离空舱进行分隔，上层建筑在机舱上部设置卫生间与配餐间，以降低工作、生活舱室的振动、噪音。

本船试航实测各舱室噪音控制指标见表1。

表1 各舱室噪音控制指标

实践证明，本船在振动、噪音方面控制的结果满足总体设计的理念，满负荷运转时船体各部位振动小、噪音低。实测结果显示，已达到同类型船舶的较好水平。

6 实船应用情况

本船在三级航道进行了航行试验，各项试验情况正常，总体性能优良，各项性能指标均达到了设计要求。目前该船已投入使用，深受用户好评。

［1］ 李镇宇，陈松涛.新型60 m全回转车客渡船总体设计［J］.江苏船舶，2014，27(5):5-8.

［2］ 李镇宇，周烈，范庆，雷鸿.2 m3抓斗挖泥船改型设计［J］.江苏船舶，2014，27(6):5-9.