内河30 m 级海事巡逻船优化设计

蒋玉文，黄培波，赵大军

（中船桂江造船有限公司，梧州 543000）

1 前言

随着经济的发展带动珠江流域航运日趋繁忙，给海事部门的巡航执法和救助带来新的挑战。执法部门期望研制一型吃水浅、操作灵活、舒适性好，能常年航行于珠江

水域执行日常巡航执法，且具备夜间、雾天等恶劣工况下实施搜寻救助作业能力的海事巡逻艇。为了缩短周期，降低风险，决定以原30 m 级D 型内河巡逻船为母型，开展新船的研制工作。

2 主要尺度及线型优化

为满足海事部门进一步提升船舶救助人员的便利性和安全性要求，针对珠江水域西江段洪水季节水流湍急、救助作业频繁的特点，经过反复调研、论证，决定以原30 m 级D 型内河巡逻船为基础，开展主尺度和线型的优化工作。

本船为高速船，在保证航速和稳性的同时，还需兼顾适航性、操纵性，综合考虑总体性能。通过对母型船性能的分析，决定保留母型船的线型，尽量保持水线以下线型不变；在满足内河B 级航区干舷、稳性要求的前提下，对母型船的型深和吃水进行优化，降低干舷，使救助人员更好地执行救助任务。

原船型和优化船型主尺度对比，如表1 所示；横剖面线型图，如图1 所示。

图1 横剖面线型

表1 原船型、优化后的船型主尺度对比表

（1）为避免首尾甲板上浪，仍采用首尾甲板升高的形式，增加首尾甲板的高度；

（2）船东提出主甲板两舷外走道需设置栏杆，但增加栏杆后外走道较窄不足0.7 m，行走不方便，也不利于快速反应及实施救助。经与船东和船级社沟通，在不改变型宽的情况下，将护舷材向外延伸100 mm，栏杆安装在护舷材上，保证主甲板外走道宽度达到0.8 m，满足船上作业人员通行顺畅的要求。

3 总布置优化

该型船常年航行于珠江水域，船东希望在保留母型船各项性能和功能的基础上，进一步提升船上乘员的舒适性，因此从舱室布置、设备布置及减震降噪等方面对母型船进行优化设计。

3.1 舱室布置优化

舱室总体布置方面，总原则是船员工作活动区域尽量远离振动噪音主要来源的机械处所：船舯后部为机舱区域，机舱上部为露天开敞甲板；船舯后、舯前部主甲板下均为空舱，对应主甲板以上的甲板室为乘员工作活动区域。

优化后总布置图，如图2 所示。

图2 总布置图

（1）休息区

母型船的配餐间不具备烹饪条件，将配餐间改为储物间；为拓宽休息区域空间，将主甲板上原设在左舷的配餐间改为盥洗室，取消原右舷的卫生间，相应位置合并为休息区。优化后的休息区，兼备存放行李、配餐、人员临时安置及休息等多种用途，整体布置更合理、宽敞。优化前后休息室布置，如图3、图4 所示。

图3 优化前的休息区

图4 优化后的休息区

（2）机舱顶篷甲板区域

机舱顶篷甲板由FR17 向首延伸至FR20，左右对称布置的CO2室和配电室从主甲板缩至机舱顶篷甲板，宽度保持不变，高度由主甲板与驾驶甲板层高的2.4 m降为机舱顶篷甲板与驾驶甲板层高的1.2 m，长度由原来的1.0 m 调整为1.5 m，并将右舷CO2室的门由侧壁改至后壁，左舷的配电室优化为向后甲板开放式，优化后增加了机舱前部的高度空间，改善船员的工作环境；机舱顶篷甲板开孔和菌形透气头后移约2 档肋位距离，大小保持不变；主机与发电机排气由向上改为向尾排气的形式，取消设置在顶篷甲板尾部的左右两个烟囱结构；主甲板尾部上机舱顶篷甲板楼梯由直梯优化成斜梯并设置扶手。优化前后布置图，见图5～8所示。

图5 优化前的机舱顶篷甲板

图6 优化后机舱顶篷甲板

图7 优化前的机舱顶篷甲板侧视图

图8 优化后机舱顶篷甲板侧视图

3.2 机舱布置优化

借鉴母型船机舱设备布置的成功经验，尽量保持设备布置不变，仅对主机与发电机位置作优化调整，即在满足轴系布置基础上主机尽量靠船尾布置，远离休息区和会议室，同时也缩短了轴系长度，有效提高轴系传动效率，降低成本；发电机布置在主机前面；主机、发电机排气方式，由机舱顶篷上方烟囱排出改为向船尾排放形式。

母型船仅设置一根直通水管作为江水阀箱，设备冷却效率较低，优化后在左右舷各设一个江水阀箱，减少环境污染，同时扩大了油污水舱舱容，提高储污能力。

3.3 减振降噪优化

（1）机舱区域结构

母型船在主机怠速工况时，船体中前部局部振动异常，优化重点是消除局部振动异常。通过在机舱适当位置增加支柱，减小板格支撑跨距，对应机舱顶篷的强横梁结构随支柱优化相应调整；在机舱左右侧壁窗以及后壁门开孔处，优化T 型材竖桁腹板和面板，使T 型材的整体剖面模数增加1 倍，增加了结构局部刚度。

（2）会议室区域结构

优化船将甲板室左右舷外围壁设在距CL2 000 mm位置，其甲板下方设置甲板纵桁，在甲板纵桁的部分肋位位置增设支柱，支柱下端与船底肋板面板连接，肋板在相应位置进行纵向加强，船底结构形成十字构架，增加局部结构强度和刚度，改变原有频率。

为优化会议室空间和通光效果，将母型船会议室两侧的矩形方窗改为玻璃幕墙贴窗，贴窗框采取加厚、加宽上建所有T 型件的腹板和面板的措施来增加结构强度；在会议室侧壁部分肋位增设竖桁材，主甲板下方的纵桁材通过支柱与船底结构连接，增加强度及刚度，有效避免共振引起局部振动。

（3）采用减振降噪材料

为减少螺旋桨对船体外板产生的激振力，优化在螺旋桨作用区结构布置，对该区域的板、板格和板架的尺寸适当加强，以减小尾部振动；主辅机基座下方的船底板加厚至8 mm，并在基座区域敷设减振降噪材料,有效吸收主机振动能量，减少主机运行引起的船体结构振动。

（4）隔振措施

避免振源与船体结构直接刚性连接，利用弹性接触面来抵消振源对接触构件的正面冲击，缓解周围构件的振动，迅速有效衰减振动力；主机四个基脚与基座面板连接的部位，均设置安装基脚减振器，排气管的固定附件均采用弹性支承，与主辅机连接的油、水管采用柔性软管连接接头，以隔断声桥。

另外，还采取在机舱围壁及其顶部甲板敷设防火隔音棉，选用高性能消音器和低速低噪音的舱室风机，在舱室装修板厚度为50 mm 以上的铝蜂窝隔声板，设置弹性吊架连接的穿孔吸音板等措施，来达到隔振降噪的目的。

通过以上措施，本船振动及噪音得到有效控制，效果显著，舒适性明显提升。通过实船测量，在主机怠速工况下（约710 r/min），会议室侧壁的振动测试对比结果，如表2 所示。

表2 会议室侧壁振动测试对比结果

3.4 桅杆优化

由于本船常年航行于内河水域，经常穿越各类桥梁，为了在丰水期能顺利通行，将母型船的固定桅杆设计为可倒型式。桅杆倒下后，可以增加2 m的通行净空高度，较好地解决了桥梁高度对船舶通行的制约。

4 结语

对母型船开展充分调研和论证，在满足规范要求的基础上进行优化改进：通过调整干舷提升救助效能；舱室优化有效地扩大了休息区和机械区域面积和机舱运行效率；对机舱、会议室采取局部结构优化设计，减少局部共振，振源区域采取阻尼吸振和弹性隔振等措施，有效减少了振动和噪音传递。

经过系泊试验和航行试验测试，各项优化设计均取得预期效果：巡航工况下，会议室侧壁的振动指标在1.5 mm/s 范围内，满足良好标准；驾驶室、会议室噪声值均在60 dB(A)以下，低于相应舱室噪声最大限制值70 dB(A)，很好地满足了任务需求。