摘要：本文詳述了內(nèi)河130客位玻璃鋼高速客船因過(guò)浪砰擊過(guò)大而進(jìn)行型線(xiàn)改造的過(guò)程，包括對(duì)各種因素的分析，船模試驗(yàn)的取向，試驗(yàn)過(guò)程的改進(jìn)，實(shí)船改造，試驗(yàn)驗(yàn)證等過(guò)程，為同類(lèi)型船舶設(shè)計(jì)提供可信的參考。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼；高速船；過(guò)浪砰擊；型線(xiàn)改進(jìn)

1 概述

130客位內(nèi)河高速客船是我公司為重慶長(zhǎng)江水運(yùn)股份公司設(shè)計(jì)并建造的玻璃鋼高速客船，主要參數(shù)如下：

該船為雙機(jī)雙槳內(nèi)河半滑行艇，其舯部的斜升角為15°，艉封板為0°，舭部為反斜壓浪防濺條，平甲板，無(wú)舷弧。由于本船的長(zhǎng)寬比達(dá)7.14，考慮其縱向強(qiáng)度，因此在建造時(shí)將上層建筑的側(cè)壁與船體做成整體，頂蓋與側(cè)壁在轉(zhuǎn)圓處連接，以增加該船的縱向強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度。該船實(shí)船的最大航速達(dá)65公里每小時(shí)，與設(shè)計(jì)初估相吻合。

該船航行于長(zhǎng)江三峽與重慶之間的客運(yùn)航線(xiàn)，在使用過(guò)程中，船體出現(xiàn)一些不良的現(xiàn)象，盡管處于長(zhǎng)江上游的J級(jí)航段，但由于航道內(nèi)船只較多，經(jīng)常穿越其它船的興波中，在過(guò)浪時(shí)對(duì)首部區(qū)域產(chǎn)生較大的砰擊，一方面使船體形成縱向的彎曲和扭曲，另一方面在前客艙產(chǎn)生很大的砰擊噪音，這時(shí)該船不得不減速航行，但仍然有相當(dāng)?shù)呐閾?。造成乘船的舒適度下降，如果長(zhǎng)期如此會(huì)對(duì)船體結(jié)構(gòu)造成潛在的危害。

2 原因分析

（1）由于按內(nèi)河滑行艇設(shè)計(jì)，全船的斜升角相對(duì)比較小，船舯為15°，艉封板處為0°，艏部船底相應(yīng)比較平，因此在過(guò)浪時(shí)，浪對(duì)船底砰擊力較大；

（2）由于長(zhǎng)寬比較大，雖然在建造工藝上采取了一些措施，但仍然不足以保證其有足夠的剛度。

3 解決方案

根據(jù)這些現(xiàn)象和原因分析，解決問(wèn)題的方向如下：一是加強(qiáng)船體的強(qiáng)度；二是修改船體型線(xiàn)，以減小砰擊力；三是過(guò)浪時(shí)減速到30公里以下。第一種方案對(duì)本船影響較大，結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)意味著全船大面積返工，重量會(huì)大量增加，并且會(huì)影響到快速性。因此只有采用第二種方案，修改船體型線(xiàn)，并進(jìn)行船模試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

因此，在確定方案之前必須了解以下參數(shù)：

（1）原船重心縱向位置：Xg=-3.4 m。

（2）原船在滑行時(shí)的航態(tài)：滑行縱傾角約為3°。

（3）受過(guò)浪砰擊的船底區(qū)域：大約在7#站與9.5#站之間。

（4）船舶興波時(shí)的浪高和最大波長(zhǎng)：浪高在1 m以?xún)?nèi)，其最大波長(zhǎng)約為L(zhǎng)/3.

3.1 方案一

艏部采用M型隧道。M型隧道是為了避開(kāi)浪的砰擊，初步考慮隧道寬度為1000 mm，隧道高度考慮通常內(nèi)河船興波的高度，使其避開(kāi)主要砰擊區(qū)。如圖1所示：

3.2 方案二

艏部采用V型。即采用劈浪的方式，減輕砰擊。我們選用了兩種V型的艏部型線(xiàn)：

V1型（圖2）。該型是將艏部砰擊區(qū)域的型線(xiàn)的斜升角加大，受砰擊的中心區(qū)斜升角8#為29°（原為26°），9#為39°（原為29°），并將前部的防濺條改小，原船底線(xiàn)為水平。

V2型（圖3）。主要考慮三個(gè)方面：一是讓此處的型線(xiàn)斜升角足夠大，能在船過(guò)浪時(shí)將浪劈開(kāi)，升角8#為34°，9#為44°；二是讓V型部分的深度適當(dāng)，在正?；袝r(shí)，這部分深V型線(xiàn)應(yīng)在水面上，以確保不增加船的濕表面積，從而減小對(duì)航速的影響；三是由于砰擊區(qū)的防濺條仍然較寬，承受砰擊力較大，因此適當(dāng)?shù)膶⒋颂幍姆罏R條寬度改小。

另外，應(yīng)當(dāng)使修改型線(xiàn)盡可能在原型線(xiàn)之外，以便在修改施工中不傷及原船體。

4 船模試驗(yàn)

做船模試驗(yàn)的目的有兩個(gè)：一是將這二個(gè)方案的阻力和砰擊加速度與原船型相比較；二是根據(jù)試驗(yàn)情況對(duì)型線(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

影響船模試驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素很多，但最主要是船模與實(shí)船的比例，應(yīng)盡可能取更大尺度的船模，但船模的大小又受到水池及拖車(chē)速度的限制，因此首先根據(jù)拖車(chē)及實(shí)船速度確定最小船模比例，并考慮試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)際船模取1：10。

該試驗(yàn)在華中科技大學(xué)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）模型阻力試驗(yàn)及結(jié)果

試驗(yàn)航速區(qū)間相當(dāng)于實(shí)船35—66 km/h。試驗(yàn)結(jié)果表明，該區(qū)間的有效馬力從小到大依次大約為：原船型、 V-1船型（LCG=-3.4 m）和V-2船型（LCG=-3.2 m）、M船型。

（2）砰擊試驗(yàn)及結(jié)果

試驗(yàn)航速相當(dāng)于實(shí)船58 km/h和64 km/h；試驗(yàn)波相當(dāng)于實(shí)際波高0.6 m；試驗(yàn)波長(zhǎng)相當(dāng)于實(shí)際波長(zhǎng)10-35 m。

試驗(yàn)表明，在高速64km/h 時(shí)，V1型船型略好于原船型和M船型，但效果不明顯，原因大抵是高速時(shí)首部已抬出水面，砰擊區(qū)域后移，使首部比較尖削部分沒(méi)有參與抗砰擊。為此，采用了V2船型，該船型有如下特點(diǎn)：

首部龍骨線(xiàn)低于基線(xiàn)，目的是高速時(shí)使首部大斜升角區(qū)域接觸波浪，使砰擊區(qū)不向后移；同時(shí)由于龍骨的降低可以進(jìn)一步加大首部區(qū)域的斜升角。原船型首部防濺條比較寬，這對(duì)減少拍擊是不利的，V2船型從第7站開(kāi)始，首部防濺條向首部逐漸變窄為零，比較有效的減少了防濺條對(duì)砰擊的不利影響。

試驗(yàn)表明，在本船實(shí)際“會(huì)船”波長(zhǎng)和速度時(shí)，V2船型比V1船型有較大的改進(jìn)，如圖5所示。

因此，綜合比較各船型的阻力性能和砰擊加速度指標(biāo)，我們認(rèn)為V2船型最優(yōu)。

5 實(shí)船改造

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果我公司對(duì)實(shí)船的艏部型線(xiàn)進(jìn)行了改造，具體辦法是在該區(qū)域底板表面打磨、加骨架、用泡沫填實(shí)、修光順、再蒙板，在板的接頭區(qū)打坡口敷玻璃鋼、批灰、打磨、上膠衣、做油漆。

完工后試航中驗(yàn)證：該船在半滑行的正常航行狀態(tài)時(shí)，深V部分正好露出水面，航速?zèng)]有明顯降低，仍能達(dá)到65 km/h； 在“會(huì)船”過(guò)浪時(shí)速度在35到40公里范圍內(nèi)，砰擊明顯減小，乘坐舒適性明顯改善；船體在波浪中的縱彎和扭轉(zhuǎn)也明顯減小，加強(qiáng)部位對(duì)船體的縱向強(qiáng)度起了一定的加強(qiáng)作用。

6 結(jié)論

試驗(yàn)證明，對(duì)影響該船的強(qiáng)度、航速、耐波性的因素分析正確，從而使試驗(yàn)情況與事先的預(yù)計(jì)也相吻合，并在實(shí)船上得到驗(yàn)證。

通過(guò)分析航行中的具體問(wèn)題，采用科學(xué)的試驗(yàn)方法，使該船設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的完善，為以后同類(lèi)型船舶的設(shè)計(jì)提供可信的參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙連恩、謝永和， 高性能船舶原理與設(shè)計(jì)， 哈爾濱工程大學(xué)出版社，

2007.10

[2] 劉衛(wèi)斌， 寶達(dá)高速客船型線(xiàn)優(yōu)選船模試驗(yàn)報(bào)告， 2002. 6