6.8m混合高速执法用艇的研制

6.8m混合高速执法用艇的研制
作者：黄国金
来源：《中国水运》2015年第11期
摘要：6.8m混合高速执法用艇是一种新型艇体为钢质、舾装为玻璃钢、船长为6.8m的混合高速艇，专为执法用艇的需要研制而成。

本文对该艇的设计、研制进行了分析研讨。

关键词：新型快艇设计研制
设计背景及目前状况
1、设计背景
本设计依托江西省港航管理局为了加大对鄱阳湖水域采砂区现场水上安全监督和稽查征费的需要，原采用的玻璃钢快艇，最大的缺点：强度差、碰撞性能弱而导致使用寿命短、安全性能差及执法成本过高等不足。

为了保护执法人员身体健康和安全及降低执法成本，省局领导十分重视。

指示尽快地设计开发、研制出一种实用新型的艇体为钢质、舾装为玻璃钢、船长为6.8m的混合高速艇作为执法用艇。

2、目前状况
如果采用玻璃钢快艇作为执法用艇，因艇体破裂而报废的现象频繁（每年省局必须更换几十艘）。

另外由于艇体质量轻，在行驶过程中振动很大，对执法人员的身体有较大的影响。

稳性、抗沉性能较差存在一定的安全隐患。

设计中的问题分析及解决办法
1、总体设计
为了满足抗沉性能要求，总体设计、计算，各项严格按照《内河高速船入级及建造规范》2002版的要求和2004年的《修改通报》进行并满足《法规》的各项要求。

所以我们将该艇设计为：总长：6.8m，型宽：2.15m，型深：1.0m。

设计水线长为：5.954m，吃水：0.425m，排水量：1.95吨，定员：6人。

航区A级。

方形系数0.405。

助距：0.5m。

总站号为13#，自
0#～2#为艉部密封舱，0#艉封板后仰300mm。

其中1#～2#中间为电瓶舱和油箱舱。

2#～9#底部为舯部密封舱。

9#～13#为艏部密封舱。

密封舱的总排水量，大于该船自重的2倍，故抗沉性能安全可靠。

玻璃钢棚位于3？# ～9#。

坐椅位于：4？#、6#、7？#分2侧对称布置。

9#甲板型宽为2.017m。

2、设计航速
按执法用艇的需要航速必须大于35公里/时。

航速的快、慢与船体的主尺度、型线的设计、方形系数的大小（在满足稳性的前提下，方形系数越小越好）、主机功率匹配非常重要。

对于线型的设计，适当采取了一些反变形方式。

其优点：①工作人员使用面积大，上下船安全。

②破浪性能好，抗风能力大。

③稳性、抗沉性、抗倾覆性能好。

3、强度设计
为了延长使用寿命我们将该船船体设计为钢质，舾装为玻璃钢，故船体材料：全船采用CCS船用板，厚度：2.5mm。

甲板采用花纹钢板，防滑安全性能好。

护舷材：采用橡胶条即可。

4、航向稳定性能和高速时倾斜性能设计
对于航向稳定性能和高速时倾斜性能的要求。

我们采取了：①在艉中区域设置1块“中心分水板”，有效解决了航向稳定性的问题。

（分水板的尺寸：长1000mm×宽100mm）第②在艉部底板折角处分别设置了1块“压水调节板”解决了高速航行时的倾斜问题。

（压水调节板尺寸：480×200×2块）
5、机电及其它设计
轮机部：采用水星90马力（轴动率），舷外挂机1台。

转向器采用液压式。

满足规范要求。

电气：全船采用12V低压电路控制。

航行灯具严格按照高速艇的规范要求进行布置。

装有执法警灯一盏。

直流舱底水泵1个。

救生设备和系泊设备按规范要求进行配齐。

制造过程
6.8m混合高速艇的研制任务重大，对此非常重视。

立即组织了精干的技术人员和技术工人积极参加。

在研制过程中，我们首先成立了项目领导小组。

有精干的专职人员指挥研制工作，并编排了一个比较科学的生产工艺流程，严格执行三级检制度。

在放样和肋位模型的工艺中，为了达到该艇进行批量生产的准确性，特购置了一批优质纤维板进行放样。

并将每个肋位按1：1的比例进行制作模型，确保了批量生产精确度。

对于胎架的制作，利用一根300mm的工字钢，作为胎架中龙筋。

利用2根200mm的槽钢进行压架的工艺。

有效地防止了因船小变形大的问题出现。

在船体的焊接过程中，采用了CO2气体保护焊。

使船体的外板变形控制在最小。

对于部分的小变形，采用水火校调的方式进行。

保证了该
艇的线型光顺，对于所有外板焊缝，全部采取机械打磨，减少了航行阻力，使其航行速度达到最佳。

对于该艇焊缝检查，我们采用油密试验和气密试验相结合的方式，确保了该艇的所有密封舱都能满足密封性能。

该艇有可靠的安全性能。

对于玻璃钢棚的制作，为了使尺寸统一性，线形光顺。

专程制作了玻璃钢棚的内外模，确保玻璃钢棚的质量。

对于电器的导线和操纵管线的安装，我们全部采取在装饰板内走线方式，确保了装饰的美观。

如航行灯线路全部预制在玻璃钢棚内。

对于主机安装，为了确保精度，委托生产厂家负责安装调试，保证了安装质量。

检验流程
6.8m混合高速艇设计图纸全面、合理。

完全满足《内河高速船入级与建造规范》和《钢质内河船舶入级与建造规范》及《内河船舶法定检验技术规则》，本设计对于关键部位留有一定的富裕量。

设计图纸经2005年3月28日批准，批准号：2005—02号。

1、该艇的设计检验
线型为折角流线型：设计线型比较光顺，首部甲板面积较大（便于工作人员操作）。

水下尖型，具有一定的反变型，破浪性能较好。

方型系数较小，航行速度比较理想。

艉中区域设置一块“中心分水板”和艉部底板折角处分别设置一块“压水调节板”，设置新颖、合理、恰当，有效地解决了高速时的航向稳定和倾侧的问题。

主船体分为4个区域：艉～1#为尾浮力舱、1#～2#为主油箱及电瓶舱，两舷为浮力舱、2#～9#为乘员舱，底舱采用密封结构增加了抗沉性能、9#～艏为首浮力舱。

主甲板采用防滑花纹钢板，并配有安全扶手。

结构设计比较合理，满足了结构强度计算的要求。

主机选型比较先进，功率配备比较合理。

救生、消防设备、系泊设备、通讯设备、航行信号设备均按规范要求配齐。

2、该艇的建造检验
型线的放样，放样师认真工作，放样准确度较高。

线条控制得比较好，线型较为光顺，肋骨样板做得较好，变形量较小。

该艇所用的材料比较规范，船体外板及部分结构材料均采用CCS船板。

胎架制作强度较强，基线模型较为准确，整体尺寸控制得比较好。

外板排列比较规范，没有发现夹角缝，外板连接比较平整。

骨架及外板焊接采用的是CO2气体保护焊，焊缝质量较好。

船体密性试验采用的是煤油试漏与气压试验相结合的方式。

舾装及水尺和载重线的勘绘完全符合设计图纸与“规范”的要求，主机安装及电气设备的安装比较到位。

倾斜试验：实船与计算中的数据比较接近，排水量：空船与设计数据差为0.414%，小于±2%；初稳性的高度：实船与设计数误差为0.554%，小于±5%之内；重心高度：实船与设计数误差为-0.498%，小于±5%，符合《内河船舶法定检验技术规则》第6篇稳性§1.1.2.3要求。

艇体不沉性试验及抗倾覆试验。

根据中国船级社《内河高速船入级与建造规范》（2002）§12.7.6.2中的要求对该艇进行试验均合格。

系泊与航行试验：其试验按照系泊与航行试验大纲进行，各项性能指标均良好。

A：航速“顺水：46km/h，逆水：43km/h，平均航速44.5km/h，大于设计要求航速
35km/h。

B：操舵试验：良好。

C：航向稳定性
主机转速为5500r/min时，航行时间2min，操舵次数2次，偏航角度0.2度，最大操舵角度0.5度、良好。

D：回转性能良好。

E：惯性试验均合格。

所有实验满足设计和《规范》要求。

结语
该项目已成功列入江西省交通厅2005年科技项目计划并成功通过专家鉴定。

填补了国内空白，深受省厅领导和省厅专家组和省局领导的好评。

获得了2项国家专利（国家专利号：ZL20092014155.8和ZL200930211621.4）当年累计生产了90余艘，创造产值1241万元，实现利润182.5万元，税收210.97万元，有效的解决了省局对执法快艇的需要。

参考文献：
[1] 中国船级社《内河高速船入级与建造规范》（2002）版和2004年《修改通报》
[2] 中国船级社《钢质内河船舶入级与建造规范》（2002）版
[3] 中国船级社《内河船舶法定检验技术规则》（2004）版
（作者单位：江西省航道工程局）。