18m航道快艇设计
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第41卷第2期2012年04月船海工程SHlP&OCEANENGINEERINGV0I.41No.2Apr.2012D0I:10.3963/j.issn.1671-7953.2012.02.01618m航道快艇设计陈进(江苏海艺船舶科技有限公司,江苏镇江212000)关键词:长江航道;航道快艇;设计中图分类号:U674.91文献标志码:B文章编号:1671—7953(2012)02-0055-04长江航道运输日益繁忙,深水航道建设速度加快,河床变迁,导致长江航道航标维修和迁移工作量逐年加大.为了保证对长江航道通行的监控和疏导,江苏海艺船舶科技有限公司受长江航道局委托,研发用于长江航道巡查,航标巡检并兼顾河床测量的航道快艇.1设计理念在满足航道巡查,航标巡检并兼顾河床测量功能的基础上,体现以人为本,创造方便,舒适,优良的工作和生活环境;内部舱室划分简洁合理,功能齐全,舱室空间利用率高;机电设备配套先进合理,船舶的技术性能优良.2总体布置通过对长江航道各站点的调研,认为该船舶的快速性和灵活性非常重要,由此确定其主要参数为LwI.=17.50rn,B=4.00m,D=1.60ITI,=30.0km/h,上层建筑物距满载水面高度≤3.2m.总体布置见图1,外形效果见图2.3S.置!撅脚j——I,li●2.～‘2L一鼬一l,P一■一…一一.一舱监jni图1航道快艇总布置收稿日期:2011—02—22修回日期:2011—08—24第一作者简介:陈进(1958一),男,大学,工程师.研究方向:轮机工程E-mall:616901138@qq.eom2.1全船舱室划分主甲板以下从艏至艉依次为艏尖舱,会议室,空舱,机舱,舵机舱.主甲板两舷设500mm宽的外走道通往艏,艉甲板区,甲板室区域设风暴扶手.驾驶室内左侧后部放置测量设备.主甲板以上设单层甲板室,机舱及会议室采用半升高甲板55第2期船海工程第41卷图2外形效果室形式,降低上层建筑高度和改善驾驶室的后视效果,便于驾驶人员安全驾驶.2.2主要参数选择1)船长.对于高速船(Fr>0.4)总阻力中剩余阻力比重较大,摩擦阻力不超过总阻力的45%,适当增加船长能使总阻力减小.由于该船航速要求大于30km/h,水线长选择为17.5m,航速在29～32km/h时的Fr在0.61～0.68之间,=2.07～2.28之间,阻力处于”谷”区,避免了阻力”峰”值.2)船宽B.主要考虑稳性,舱室布置以及风4.0m,B/T=4.44,在保持美观协调的同时艏部适当外飘,增加甲板面积.3)主机.本艇以选择技术性能先进,重量轻,使用稳定可靠的进口高速柴油机为基本原则,经过多种机型比对,最终选取IVECON67MNTM28或VOLVOD7AT机型.2.3船舶性能1)型线.为提高全天候性能,改善高速航行状态的适航性,艏部采用圆舭线型,艉部采用折角线型,减小船舶的摇摆;同时考虑吃水浅和螺旋桨直径等因素,艉部线型为隧道线型,见浪中的适航性能要求进行确定.实际选择B:图3.t甲板二==几-rn主II板力线折角线f}…1200WL/\夕9_//Y////Iw,疗力门llt{9IW1l\折角线1r/,/////,强|c~OflW1WI{};;.,/////t,g/,RnnWI.一,\艉折角儿////,/Y//\广一//600WL艉折线I/—————\\习|/,//,400wT4nnWI\\_,|/2OOW12OOWL\.≤BLBL1600120080040040080012001600(L纵剖线纵剖线纵剖线纵剖线图3横剖型线2)静力学性能.满载出航状态,船舶基本平浮,吃水0.9m,排水量23.31t.3)快速性.该船为双机,双桨,双舵,配备2只5叶外旋螺旋桨,使伴流更均匀,减小船体艉部振动.为提高船舶的推进性能和改善高速时的快速性,艉部设有长度800lnin压浪板.艏部水线上方设置防溅条,减少甲板上浪和飞溅,降低船舶的阻力.4)操纵性.设两只流线型平衡舵,配1台液56ຫໍສະໝຸດ Baidu舵机,船舶的操纵性能良好.5)船模试验,航速预报.为优化船体型线设计,精确设计螺旋桨和准确预报航速,对该船进行了船模水池试验.采用环流理论设计螺旋桨,预报航速为30.65km/h.2.4重量控制措施1)船体采用钢铝混合结构.即主船体采用钢质结构,上层建筑为铝合金结构,减轻船舶重量,降低船舶的重心高度,既有利于提高航速,又有利于18m航道快艇设计——陈进减小船舶的横摇,提高了船舶的适航性和舒适性;2)避免冗余结构,合理利用材料.在板材,构件的选取上,尽量将板材,构件优化到最合理尺寸,同时合理分配骨架间距,以合理减重.3)优化机电设备.在满足规范和使用要求的前提下,尽可能选用轻型设备.4)选用轻型的舾装件.该船门,窗,孔,盖,梯架,栏杆,扶手等均选用铝合金材质的,锚机选用超轻型.5)舱室内装饰及设施的选择.所有生活设施均尽可能选择轻型,轻质的设施和材料.例如采用不锈钢整体卫生单元;合理使用装饰材料,如用铝型材代替木楞作装潢衬料,且将铝型材的规格控制到较小,装饰面板也采用轻型铝塑板等.这些都在一定程度上有效控制了空船重量.2.5舱室的隔音,隔热及减振降噪在舱室的隔音,隔热及减振降噪方面,除了从机电设备的选型,安装方面考虑外,舱室围壁及顶棚内用玻璃棉隔热.机舱四周及顶棚内衬用吸音岩棉,外贴铝质多孔吸音板.采用适当的桨叶叶梢安装间隙及艉部流线形状,以减小螺旋桨处水流在尾部引起的振动.3轮机部分3.1机舱布置机舱布置见图4.会议窜『三一一—莉磊三三}i=二1扭监CLi!一L』十5+捌一一tL一图4机舱布置机舱总长6.0m,宽4.0m.在后部,船舯位置设斜梯可进出机舱.舱内布置力求完美,大方,整洁,留有足够的通道和检修空间.2台推进主机组,配用ZF220型船用齿轮箱,分别距舯800mm.左舷主机机带1台舵机恒流油泵和1台轴带发电机,右舷主机带1台消防泵.机舱内还设有船用柴油发电机组,总用舱底消防泵,主配电板,艉轴承滑油柜及泵,江水箱,舵机动LCL力源组件,主,辅机启动蓄电池,污油水分离装置,污油箱,污油手摇泵,清水泵及压力水柜,捣碎泵,污水箱等.主,辅机均采用湿式排气,降低舱内温度,改善工作环境.3.2轴系布置轴线与基线成一定夹角,艉轴管装置设有2道油润滑白合金轴承,艉管与轴毂用环氧树脂定位粘57一■一_j_第2期船海工程第41卷接.在齿轮箱后设推力联轴器,减少轴系振动.3.3设备选型原则设备选型遵循满足使用要求,操作方便,外形美观,体积小,重量轻的原则.1)主机,齿轮箱.选定主机功率范围,用国产机型及齿轮箱同进口机型,齿轮箱比较,进口机型及齿轮箱比国产机型和齿轮箱体积小,重量轻约1/3,确定选用进口高速柴油机和齿轮箱.2)发电机组及机舱设备.首先将380V/5OHz与220V/50Hz进行比较.220V的设备比380V的设备体积小,重量轻,选用220V的发电机组和机舱设备.再将国产设备同进口设备比较,进口设备又比国产设备重量轻,体积小,这样大部分设备选用进口设备.选用静音带隔音罩发电机组,其它设备亦选用低噪声产品,降低了机舱噪声.4电气部分4.1电力系统1)电制.考虑整船电气设备布置,采用AC220V单相绝缘制及DC24V双线绝缘制,电气设备体积小,重量轻,便于安装布置.2)电源.该船设发电机1台供全船动力照明通信,生活用电及充电之用.安装主机轴带硅整流轴带发电机对蓄电池组充电或对DC24V用电设备浮充式供电.设少维护型蓄电池1组,作为本船DC24V临时应急电源,向低压照明,航行信号,广播,通信等设备提供电力.3)配电设备.设挂壁式小型主配电板1副,板上设有监测发电机电压,频率,电流的系列电表.设小型充放电板1副,对电瓶进行充放电控制.4.2驾控台驾控台台体上部仪表板采用嵌装板面.包括下列项目:航行灯信号灯控制单元,DC24V配电单元,AC220V助航分电单元,传令钟,主机遥控,警灯控制系统,VHF,雷达,主辅机报警复示,机舱报警复示,摄像监视器,泵遥控,空调切断及其它铵钮开关等.4.3通信及报警系统设警灯,警报器控制盒1台,驾驶室顶棚设高音扬声器1只,安装在长排警灯内,另设广播扩音58机1台,高音扬声器2只,机舱设号筒扬声器1只,会议室设嵌人式扬声器1只.驾驶室与机舱设HSC系列直通声力电话,双主机型传令钟,甚高频无线电装置及手持双向甚高频电话各1套.配多功能显示器,雷达天线,GPS天线,测深传感器,可在显示器上切换或同时显示雷达,GPS和测深信息.主机,发电机的监测报警系统的延伸板设于驾控台上,延伸功能有:转速,滑油压力,冷却水温度显示;滑油压力低,冷却水温度高的声光报警;启动电瓶电压的显示;机组的启动与停车控制等功能.机舱另配报警箱一只,主要监测与报警齿轮箱滑油失压,电网绝缘降低,舱底水高位,舵机失电,舵机液压油位低,燃油舱低位等.相关报警信息延伸至驾控台.4.4巡航摄像监视系统该船设有巡航摄像监视系统一套,对巡航过程中的突发事件进行跟踪摄录.采用最新数字监控及数字硬盘录像,记录摄像头的图象
第41卷第2期2012年04月船海工程SHlP&OCEANENGINEERINGV0I.41No.2Apr.2012D0I:10.3963/j.issn.1671-7953.2012.02.01618m航道快艇设计陈进(江苏海艺船舶科技有限公司,江苏镇江212000)关键词:长江航道;航道快艇;设计中图分类号:U674.91文献标志码:B文章编号:1671—7953(2012)02-0055-04长江航道运输日益繁忙,深水航道建设速度加快,河床变迁,导致长江航道航标维修和迁移工作量逐年加大.为了保证对长江航道通行的监控和疏导,江苏海艺船舶科技有限公司受长江航道局委托,研发用于长江航道巡查,航标巡检并兼顾河床测量的航道快艇.1设计理念在满足航道巡查,航标巡检并兼顾河床测量功能的基础上,体现以人为本,创造方便,舒适,优良的工作和生活环境;内部舱室划分简洁合理,功能齐全,舱室空间利用率高;机电设备配套先进合理,船舶的技术性能优良.2总体布置通过对长江航道各站点的调研,认为该船舶的快速性和灵活性非常重要,由此确定其主要参数为LwI.=17.50rn,B=4.00m,D=1.60ITI,=30.0km/h,上层建筑物距满载水面高度≤3.2m.总体布置见图1,外形效果见图2.3S.置!撅脚j——I,li●2.～‘2L一鼬一l,P一■一…一一.一舱监jni图1航道快艇总布置收稿日期:2011—02—22修回日期:2011—08—24第一作者简介:陈进(1958一),男,大学,工程师.研究方向:轮机工程E-mall:616901138@qq.eom2.1全船舱室划分主甲板以下从艏至艉依次为艏尖舱,会议室,空舱,机舱,舵机舱.主甲板两舷设500mm宽的外走道通往艏,艉甲板区,甲板室区域设风暴扶手.驾驶室内左侧后部放置测量设备.主甲板以上设单层甲板室,机舱及会议室采用半升高甲板55第2期船海工程第41卷图2外形效果室形式,降低上层建筑高度和改善驾驶室的后视效果,便于驾驶人员安全驾驶.2.2主要参数选择1)船长.对于高速船(Fr>0.4)总阻力中剩余阻力比重较大,摩擦阻力不超过总阻力的45%,适当增加船长能使总阻力减小.由于该船航速要求大于30km/h,水线长选择为17.5m,航速在29～32km/h时的Fr在0.61～0.68之间,=2.07～2.28之间,阻力处于”谷”区,避免了阻力”峰”值.2)船宽B.主要考虑稳性,舱室布置以及风4.0m,B/T=4.44,在保持美观协调的同时艏部适当外飘,增加甲板面积.3)主机.本艇以选择技术性能先进,重量轻,使用稳定可靠的进口高速柴油机为基本原则,经过多种机型比对,最终选取IVECON67MNTM28或VOLVOD7AT机型.2.3船舶性能1)型线.为提高全天候性能,改善高速航行状态的适航性,艏部采用圆舭线型,艉部采用折角线型,减小船舶的摇摆;同时考虑吃水浅和螺旋桨直径等因素,艉部线型为隧道线型,见浪中的适航性能要求进行确定.实际选择B:图3.t甲板二==几-rn主II板力线折角线f}…1200WL/\夕9_//Y////Iw,疗力门llt{9IW1l\折角线1r/,/////,强|c~OflW1WI{};;.,/////t,g/,RnnWI.一,\艉折角儿////,/Y//\广一//600WL艉折线I/—————\\习|/,//,400wT4nnWI\\_,|/2OOW12OOWL\.≤BLBL1600120080040040080012001600(L纵剖线纵剖线纵剖线纵剖线图3横剖型线2)静力学性能.满载出航状态,船舶基本平浮,吃水0.9m,排水量23.31t.3)快速性.该船为双机,双桨,双舵,配备2只5叶外旋螺旋桨,使伴流更均匀,减小船体艉部振动.为提高船舶的推进性能和改善高速时的快速性,艉部设有长度800lnin压浪板.艏部水线上方设置防溅条,减少甲板上浪和飞溅,降低船舶的阻力.4)操纵性.设两只流线型平衡舵,配1台液56ຫໍສະໝຸດ Baidu舵机,船舶的操纵性能良好.5)船模试验,航速预报.为优化船体型线设计,精确设计螺旋桨和准确预报航速,对该船进行了船模水池试验.采用环流理论设计螺旋桨,预报航速为30.65km/h.2.4重量控制措施1)船体采用钢铝混合结构.即主船体采用钢质结构,上层建筑为铝合金结构,减轻船舶重量,降低船舶的重心高度,既有利于提高航速,又有利于18m航道快艇设计——陈进减小船舶的横摇,提高了船舶的适航性和舒适性;2)避免冗余结构,合理利用材料.在板材,构件的选取上,尽量将板材,构件优化到最合理尺寸,同时合理分配骨架间距,以合理减重.3)优化机电设备.在满足规范和使用要求的前提下,尽可能选用轻型设备.4)选用轻型的舾装件.该船门,窗,孔,盖,梯架,栏杆,扶手等均选用铝合金材质的,锚机选用超轻型.5)舱室内装饰及设施的选择.所有生活设施均尽可能选择轻型,轻质的设施和材料.例如采用不锈钢整体卫生单元;合理使用装饰材料,如用铝型材代替木楞作装潢衬料,且将铝型材的规格控制到较小,装饰面板也采用轻型铝塑板等.这些都在一定程度上有效控制了空船重量.2.5舱室的隔音,隔热及减振降噪在舱室的隔音,隔热及减振降噪方面,除了从机电设备的选型,安装方面考虑外,舱室围壁及顶棚内用玻璃棉隔热.机舱四周及顶棚内衬用吸音岩棉,外贴铝质多孔吸音板.采用适当的桨叶叶梢安装间隙及艉部流线形状,以减小螺旋桨处水流在尾部引起的振动.3轮机部分3.1机舱布置机舱布置见图4.会议窜『三一一—莉磊三三}i=二1扭监CLi!一L』十5+捌一一tL一图4机舱布置机舱总长6.0m,宽4.0m.在后部,船舯位置设斜梯可进出机舱.舱内布置力求完美,大方,整洁,留有足够的通道和检修空间.2台推进主机组,配用ZF220型船用齿轮箱,分别距舯800mm.左舷主机机带1台舵机恒流油泵和1台轴带发电机,右舷主机带1台消防泵.机舱内还设有船用柴油发电机组,总用舱底消防泵,主配电板,艉轴承滑油柜及泵,江水箱,舵机动LCL力源组件,主,辅机启动蓄电池,污油水分离装置,污油箱,污油手摇泵,清水泵及压力水柜,捣碎泵,污水箱等.主,辅机均采用湿式排气,降低舱内温度,改善工作环境.3.2轴系布置轴线与基线成一定夹角,艉轴管装置设有2道油润滑白合金轴承,艉管与轴毂用环氧树脂定位粘57一■一_j_第2期船海工程第41卷接.在齿轮箱后设推力联轴器,减少轴系振动.3.3设备选型原则设备选型遵循满足使用要求,操作方便,外形美观,体积小,重量轻的原则.1)主机,齿轮箱.选定主机功率范围,用国产机型及齿轮箱同进口机型,齿轮箱比较,进口机型及齿轮箱比国产机型和齿轮箱体积小,重量轻约1/3,确定选用进口高速柴油机和齿轮箱.2)发电机组及机舱设备.首先将380V/5OHz与220V/50Hz进行比较.220V的设备比380V的设备体积小,重量轻,选用220V的发电机组和机舱设备.再将国产设备同进口设备比较,进口设备又比国产设备重量轻,体积小,这样大部分设备选用进口设备.选用静音带隔音罩发电机组,其它设备亦选用低噪声产品,降低了机舱噪声.4电气部分4.1电力系统1)电制.考虑整船电气设备布置,采用AC220V单相绝缘制及DC24V双线绝缘制,电气设备体积小,重量轻,便于安装布置.2)电源.该船设发电机1台供全船动力照明通信,生活用电及充电之用.安装主机轴带硅整流轴带发电机对蓄电池组充电或对DC24V用电设备浮充式供电.设少维护型蓄电池1组,作为本船DC24V临时应急电源,向低压照明,航行信号,广播,通信等设备提供电力.3)配电设备.设挂壁式小型主配电板1副,板上设有监测发电机电压,频率,电流的系列电表.设小型充放电板1副,对电瓶进行充放电控制.4.2驾控台驾控台台体上部仪表板采用嵌装板面.包括下列项目:航行灯信号灯控制单元,DC24V配电单元,AC220V助航分电单元,传令钟,主机遥控,警灯控制系统,VHF,雷达,主辅机报警复示,机舱报警复示,摄像监视器,泵遥控,空调切断及其它铵钮开关等.4.3通信及报警系统设警灯,警报器控制盒1台,驾驶室顶棚设高音扬声器1只,安装在长排警灯内,另设广播扩音58机1台,高音扬声器2只,机舱设号筒扬声器1只,会议室设嵌人式扬声器1只.驾驶室与机舱设HSC系列直通声力电话,双主机型传令钟,甚高频无线电装置及手持双向甚高频电话各1套.配多功能显示器,雷达天线,GPS天线,测深传感器,可在显示器上切换或同时显示雷达,GPS和测深信息.主机,发电机的监测报警系统的延伸板设于驾控台上,延伸功能有:转速,滑油压力,冷却水温度显示;滑油压力低,冷却水温度高的声光报警;启动电瓶电压的显示;机组的启动与停车控制等功能.机舱另配报警箱一只,主要监测与报警齿轮箱滑油失压,电网绝缘降低,舱底水高位,舵机失电,舵机液压油位低,燃油舱低位等.相关报警信息延伸至驾控台.4.4巡航摄像监视系统该船设有巡航摄像监视系统一套,对巡航过程中的突发事件进行跟踪摄录.采用最新数字监控及数字硬盘录像,记录摄像头的图象