瀾滄江12m 高速玻璃鋼巡邏救助艇設計方案探究

俸立文，蔡會仙

（云南水運規劃設計研究院有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

復合材料雖擁有較多的優點，但在整體的價格上較偏高，而玻璃纖維復合材料的價格就比較便宜；玻璃鋼縱向拉伸模量較低，一般情況下只有高強鋼的25%，拉伸膜量高的復合材料，雖然在性能和抗性方面較好，但用來設計和生產船體會形成超高的成本。隨著復合材料加工工藝的逐漸成熟，纖維復合材料價格也在下降，使用復合材料建造大型船舶的船體已經逐步做出改變。

1 玻璃鋼材料的特點介紹

1.1 玻璃鋼材料的優點

玻璃鋼材料具備輕質高強的特點，強度較高，其密度在與1.5～2.0，拉伸強度接近于碳鋼的一半，由于強度比較理想所以可以很好運用到相關項目中，一些特殊的增強纖維材料玻璃鋼強度和拉伸強度可以高達400MPa。當前玻璃鋼材料具備以下幾點：①耐腐蝕性較好，玻璃鋼自身具備較好的耐腐蝕效果，能夠應用于不同的領域之中，代替許多的傳統材料。②熱性能良好，玻璃鋼的熱導率較低，室溫下為1.25～1.67kJ/（m·h·K），只有金屬的1/100～1/1000，是較為優良的絕熱材料。③電性能好，玻璃鋼在高頻的外電場干擾下，仍然能夠保持較好的電性，這是一種優良的絕緣材料，可以用來制作絕緣體。④工藝性優良，可以根據產品的形狀、技術要求、用途及數量來靈活地選擇成型工藝，往往不需要返工，即便是一些曲面比較復雜且難成行的產品，也能發揮優勢較好完成[1]。

1.2 玻璃鋼船艇生產工藝要點

玻璃鋼船艇是玻璃鋼產品中比較常見的生產產品，在玻璃鋼產品的制作中，成型的工藝較多，常見的玻璃鋼制作成型工藝有以下幾種：手糊成型、真空負壓成型、拉擠成型、模壓成型等，在具體的開展過程中需要一些其他技術的支持與銜接，從而形成對應的制作效果[2]。

玻璃鋼船制作選擇成型工藝需要重視以下幾個要點：①原材料必須具備較好的耐水性。纖維增強材料通常選用耐水性較好的玻璃纖維制品，而一般情況樹脂材料具有較好的耐水性，所以多選擇樹脂玻璃作為主材料。②船體受力分析是當前設計人員需重視的重點，所以整體設計時需要重視縱向設計，以達到受力均衡效果，同時必須根據玻璃鋼的特點，選擇對應的纖維材料來配合設計，這樣才能使船體結構得到更好的改善。③膠衣噴涂時，由于船艇的表面積大、曲面復雜、噴涂難度高，所以在噴涂工作開展前需要充分了解膠衣的固化時間和特點，有效防止膠衣產生脫層和褶皺等問題。④由于船艇作業面積較大，開展時也有時間要求，所以手工操作時需要有一定的技術支持，在具體的開展過程中，相關人員需要結合實際情況做好分析，根據生產要求在不同環境下進行相應的調節和實驗。⑤玻璃鋼船艇外板較厚，在具體的模具操作過程中需要考慮多個方面，要確保玻璃鋼板厚度在5mm 以下。玻璃鋼模具的制造通常會選用不同的造型，在此情況下需要確保玻璃鋼模具的質量，以此保證成品的質量，減少模具變形。⑥在選用玻璃纖維方格布作為纖維材料增強時，因為方格布的經緯強度具有一定的差別，所以在具體的鋪層時，不必使用經緯方向交替的鋪設方法。⑦艇體的脫模工作需要在模具和其相連的筋板上做好工作，這樣有利于確保整船材料結構的穩定性，檢查工作完成后才能進行脫模操作。脫模后艇體的結構應防止在艇體制作裝配的區域中，這樣能夠防止整船出現質量變化。⑧成品的艇體需要做好水密方面等細節處理，盡可能防止出現滲漏的問題。

目前，多數玻璃鋼船艇都采用玻璃纖維增強材料和樹脂材料，在耐磨性和耐腐蝕性上比較理想，具有較高年限使用穩定性，在維修方面也比較容易。

2 瀾滄江玻璃鋼巡邏救助艇設計分析

2.1 瀾滄江玻璃鋼巡邏救助艇設計分析

當前玻璃鋼船體建造屬于一種比較特殊的工藝，在具體的開展中需要分析其建造的實際情況，同時還要了解當前玻璃鋼的自身特性以及使用水域，相關人員應該明確實際建設的作用和玻璃船艇自身的設計特點。

此次研究的玻璃鋼巡邏救助艇適用于瀾滄江水域，該航段為山區河流，汛期水流湍急，枯水季節航道水深受限，航道狹窄、曲率半徑小，航道礁石林立、險灘眾多。針對該水域特點，結合巡邏救助艇結構合理、先進可靠、經濟適用、高海況救援、高效高速、環保節能等功能要求，開展此次的船型方案設計研究。

2.2 玻璃鋼巡邏救助艇的設計方案

12m 高速玻璃鋼巡邏救助艇主要用于瀾滄江水域，穩性應適應B、C/J2 級航區要求。本船作為水域內的現場監管、長距離巡航、執法宣傳、海事搜救、應急指揮等多功能一體化的新型高速海事船。船舶承載能力應滿足6 人?？偛贾梅矫?，應設置駕控臺、乘員室、衛生間；除具有優良的噴水推進式操縱性能外，還應裝備相應的應急救助設備和先進的衛星導航系統和網絡設備等。為確保快速救援及船舶安全性，本船線型應采用能較好減小阻力的V 船型，穩定性能滿足高海況時的要求；應具有良好的不沉性，保障船舶及船上人員安全。

2.2.1 總布置

（1）主船體如圖1 所示。本船船體以3 道艙壁分隔成4 個艙室：

圖1 瀾滄江12m 高速玻璃鋼巡邏救助艇側視圖

＃0～＃8 為機艙，機艙內安裝2 臺大功率噴水推進泵、2 臺C87 ENT M62 型高速船用柴油機高、1 臺LMG9000 型船用發電機組、主輔機啟動電瓶，以及輪機各個系統的管路、泵、閥等設備。

＃8～＃13 為油柜艙，靠近＃8 艙壁設有燃油柜，尺寸為2500mm×1050mm×970mm，實有容積2040L。

＃13～＃19 為生活艙，一架踏步設在縱中＃12+250位，向首，由此通往下面的工作艙。在＃13～＃15 兩側，左為小型洗漱間，配小型玻璃鋼組合水池等；右為整體式衛生間，配有小型電動馬桶等。＃15～＃19 兩側為各1 張床，可供兩名船員同時睡覺。

＃19～＃22 為艏尖艙。

（2）甲板室如圖2 所示。

圖2 瀾滄江12m 高速玻璃鋼巡邏救助艇主甲板

＃6～＃13 為工作艙，＃6 艙壁的中部為艙門，中間走道寬1200，內底板距基線高為1600mm；兩側為平臺，高1705mm，左右分別設置兩只專用高彈座椅，右側前首座位為駕駛座，座位前設駕控臺，駕控臺上設有主機、噴泵遙控操縱藍箭系統、主輔機儀表板、航行信號燈控制開關板、甚高頻電話、磁羅經、AIS、照明控制板及交流、低壓分電板等。從＃8 向后1000mm，兩側平臺升高至2460mm，（內底高1765mm），左側安放主配電板，右側安放空調機組。

＃13～＃18 區域的甲板室是船員生活艙的艙頂。

2.2.2 船體結構

本船船體結構為單底、單甲板、混合骨架式：船底和尾甲板為縱橫混合骨架，船側橫骨架，甲板的其余部分和甲板室頂棚都為縱骨架式。主機座是用硬木做芯材的玻璃鋼構架，其上再牢固固定的鋼質帽型構件。肋距s=500mm，縱骨最大間距S1=350mm。主船體設有3 道水密艙壁，分別位于＃8、＃13 和＃19（防撞艙壁）。

主船體船板厚：平板龍骨12mm（寬度400mm），船底板9mm，尾封板12mm；舷側板8mm，防撞、水密艙壁8mm；露天甲板7mm，非露天甲板（內底板）6mm。

2.2.3 船體舾裝

（1）錨、系泊設備。

本艇不設錨。艇上首甲板縱中線＃21 上設1 根φ75 小十字纜樁，首甲板＃18 和尾甲板＃1 左右兩側各設一只雙十字纜樁。配2 根40m 長、φ20 錦綸繩作系纜索（破斷負荷為32kN）。

（2）防火、絕緣和地板敷料。

工作艙地板（內底板）為玻璃鋼夾層板，其下分別為機艙和浮力艙的天花板防火隔層，上貼阻燃型橡膠地板，組成B 級防火分隔。

主甲板外露表面全為防滑型。

2.2.4 救生、消防設備

全船配2 只帶救生繩（L≮18m）的救生圈，7 件背心式救生衣，4 支降落傘火箭信號，6 支紅色煙火信號，2 支橙色煙霧信號。船尾設3.37m 長、0.84m 寬的玻璃鋼救生平臺。

全船配手提式滅火器4 個，2 個干粉型安置在機艙出入口，2 個滅火器安置在工作艙。半圓消防水桶1 只，太平斧1 把。

2.2.5 主機及相關設備

（1）主機。

機艙內布置有意大利產的依維柯C87 ENT M62 型高速船用柴油機2 臺、單機最大功率404kW，最大轉速2530r/min，主機安裝減振器。

（2）推進裝置。

采用新西蘭Hamilton 公司生產的HJ322 型，噴水泵軸與基線夾角為5°。主機及噴水泵之間采用德國生產的CF-RV-216-11 高彈連軸器及萬向軸，主機軸系與基線夾角同為5°。

（3）發電機組。

在機艙內設置意大利龍泊LMG9000 型船用柴油發電機組1 臺，發電機功率為8kW，額定轉速為3000r/min。

（4）機艙布置。

本船為尾機型，機艙位于船的后部，即＃0～＃8 肋位間，機艙內布置有雙主機、軸系、噴射推進裝置（艇內部分），以及為主機服務的冷卻水系統、燃油系統，排氣、消音系統等輔助系統，還有艙底水管系、機艙通風系統、發電機組及附屬系統、主輔機起動蓄電池等。

機艙沿縱向布置主機、高彈連接軸及噴射推進裝置（艇內部分）。主機位于＃3～＃6 肋位之間。軸系按傾角5°布置，自主機、高彈連接軸、噴水泵向船尾封板延伸。主機噴水泵中心線在尾板處距基線高約554.3mm，與基線夾角為5°。

3 設計思考

瀾滄江12m 高速玻璃鋼巡邏救助艇設計適用于瀾滄江淺水域，同時也適用于高海況水域，在具體的設計過程中考慮到了其自身的整體性，也盡可能的提高了其自身的性能。關于救助艇的設計可以采用了折角型滑行船艇型號。為了在航行過程中可以更好的提供動力，盡可能的確保船艇在航行的過程中形成縱傾角度，這樣能夠降低波浪的影響，還能確保船體的穩定。

為了有效的滿足船艙室的布置要求，合理化的布置設備能夠更好的滿足當前船艇的設計用途，在具體的選擇過程中確保船體長度達到12～16m，寬度上保證在3.5～5.5m。然后結合實際情況做好具體的設計，在整體的設計上考慮到其功能定位，這樣可以更好地與船型進行匹配。

4 結語

綜上所述，隨著玻璃鋼船艇行業的不斷發展，新的相關材料使用也越來越多，隨著玻璃鋼材料在當前市場的運用也越來越普及，在這樣的情況下應該合理的運用玻璃鋼自身的優點，同時結合設計時考慮的實際功能定位，以此確保船艇設計更加科學，為玻璃鋼船艇的后續發展奠定良好的基礎。