130客位内河高速客船过浪砰击探讨

1、130客位内河高速客船过浪砰击探讨 摘要：本文详述了内河130客位玻璃钢高速客船因过浪砰击过大而进行型线改造的过程，包括对各种因素的分析，船模试验的取向，试验过程的改进，实船改造，试验验证等过程，为同类型船舶设计提供可信的参考。 关键词：玻璃钢；高速船；过浪砰击；型线改进 1 概述 130客位内河高速客船是我公司为重庆长江水运股份公司设计并建造的玻璃钢高速客船，主要参数如下： 该船为双机双桨内河半滑行艇，其舯部的斜升角为15，艉封板为0，舭部为反斜压浪防溅条，平甲板，无舷弧。由于本船的长宽比达7.14，考虑其纵向强度，因此在建造时将上层建筑的侧壁与船体做成整体，顶盖与侧壁在转圆处连接，以增加该

2、船的纵向强度和抗扭强度。该船实船的最大航速达65公里每小时，与设计初估相吻合。 该船航行于长江三峡与重庆之间的客运航线，在使用过程中，船体出现一些不良的现象，尽管处于长江上游的j级航段，但由于航道内船只较多，经常穿越其它船的兴波中，在过浪时对首部区域产生较大的砰击，一方面使船体形成纵向的弯曲和扭曲，另一方面在前客舱产生很大的砰击噪音，这时该船不得不减速航行，但仍然有相当的砰击。造成乘船的舒适度下降，如果长期如此会对船体结构造成潜在的危害。 2 原因分析 （1）由于按内河滑行艇设计，全船的斜升角相对比较小，船舯为15，艉封板处为0，艏部船底相应比较平，因此在过浪时，浪对船底砰击力较大； （2）由

3、于长宽比较大，虽然在建造工艺上采取了一些措施，但仍然不足以保证其有足够的刚度。 3 解决方案 根据这些现象和原因分析，解决问题的方向如下：一是加强船体的强度；二是修改船体型线，以减小砰击力；三是过浪时减速到30公里以下。第一种方案对本船影响较大，结构的加强意味着全船大面积返工，重量会大量增加，并且会影响到快速性。因此只有采用第二种方案，修改船体型线，并进行船模试验来验证。 因此，在确定方案之前必须了解以下参数： （1）原船重心纵向位置：xg=-3.4 m。 （2）原船在滑行时的航态：滑行纵倾角约为3。 （3）受过浪砰击的船底区域：大约在7#站与9.5#站之间。 （4）船舶兴波时的浪高和最大波长

4、：浪高在1 m以内，其最大波长约为l/3. 3.1 方案一 艏部采用m型隧道。m型隧道是为了避开浪的砰击，初步考虑隧道宽度为1000 mm，隧道高度考虑通常内河船兴波的高度，使其避开主要砰击区。如图1所示： 3.2 方案二 艏部采用v型。即采用劈浪的方式，减轻砰击。我们选用了两种v型的艏部型线： v1型（图2）。该型是将艏部砰击区域的型线的斜升角加大，受砰击的中心区斜升角8#为29（原为26），9#为39（原为29），并将前部的防溅条改小，原船底线为水平。 v2型（图3）。主要考虑三个方面：一是让此处的型线斜升角足够大，能在船过浪时将浪劈开，升角8#为34，9#为44；二是让v型部分的深度适当

5、，在正常滑行时，这部分深v型线应在水面上，以确保不增加船的湿表面积，从而减小对航速的影响；三是由于砰击区的防溅条仍然较宽，承受砰击力较大，因此适当的将此处的防溅条宽度改小。 另外，应当使修改型线尽可能在原型线之外，以便在修改施工中不伤及原船体。 4 船模试验 做船模试验的目的有两个：一是将这二个方案的阻力和砰击加速度与原船型相比较；二是根据试验情况对型线进行适当的修改。 影响船模试验准确性的因素很多，但最主要是船模与实船的比例，应尽可能取更大尺度的船模，但船模的大小又受到水池及拖车速度的限制，因此首先根据拖车及实船速度确定最小船模比例，并考虑试验的经济性，实际船模取1：10。 该试验在华中科技

6、大学进行，试验结果如下： （1）模型阻力试验及结果 试验航速区间相当于实船3566 km/h。试验结果表明，该区间的有效马力从小到大依次大约为：原船型、 v-1船型（lcg=-3.4 m）和v-2船型（lcg=-3.2 m）、m船型。 （2）砰击试验及结果 试验航速相当于实船58 km/h和64 km/h；试验波相当于实际波高0.6 m；试验波长相当于实际波长10-35 m。 试验表明，在高速64km/h 时，v1型船型略好于原船型和m船型，但效果不明显，原因大抵是高速时首部已抬出水面，砰击区域后移，使首部比较尖削部分没有参与抗砰击。为此，采用了v2船型，该船型有如下特点： 首部龙骨线低于基线

7、，目的是高速时使首部大斜升角区域接触波浪，使砰击区不向后移；同时由于龙骨的降低可以进一步加大首部区域的斜升角。原船型首部防溅条比较宽，这对减少拍击是不利的，v2船型从第7站开始，首部防溅条向首部逐渐变窄为零，比较有效的减少了防溅条对砰击的不利影响。 试验表明，在本船实际“会船”波长和速度时，v2船型比v1船型有较大的改进，如图5所示。 因此，综合比较各船型的阻力性能和砰击加速度指标，我们认为v2船型最优。 5 实船改造 根据试验结果我公司对实船的艏部型线进行了改造，具体办法是在该区域底板表面打磨、加骨架、用泡沫填实、修光顺、再蒙板，在板的接头区打坡口敷玻璃钢、批灰、打磨、上胶衣、做油漆。 完工后试航中验证：该船在半滑行的正常航行状态时，深v部分正好露出水面，航速没有明显降低，仍能达到65 km/h； 在“会船”过浪时速度在35到40公里范围内，砰击明显减小，乘坐舒适性明显改善；船体在波浪中的纵弯和扭转也明显减小，加强部位对船体的纵向强度起了一定的加强作用。 6 结论 试验证明，对影响该船的强度、航速、耐波性的因素分析正确，从而使试验情况与事先的预计也相吻合，并在实船上得到验证。 通过分析航行中的具体问题，采用科学的试验方法，使该船