33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與問(wèn)題探究

林垚

摘? 要：文章對(duì)一艘33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船的船體結(jié)構(gòu)連續(xù)性、上層建筑結(jié)構(gòu)、龍門(mén)以及附件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提升雙甲板拖網(wǎng)漁船的節(jié)能性和安全性能。

關(guān)鍵詞：拖網(wǎng)漁船;雙甲板;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U674.95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）05-0098-02

Abstract： This paper optimizes the hull structure continuity， superstructure， gantry and accessory structure of a 33.2m double-deck trawler， so as to improve the energy saving and safety performance of the double-deck trawler.

Keywords： trawler; double deck; structural design

目前我國(guó)的雙甲板拖網(wǎng)漁船大多數(shù)是由近海的漁船經(jīng)過(guò)改造而成，此類雙甲板拖網(wǎng)漁船的能耗普遍較高，直接降低了船東的效益。急需我國(guó)對(duì)現(xiàn)有的雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，從而實(shí)現(xiàn)漁船的節(jié)能降耗，以及遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源的獲取能力。本文將對(duì)一艘33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分聽(tīng)取了船東要求，然后對(duì)該艘漁船各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化，降低了漁船自重，達(dá)到節(jié)能目的。同時(shí)通過(guò)對(duì)附件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度提升漁船的安全性能。

1 雙甲板遠(yuǎn)洋拖網(wǎng)漁船船型結(jié)構(gòu)

該33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船優(yōu)化改造的縱剖面圖如圖1所示。該船下甲板下設(shè)5道水密橫艙壁和2道中縱壁，分隔出艏艉4個(gè)燃油艙，即艏淡水艙、機(jī)艙、冷藏艙和空艙。舵機(jī)艙、加工區(qū)、居住區(qū)錨鏈艙和1個(gè)冷藏艙設(shè)于主甲板下。主甲板后部設(shè)有門(mén)型起重桅，起重量為50kN，采用高強(qiáng)度鋼制造以減小質(zhì)量。主甲板尾部設(shè)有艉門(mén)架，用于拖網(wǎng)作業(yè)。一層甲板室左舷延伸至舷側(cè)，右舷留外走道，其上設(shè)駕駛室。

船體結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)保證了構(gòu)件的連續(xù)性，設(shè)有方便的通孔以便于建造施工及后期維修保養(yǎng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足規(guī)范強(qiáng)度的基礎(chǔ)上對(duì)靠泊碰撞部位結(jié)構(gòu)、艏艉及滑道部位結(jié)構(gòu)、甲板機(jī)械和起重設(shè)備部位結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部加強(qiáng)，有效增強(qiáng)了剛度和防撞強(qiáng)度。

2 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）船體結(jié)構(gòu)連續(xù)性優(yōu)化。加工間甲板縱桁的布置利用了凍結(jié)間縱壁，盡可能均布甲板縱桁和強(qiáng)橫梁，采用強(qiáng)橫梁支撐縱桁直接計(jì)算，降低了腹板高度，給加工間騰出了高度空間。強(qiáng)橫梁與強(qiáng)肋骨形成環(huán)框架，盡可能做到與下甲板強(qiáng)框架對(duì)應(yīng)，冷藏艙的支柱上下甲板位置對(duì)齊，使得甲板上的載荷很好地傳遞到船底。凍結(jié)間縱壁直接采用不銹鋼板代替先前的不銹鋼鋼板貼面，減輕了質(zhì)量，簡(jiǎn)化了工藝。機(jī)艙底前部的污油水艙采用斜面過(guò)渡到基座縱桁，既保證了縱桁作為主要船底構(gòu)件的連續(xù)性，又保證了雙層底到縱桁的面板過(guò)渡，同時(shí)簡(jiǎn)化了施工。此外，將雙層底旁縱桁與水密旁桁材拉開(kāi)距離，使得底部結(jié)構(gòu)做到盡可能均布，從而達(dá)到基座縱桁、旁桁材、舭縱桁及舷側(cè)縱桁最大程度均分載荷。目前我國(guó)的雙甲板拖網(wǎng)漁船大多數(shù)是由近海的漁船經(jīng)過(guò)改造而成，此類雙甲板拖網(wǎng)漁船的能耗普遍較高，直接降低了船東的效益。急需我國(guó)對(duì)現(xiàn)有的雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，從而降低漁船的節(jié)能降耗，以及遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源的獲取能力。本文將對(duì)一艘33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分聽(tīng)取了船東要求，然后對(duì)該艘漁船各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化，降低了漁船自重，達(dá)到節(jié)能目的。同時(shí)通過(guò)對(duì)附件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度提升漁船的安全性能。該船由柴油機(jī)推進(jìn)，輔機(jī)基座可以在主船體結(jié)構(gòu)完成后根據(jù)實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)置，既簡(jiǎn)化了送審設(shè)計(jì)，又不會(huì)因船東臨時(shí)更換機(jī)器影響到主體結(jié)構(gòu)。該船舷側(cè)縱桁為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。在機(jī)艙和艏雙層底以前部位加設(shè)舭縱桁，既起到雙層底過(guò)渡的作用，又加強(qiáng)了舭部結(jié)構(gòu)，減少振動(dòng)和碰撞影響。

（2）上層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化。調(diào)整上層建筑居住艙室的布置，提高居住舒適度。結(jié)構(gòu)借助圍壁，省去了縱桁和強(qiáng)橫梁的設(shè)置，為層高擠出了高度。右舷騰出過(guò)道，方便漁民作業(yè)通行。駕駛室設(shè)置兩道強(qiáng)縱桁，扶強(qiáng)材對(duì)齊上下艙壁，使力能很好地傳遞。

（3）龍門(mén)架ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化。龍門(mén)架是漁船裝卸重物的必要工具，改造的雙甲板拖網(wǎng)漁船為了方便夜間裝卸貨物，在龍門(mén)的左右架柱安裝有夜燈。頂橫梁裝有5副滑車可供起重貨物，龍門(mén)架的具體參數(shù)如表1所示。

本文通過(guò)采用ANSYS有限元軟件對(duì)雙甲板拖網(wǎng)漁船的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化分析，首先采用Pro-e軟件建立起龍門(mén)架三維結(jié)構(gòu)模型，待改造的龍門(mén)架三維模型如圖2所示。然后在將創(chuàng)建的三維模型導(dǎo)入ANSYS有限元軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分和分析。本文主要是通過(guò)對(duì)龍門(mén)架材料的屈服強(qiáng)度、應(yīng)力等方面進(jìn)行模擬分析，將原有的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)與改造后結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。目前我國(guó)的雙甲板拖網(wǎng)漁船大多數(shù)是由近海的漁船經(jīng)過(guò)改造而成，此類雙甲板拖網(wǎng)漁船的能耗普遍較高，直接降低了船東的效益。急需我國(guó)對(duì)現(xiàn)有的雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，從而實(shí)現(xiàn)漁船的節(jié)能降耗，以及遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源的獲取能力。本文將對(duì)一艘33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分聽(tīng)取了船東要求，然后對(duì)該艘漁船各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化，降低了漁船自重，達(dá)到節(jié)能目的。同時(shí)通過(guò)對(duì)附件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度提升漁船的安全性能。

根據(jù)表1的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)，可以對(duì)龍門(mén)架的應(yīng)力、位移等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最終通過(guò)模擬仿真獲得的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力分布如圖3所示，改造后的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力、安全系數(shù)分別為72.43MPa和1.8，由此可見(jiàn)，優(yōu)化改造后的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求。

為了分析優(yōu)化改造后的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)性能，本文對(duì)該雙甲板拖網(wǎng)漁船原有的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，其分析結(jié)果如圖4所示。通過(guò)計(jì)算可得到最大等效應(yīng)力為102.38MPa，安全系數(shù)為1.6。

由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造后，該雙甲板拖網(wǎng)漁船的龍門(mén)架結(jié)構(gòu)能夠大幅度減小材料的應(yīng)力，從而提升船體的安全性。此外，改造后龍門(mén)架的重量也由原來(lái)的5.919t降至3.813t，大幅度的降低了鋼材的使用，降低船體重量，有利于減少船的能耗。目前我國(guó)的雙甲板拖網(wǎng)漁船大多數(shù)是由近海的漁船經(jīng)過(guò)改造而成，此類雙甲板拖網(wǎng)漁船的能耗普遍較高，直接降低了船東的效益。急需我國(guó)對(duì)現(xiàn)有的雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，從而降低漁船的節(jié)能降耗，以及遠(yuǎn)洋漁業(yè)資源的獲取能力。本文將對(duì)一艘33.2m雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分聽(tīng)取了船東要求，然后對(duì)該艘漁船各個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化，降低了漁船自重，達(dá)到節(jié)能目的。同時(shí)通過(guò)對(duì)附件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度提升漁船的安全性能。

3 附體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

（1）采用加厚鋼板作為球鼻的材料，使其結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)，同時(shí)為防止船體在拋錨或靠岸時(shí)導(dǎo)致球鼻的磨損，在球鼻的中心位置焊接半剖圓鋼，同時(shí)在兩側(cè)焊接3道半圓鋼，全方位對(duì)球鼻進(jìn)行保護(hù)。（2）為了方便作業(yè)人員的捕魚(yú)、拋錨、靠岸等作業(yè)，舷墻板和肘板使用的厚度都相同，同時(shí)船體上采用的隔檔肘板換成折邊面板，這樣可以有效地提升船體甲板寬度，增加船員的作業(yè)空間，同時(shí)為了確保作業(yè)人員的人身安全，多有的面板都安裝護(hù)欄。（3）該雙甲板拖網(wǎng)漁船在護(hù)舷處安裝有碰墊16只、碰球2只，但是由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，碰墊和碰球有部分丟失，使得護(hù)舷失去保護(hù)，從而出現(xiàn)被撞的問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將護(hù)舷的中心進(jìn)行加隔板，同時(shí)對(duì)安裝的碰墊和碰球進(jìn)行加固。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙甲板拖網(wǎng)漁船作為遠(yuǎn)洋船只，其安全性和節(jié)能性對(duì)于船東的影響非常大，但是目前許多船東為了降低成本，采用近海漁船改造成雙甲板拖網(wǎng)漁船，其能耗較高，嚴(yán)重影響了遠(yuǎn)洋漁業(yè)的效益。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的一艘雙甲板拖網(wǎng)漁船進(jìn)行優(yōu)化改造，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，該船只無(wú)論是在能耗，還是在安全性能方面都有了明顯改善。

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