非对称双体救助船方案设计

2015-12-16郑达华李广年

科技传播 2015年21期

关键词：双体兴波双体船

方晟，郑达华，鲍健，李广年

浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山 316022

非对称双体救助船方案设计

方晟，郑达华，鲍健，李广年

浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山 316022

为应对全球不断发生的海难事故，对新型的非对称双体救助船的主要设计思路和设计原理进行了介绍，并进行了模型试验验证，最后对该船的设计特点进行了总结。着重介绍了非对称双体救助船的设计依据，并通过试验验证，表明了该船拥有优良的性能，可以胜任绝大多数的海难事故。

非对称双体船；多体船；救助船

我们致力于研究一艘非对称双体救助船，本救援船航行速度快，稳定性良好，有更大的甲板面积，能更好地搭载救援直升机和快速救援小艇，可旋转式伸缩梯以及消防模块，以适应包括江河湖海船舶发生的起火、翻沉时间以及海洋平台的救援维护等各种水上事故救援。

1设计方案研究

1.1 设计原理

水上的救援工作大多都是由船舶或者飞机来完成的。参加救援的船舶应该能够快速地到达需要实施救援的地点，并且能够拥有在该水域独立地展开施救工作的能力。

具体来说，参与救助的船舶应具备如下特征:快速性、良好的适航性、稳性、耐波性和操纵性，并且能够实现压载等。

相对于一般普通的双体船，本非对称双体救援船不仅具备了以上的特征还具有以下优势。

1）它具有独特的艺术外观。

2）不仅和一般双体船一样具备更大的甲板面积，更好的稳性，同时又比一般双体船拥有更好的耐波性能。这不仅能够提供更大的工作空间，搭载消防设施、直升机等各种救助设施，并且提供了良好的稳性，使救助工作顺利的开展。

3）主体与片体之间纵横位置可变，有关文献对非对称双体船主片体间布局做出了优化，设计组根据其优化结果设计参数。该船型能够非常有效地减少船舶航行时,所产生的兴波阻力，能够有效地减少谐振，从而避免出现艏沉及“螺旋状”摇摆现象从而减少了不必要的阻力，大大提高船舶的快速性，能迅速赶到救援现场。

4）侧体与主体相比相对较小，大吨位在高海况下，不易断裂，增加了船舶的安全性能。

5）配备了一种新型全回转推进器，能够充当舵的作用，任意改变推力的方向，从而及时调整船的行驶方向，甚至实现船的原地回转，是该船可以进退自如，方便快捷。

1.2 系统设计

本救助船采用一种新型的非对称双体船型。这种船型除了具有与常规双体船相同的稳性优越的特点之外，更重要的是可以通过调整主体与侧体在船体纵向的位置来减小船体在航行时所产生的兴波阻力，而且主体长度的增大以及主、侧体的不对称，使该非对称双体救助船可以避免像常规的双体船那样在波浪中发生“螺旋”摇荡。船的主体和侧体细而长，在保证吃水的情况下增加船舶的快速性。本救助船甲板面积大，适合搭载各种救生模块，分别为消防系统、雷达扫描设备、可旋转式救援伸缩梯、救生艇与救援直升机。各个系统之间相互配合，达到救援的最大效率。船上还设有医疗机构，及时救助伤病人员。

该船主要通过主片体间的相互作用，以减少航行时产生的兴波阻力。如果非对称双体船的主片体间距过小将会使摩擦阻力变大，而主片体间距过大则会降低横向强度。针对海上复杂的环境，综合考虑整体布置上的局限以及主片体布局不同情况，根据文献[2]得出中速状态下航行时，应用时域面元法求解非对称双体船的兴波问题[3]，为获得最小兴波阻力，取d/L=0.4，b/B=1.5，L、B为主船体长、宽，d为主片体中站面纵向间距，b为两片体中线面横向间距。以下图1为主片体相对位置图，在中速阶段（Fr=0.4-0.6）的兴波阻力最小。

图1 主片体相对位置

图2 整体布局图

由上主片体优化布局以及不同状况下的兴波阻力综合考虑，利用3D绘图软件绘制出船体，其中主体：88*11m，浮体：42*5.5m，总宽：24m，主体型深：8m，吃水：4m；两片体中纵剖面横向间距：16.2m；两片体中站面纵向间距：35.2m。主机功率：2500kW。服务航速：17kn。甲板装载量：2500t；自持力：20天，船员：24人，可搭载人员：70人（驾驶组成员、医疗消防人员以及伤员等）。艏部为救援直升机升降区和消防作业区；舯部为驾驶舱和救援小艇升降平台，驾驶舱楼顶设有雷达及定位系统；艉部为医疗区和基本生活区。整体布局如图2所示。

1.3 模块设计

接下去对本船的一些主要救援功能模块做一个简介：1）可旋转式救援维护用伸缩梯：位于舯部，船的右舷处，可通过旋转、伸缩，使救助船与被救船或事故平台实现快速对接，进行伤员转移、物资运送等工作。2）消防装置：作品加设消防装置，位于船首。设有两个喷射口，分别用于喷水和喷泡沫，可适用于不同火灾情形。另外，喷头还可以实现三维旋转。3）救生艇模块：通过升降平台将救援艇降放到水中，从大船离开，实行下水救援，最后同样通过升降平台返回母船。升降平台的方向控制利用舵机云台，可实现对左右旋转以及上升下降的控制。

2 试验验证

为验证本船的实际应用效果，实验组制作了该船1:100的模型在拖曳水池进行试航实验。实验内容主要包括该船的快速性、操纵性、横摇及耐波性能，并对消防装置、救援梯、救援小艇进行原理性测试。试验证明，该船相比较于同级船，拥有更快的速度，更好的稳性和耐波性，回转性能良好，可实现原地回转。并且，消防装置和救援梯可正常工作，救援小艇下放和回收也很成功。图3为非对称双体救助船的模型实物图，图4为该模型在拖曳水池中试航。