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30 米级新型铝合金巡逻船“海巡 01052”结构设计技术

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-10-29 23:44:03

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2022-11-02 18:00:50
本船作为海事系统 30 米级新型铝合金巡逻船的首制船,全船采用全铝合金结构,在结构设计需避免在高速状态、外部激励比较大的情况下产生明显结构振动,结构设计关键区域包括主机、齿轮箱和轴系基座等。但是结构的过度加强会导致重量的增加,进一步影响该船的重量和浮态控制,结构设计需综合考虑结构强度、振动控制和重量控制,亦是本船设计的关键技术之一。 本船在设计过程中对关键结构区域进行了重点分析,以选取合适的主机和齿轮箱安装方案以及轴支架形式,在满足结构强度的基础上尽量节约重量,并且通过整个船舶的结构设计实现关键区域加强的良好过渡,对载荷进行适当的船底和分散,使船舶结构形成一个有机的整体。通过采取全船纵骨架式的结构骨架方案,使得结构重量得到了有效控制。
本船船体为全铝合金结构高速船。结构设计的重点和难点是结构 重量不能太重也不能太轻,否则对船体性能会有较大影响。对结构重量上限的控制难点是保证结构强度和刚度。经权衡,本船结构的骨架形式确定为全船纵骨架式,并从主要区域和关键区域出发开展了结构优化设计。 船体关键区域结构设计 1)节点设计 由于本船主尺度较小,构件尺寸规格均较小,采用纵骨穿过水密舱壁加补板的形式很难保证焊接质量,因此,通常节点设计为纵骨间断在水密舱壁,两端加肘板。 2)甲板室及驾驶室窗的结构设计 由于板材较薄焊接易变形,为保证外观比较平整美观,甲板室外围壁采用了带筋板结构。 3)外板折角线、船体首部等区域的焊接要求 由于本船主体首部横剖面为 V 型且比较瘦,纵骨架式的板格在首部的焊接相对困难,部分纵骨在最前端需要单面焊接,双面成型。 4)非铝结构与铝合金结构的节点处理 为避免非铝结构与铝合金结构之间的电化腐蚀,舵机和轴支架处的结构形式处理与常规船舶不同,设备与船体之间通过另外的铝合金结构过渡,船体仅与铝合金结构焊接。铝合金结构与设备之间采用环氧浇筑、钢铝复合材料等特殊处理。

“海巡 01052”轮自 2020 年 2 月 12 日交付浦东海事局以来,在南槽航道水域的水上巡航执法、通航秩序检查工作中发挥了重要作用。

从总体性能角度而言,该型巡逻船综合性能较好,操纵灵活,快速性突出,稳性、抗风力、耐波性、续航力等船舶指标满足海事监管和应急处置工作要求。实际使用时,该船的顺水速度最大可以达到 32 节左右,逆水速度最大可达到 27 节左右,快速性能表现良好。在巡逻执法过程中,会出现一定的横摇、纵摇,但在高速时,幅度会减轻,船首底部抨击声音明显,船头甲板无上浪情况,船速出现降低,晕船不适情况较少。操纵性能良好,车舵配合使用可以达到良好的效果。

该船具有广阔的应用市场。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七 O 八研究所 上海海事局 江苏兴业船艇有限公司的数余名专家组成。项目组研制的30 米级新型铝合金巡逻船“海巡 01052”采用全铝合金焊接结构,深V 型船首,采用双高速柴油机、双定距桨、双舵方式推进,快速反应能力突出,最大航速可达 30.1kn,且具有良好的抗风性能和耐波性,可用于海事巡逻和应急搜救,能满足海事系统全方位覆盖和全天候运行的监管需求。投入使用后,由于本船的操控性能和巡航速度优势明显,较好地补充了现有巡逻船艇的不足,它的研制成功是项目组发扬自主创新精神,赶超世界先进技术的又一成果。 “海巡 01052”轮是国内首艘自主设计建造的 30 米级全铝合金高速巡逻船。拥有完全自主知识产权。已申请并授权实用新型专利 9 件,发表论文 2 篇。

海事船舶是依法行使海事监管职责,保障人命财产安全的重要工具之一,是实施现代化管理手段的举措之一,上海海事局建造 30 米级新型铝合金巡逻船具备以下效益。

长江上海段及长江口水域是江海船舶的必由之地,也是上海港面向世界的门户,长江上海段水域及长江口水域内发生的任何事件都应引起高度重视,使上走向世界的通道更畅通,水域环境更清洁。作为执法保障的重要装备,30 米级巡逻船的各项性能、技术水平、船容船貌及服务水平都有利于海事系统形象的维持。

30 米级新型铝合金巡逻船投入使用后将进一步提升长江上海段水域的监管力量,对维护辖区安全形势的稳定,促进地方经济发展,产生良好的社会效益。

30 米级新型铝合金巡逻船较现有的老龄巡逻船比较,操纵和机动性能好,抗风等级高,快速反应能力强,能增强长江口深水航道中的现场组织救助与巡航监管力量,使网管化管理更深入、更扎实,体现了全方位的覆盖以及以人为本的管理理念。

30 米级新型铝合金巡逻船“海巡 01052”由 708 所为上海海事局研发设计,江苏兴业船艇有限公司建造。该船采用全铝合金焊接结构,深V 型船首,采用双高速柴油机、双定距桨、双舵方式推进,快速反应能力突出,最大航速可达 30.1kn,且具有良好的抗风性能和耐波性,可用于海事巡逻和应急搜救,能满足海事系统全方位覆盖和全天候运行的监管需求。投入使用后,由于本船的操控性能和巡航速度优势明显,较好地补充了现有巡逻船艇的不足,以上海浦东海事局辖区约 60 公里岸线长度,全速巡航 1 小时可全覆盖。本船的开发建造,丰富了海事系统30 米级巡逻船的船型系列,满足海事系统提质增效升级的发展要求,也是铝合金材质船艇在海事巡逻船艇装备建造配置中的一次成功应用。此为该成果的重要转化方向。