渔船刀型龙骨的应用分析

2014-06-27，，，

船海工程 2014年2期

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(1.大连海洋大学航海与船舶工程学院 ,大连 116023；2.辽宁渔业船舶检验局,大连 116013)

近几年来，刀型龙骨结构被越来越广泛地应用于渔船和其他中小型船舶的底部结构上，并且在应用上有取代传统的箱型龙骨的趋势。但是船舶的设计者、建造者、使用者和维护者对这种结构褒贬不一。为此，基于实际设计和建造实践，对这种龙骨结构的优缺点进行分析。

1 传统龙骨结构及其特征

龙骨结构是船体最主要的结构之一，在船体艏部与艏柱结构相连接，在艉部与艉柱结构相连接，共同构成船体的“脊梁”[1]。现代造船中，大多数船体采用平板龙骨的结构形式，其与中底桁或中内龙骨共同构成底部纵向强结构，它是船体抵抗总纵弯曲的主要结构部件之一。一般来说，平板龙骨比其邻近的船底板厚1～2 mm，其宽度需满足规范规定的最小值[2～3]。

对于渔船，出于实际需要一般在平板龙骨板外侧还设置箱型龙骨，或称作方龙骨。箱型龙骨位于船底中央，沿船长方向布置，由钢板焊接构成，其横剖面呈矩形。一般是在艉部艉柱之前的位置，箱型龙骨高度最高，向艏部逐渐减小，并终止于艏部某强肋位或舱壁结构位置之处。图1、图2为渔船常用的箱型龙骨结构形式。

箱型龙骨的主要功能包括以下几个方面。

1)箱型龙骨内部要设置固定压载，压载材料一般采用水泥，用于降低渔船重心，保证渔船对稳性的特殊要求，调节船舶纵倾姿态等[4～5]。

图1 箱型龙骨舯纵剖面示意

图2 箱型龙骨横剖面示意

2)当渔船发生坐滩、搁浅、触礁等事故，以及需要进坞维护保养时，箱型龙骨起到保护主船体的作用。

3)由于渔船经常在恶劣天气或海况条件下航行或作业，箱型龙骨还能与舭龙骨一起，起到减小横摇幅度，改善船舶耐波性的作用。由于箱型龙骨的艉部高度较大，从而提供了较大的艉部侧面积，对改善航行稳定性和增大艉框高度有利。

但是在渔船使用和维护中，箱型龙骨的一些不足之处比较突出，主要包括以下几个方面。

1)龙骨内部的压载水泥随着使用时间的增加，以及船体出现腐蚀现象，容易出现压载块脱落。

2)在建造和使用过程中，箱龙骨内部容易出现海水渗漏，且不易处理，海水积存加剧了船体腐蚀，有可能导致龙骨处船体漏水，从而缩短使用寿命。从船主和维修厂反馈的意见来看，此类问题比较严重，值得认真思考并采取改进措施。

3)箱型龙骨宽度厚，体积大，使上坞坐墩受到影响，造成诸多不便。

2 刀形龙骨结构及其特征

针对箱型龙骨的不足之处，一些现代远洋渔船转而采用刀型龙骨的结构形式。刀型龙骨早在20世纪50年代在我国就有应用。而在七八十年代，我国陆续从国外买入一些二手渔船，包括日本、韩国等国家，其中很多采用刀型龙骨，说明在国外应用也较为普遍。近几年以来，这种龙骨结构形式逐渐再获新生，并被赋予一些新颖的特征，在我国北方地区的远洋渔船设计中经常被采用。

现代渔船的刀型龙骨和箱型龙骨一样，也是沿船长方向布置在船底中线处，它突出于平板龙骨之外，一般由两块厚扁钢并排焊接构成。图3是一艘新设计的远洋渔船所采用的刀型龙骨结构的示意图，从图中可以看到，刀形龙骨由两块厚钢板组成，每块钢板厚度约为25～40 mm，刀形龙骨总厚度在50～80 mm之间，高度与箱型龙骨高度略同。刀形龙骨的厚钢板之间的并排焊接处，以及钢板与船体之间，均采用连续焊接方式，焊接前开V形坡口。

图3 刀型龙骨横剖面示意

沿船长方向，刀形龙骨的布置与箱型龙骨基本相似。但应注意，它与艉框架的连接应采用光顺的过渡的形式，见图4。这样不仅能有效地发挥主要功能，而且可以起到增加总纵强度，改善艉部伴流场从而提高推进效率，增大横摇阻尼等作用。

图4 刀型龙骨艉部过渡结构示意

3 刀形龙骨的主要优势分析

采用刀型龙骨结构，主要是为了克服箱型龙骨的不足之处，即防止海水渗透到龙骨结构内部，保护主船体不发生腐烂现象，并从而延长维修周期和使用寿命等。根据对大连地区几个主要渔船修造厂的访问表明，采用刀形龙骨结构的渔船，几乎没有针对龙骨结构维护的记录，除清除污底，重新喷涂表面防污漆外，无需考虑对结构部件的更换和修补，使总体维修保养费用和时间大大减少。大连湾船厂内几艘报废的渔船，箱型龙骨结构锈蚀腐烂都很严重，而一艘较小的采用刀龙骨的渔船，龙骨结构几乎完好无损。充分证实了刀形龙骨结构的这一主要优势。

刀形龙骨与箱型龙骨相比，结构高度增加，使船体侧投影面积增大，有利于增加横摇阻尼，使风浪中横摇幅值减小。37.98 m艉滑道拖网渔船模型的横摇试验记录表明，在波长为2～12 m的规则波中，刀形龙骨与箱型龙骨相比，横摇幅值均有所下降，下降数值为0.5°～1.2°。此外，刀形龙骨结构狭窄，对船体艉部流场影响较小，使船后伴流场趋于均匀，有利于提高推进效率。针对上述模型标称伴流试验结果分析可知，伴流场的不均匀性趋于改善。强度计算分析还表明，采用刀形龙骨对总纵强度影响不大，不会造成强度损失。显然，刀形龙骨具有箱型龙骨的主要优点，诸如降低重心保证稳性，保护主船体，增加横摇阻尼改善耐波性能等。另一个较突出优点是结构简单，制造难度较低，节省工时，缩短建造时间，并且在渔船使用过程中可维护性好。

刀型龙骨结构的最主要不利因素是，用钢材代替水泥作为固定压载材料，造成钢材使用量增大，使建造成本有所提高。例如，对于40 m级的远洋渔船，刀型龙骨钢材使用量是采用箱型龙骨时的2.0～2.5倍，大约需多用6.5 t钢材。若钢材价格按4 000元/t计算，可能增加2.6万元左右的材料成本。许多渔船业主，尤其是小型渔船业主，从经济角度考虑不太愿意接受。