漓江游船变更为柳江游船的可行性分析

梁民杰

(柳州船舶检验局，广西 柳州 545001)

0 引言

近几年，柳州百里柳江景区游客数量增长较快，景区内旅游客船的需求量也在增长，现有的旅游客船数量已无法满足需求，需要增加景区内旅游客船的数量。增加旅游客船数量有两种途径：(1)新建船舶；(2)从外地购买现有船舶。新建船舶周期较长，而且造价不菲，并非是旅游公司的首选。近几年，漓江旅游客船正在进行更新改造，一些船龄比较大的船舶可能要被淘汰。一方面是柳江旅游客船需求量不断增长，另一方面是漓江旅游客船推陈出新，所以购买漓江旅游客船变更为柳江旅游客船是旅游公司不错的选择。但是，漓江旅游客船变更为柳江旅游客船存在适用规范不同的技术问题，漓江旅游客船适用规范是《漓江旅游客船法定检验规定》，而柳江旅游客船适用规范是《内河船舶法定检验技术规则》以及《钢质内河船舶建造规范》。因为适用规范的不同，使得这个项目在技术上是否可行不得而知。由此可见，研究漓江旅游客船变更为柳江旅游客船在技术上是否可行具有重大的现实意义。

1 可行性分析

经过分析研究，发现《漓江旅游客船法定检验规定》与《内河船舶法定检验技术规则》以及《钢质内河船舶建造规范》在材料与焊接、轮机、电气设备、乘客定额与舱室设备等方面要求基本一致，而在船体结构、船舶稳性、船舶干舷、船舶设备等方面要求则不尽相同，下面重点对船体结构、船舶稳性、船舶干舷、船舶设备这几方面进行分析研究。

1.1 船体结构

1.1.1 主尺度比

表1 《漓江旅游客船法定检验规定》对主尺度比要求表

表2 《钢质内河船舶建造规范》对主尺度比要求表

从表1、表2可以看出，对于长深比L/D的要求，《漓江旅游客船法定检验规定》高于《钢质内河船舶建造规范》；对于宽深比B/D的要求，《漓江旅游客船法定检验规定》低于《钢质内河船舶建造规范》。所以漓江旅游客船变更为柳江旅游客船应主要考虑宽深比B/D是否满足要求。据了解，漓江旅游客船大多为半舱型自航船，宽深比B/D大多在5.0到5.5之间，显然并不满足《钢质内河船舶建造规范》的要求。按照《钢质内河船舶建造规范》的规定，如果主尺度比不满足要求，则应该对船体结构进行有限元计算分析，所以漓江旅游客船船体结构有限元计算分析是否满足要求决定了其能否变更为柳江旅游客船。

下面对一艘典型的漓江旅游客船船体结构进行有限元计算分析(见图1、图2、表3)：

该船主要参数：总长31.00 m，垂线间长26.50 m，型宽5.30 m，型深1.00 m，吃水0.53 m，乘客定额98人。

图1 旅客就坐于坐席工况应力分布云图

图2 旅客就坐于坐席工况变形分布云图

构件名称应力种类许用应力[σ](MPa)实际最大应力σmax(MPa)σmax[σ]σl14431.30.22甲板板σe1791090.61τ8017.40.22σl1441040.72甲板纵桁σe17942.70.24τ8022.20.28σz16878.40.47σe19256.70.30强横梁τ1057.950.08σz17652.10.30σl14431.30.22船底板及舷侧板σe1791090.61τ80120.15σl14417.30.12船底龙骨σe1791090.61τ8012.20.15σz168770.46σe19248.30.25实肋板、强肋骨τ10510.90.10σz17652.20.30横舱壁σe19239.80.21τ1055.530.05甲板横梁σz17632.70.19舷侧普通肋骨σz17625.50.14横舱壁扶强材σz17648.10.27支柱σz17625.30.14σl14463.30.44主甲板以上甲板室σe17964.90.36τ8010.50.13主甲板以上甲板室骨材σz17674.20.42

根据计算结果可以看出来，该船通过有限元计算，旅客就坐于坐席工况各结构构件的应力水平均满足结构许用应力要求，且还有较大余量，满足规范要求。全船最大变形的仅18.9 mm，相对于全船而言，结构变形也可满足要求。由此可见，对于大多数漓江旅游客船，虽然其主尺度比不满足《钢质内河船舶建造规范》的要求，但其结构强度还是满足要求的。

1.1.2 结构规范计算

《漓江旅游客船法定检验规定》与《钢质内河船舶建造规范》在结构规范计算方面的要求是有区别的。考虑到漓江水深较浅，漓江旅游客船的吃水都比较小，船舶受到的舷外水压力是比较小的，所以船舶航行水域由漓江变更为柳江，其舷侧骨架结构强度还是满足要求的。另外，由于客船甲板承受的载荷较小，所以甲板骨架结构强度也可以满足要求。唯一可能不满足要求的就是船底骨架，下面重点对船底骨架进行分析。

1.1.2.1 船底板

《钢质内河船舶建造规范》要求船底板厚度t按下列二式计算，取大者：

t=a(αL+βs+γ)mm

(1)

t=4.8s(d+r)1/2 mm

(2)

《漓江旅游客船法定检验规定》对船底板厚度要求是≥3 mm。

由于漓江旅游客船吃水d较小，而且柳江属于C级航区，半波高r较小，所以按式(2)算出的t较小，船底板厚度t一般由式(1)计算得出。漓江旅游客船变更为柳江旅游客船，其船底板厚度是否满足要求，取决于按式(1)算出的t是否≤3 mm，即：

a(αL+βs+γ)≤3

(3)

按《钢质内河船舶建造规范》规定分别查出系数a、α、β、γ代入(3)式，即：0.7(0.046L+3.3×0.5+0.8)≤3，可以得出L≤39.91 m。

也就是说，只要漓江旅游客船船长L≤39.91 m，变更为柳江旅游客船后，其船底板厚度是可以满足要求的。而《漓江旅游客船法定检验规定》规定漓江旅游客船船长≤30 m，所以漓江旅游客船变更为柳江旅游客船，其船底板厚度是可以满足要求的。

1.1.2.2 实肋板、龙骨

《钢质内河船舶建造规范》要求实肋板、龙骨剖面模数W1应不小于按下式计算所得之值：W1=Ks(fd+r)l2。

《漓江旅游客船法定检验规定》要求实肋板、龙骨剖面模数W2应不小于按下式计算所得之值：W2=Ksdl2+10。

漓江旅游客船变更为柳江旅游客船，其实肋板、龙骨是否满足要求，取决于W1是否≤W2，即：Ks(fd+r)l2≤Ksdl2+10。

按《钢质内河船舶建造规范》规定货舱外f值取1，则：rl2≤10。

C级航区半波高r取0.25，则：0.25l2≤10，可以得出l≤6.33 m。

由于实肋板跨距l一般取船宽，也就是说，只要漓江旅游客船船宽≤6.33 m，变更为柳江旅游客船后，其实肋板、龙骨结构强度是可以满足要求的。

1.1.3 舱壁布置

《钢质内河船舶建造规范》对舱壁布置要求如下：防撞舱壁一般设置在距首垂线0.05 L～0.1 L范围内。尾尖舱舱壁一般应设置在距尾垂线0.1 L范围内。客船干舷甲板下相邻水密横舱壁的间距l应不大于下式计算所得之值：

l=0.75(1-d/D)Lm

当l>6D时，取l=6D；当l<0.15 L时，取l=0.15 L。

《漓江旅游客船法定检验规定》对舱壁布置要求如下：船舶防撞舱壁距首垂线的距离应≤3.0 m。在尾部也应设置一道水密舱壁。横舱壁间距应不大于型深的6倍。如不能满足此项要求时，应在两横舱壁之间增设符合沿船宽方向的布置要求的支柱。

可见，在对舱壁布置要求方面，《钢质内河船舶建造规范》高于《漓江旅游客船法定检验规定》。所以，漓江旅游客船变更为柳江旅游客船，应特别注意其舱壁布置是否满足要求。

1.2 船舶稳性

《内河船舶法定检验技术规则》规定风压稳性衡准数Kf应符合下式：

Kf=Mq/Mf≥1或Kf=lq/lf≥1

《漓江旅游客船法定检验规定》规定风压稳性衡准数Kf应符合下式：

Kf=Mq/(Mf+Mw)≥1或Kf=lq/(lf+lw)≥1

《漓江旅游客船法定检验规定》不仅考虑风压倾侧力矩Mf或力臂lf，还考虑水流倾侧力矩Mw或力臂lw。可见，在对风压稳性衡准数Kf要求方面，《漓江旅游客船法定检验规定》高于《内河船舶法定检验技术规则》。但是《内河船舶法定检验技术规则》要求核算突风稳性衡准数Kf0，而《漓江旅游客船法定检验规定》却不要求。可见，在对突风稳性衡准数Kf0要求方面，《内河船舶法定检验技术规则》高于《漓江旅游客船法定检验规定》。

经过分析研究发现漓江旅游客船的船型特点对稳性是有利的：

(1)船宽相对较宽。受漓江航道条件限制，漓江旅游客船船长和吃水相对较小，为了保证船舶有一定的排水量，只能增加船宽。增加船宽除可以有效增大船舶初稳心高度外，还对增加大倾角时的复原力臂有较大的作用。船宽增加时出水及入水楔形体积静矩也增大，因而可增加复原力臂。

(2)干舷吃水比F/T较大。受漓江航道条件限制，漓江旅游客船吃水较小，但为了保证船舶强度，型深又不能太小，所以漓江旅游客船干舷吃水比F/T相对较大。据了解，绝大多数漓江旅游客船干舷吃水比F/T均>0.85，这样的干舷吃水比在内河客船当中是相对比较大的。增加干舷吃水比F/T可增加大倾角时复原力臂，对船舶稳性是有利的。

由此可见，漓江旅游客船的船型特点对稳性是有利的。如果船舶重心不是很高，且受风面积不是很大，比如只有二层甲板的半舱型载客船舶，即使按《内河船舶法定检验技术规则》核算稳性，其稳性依然是满足要求的。但如果船舶重心较高，且受风面积较大，比如有三层甲板的甲板型载客船舶，应注意其稳性是否满足《内河船舶法定检验技术规则》的要求。

1.3 船舶干舷

《漓江旅游客船法定检验规定》与《内河船舶法定检验技术规则》在船舶干舷方面的要求还是有区别的。《漓江旅游客船法定检验规定》规定漓江旅游客船船长不得>30 m，按《内河船舶法定检验技术规则》要求，C级航区船长30 m船舶基本干舷为250 mm，加上型深、舷弧以及舱口围板对干舷的修正，计算出的最小干舷≤300 mm。受漓江航道条件限制，漓江旅游客船吃水较小，但为了保证船舶强度，型深又不能太小，所以漓江旅游客船干舷相对较大。据了解，绝大多数漓江旅游客船干舷均>400 mm。可见，漓江旅游客船变更为柳江旅游客船后，其船舶干舷是可以满足要求的。

1.4 船舶设备

《漓江旅游客船法定检验规定》与《内河船舶法定检验技术规则》在船舶设备方面的要求是有些区别的。比如《漓江旅游客船法定检验规定》规定船员和旅客每人应配备1件救生衣，应按乘客定额人数的5%增配儿童救生衣。而《内河船舶法定检验技术规则》规定除船员和旅客每人应配备1件救生衣外，还应增备不少于船上乘客总数5%的救生衣，应按乘客定额人数的10%增配儿童救生衣。此外，在消防设备、信号设备配备等方面的要求也有所不同。漓江旅游客船变更为柳江旅游客船后，应注意增配相关船舶设备。

2 结语

对于大多数漓江旅游客船，变更为柳江旅游客船后，其技术状况是可以满足要求的，但对于某些漓江旅游客船，比如船宽较大、重心较高、受风面积较大的船舶，应注意其是否满足要求。此外，应注意船舶舱壁布置是否满足要求，还应注意增配相关船舶设备。

[1]中华人民共和国海事局.内河船舶法定检验技术规则[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]中国船级社.钢质内河船舶建造规范[M].北京：人民交通出版社，2016.

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[4]冯恩德，席龙飞.船舶设计原理[M].大连：大连海运学院出版社，1990.

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[6]龙 凯，贾长治，李宝峰.Patran2010与Nastran2010有限元分析从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2011.