某小型高速巡逻艇总体设计

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1、某小型高速巡逻艇总体设计　　（海军驻上海地区舰炮系统军事代表室，上海200135）　　摘要：本文介绍了某小型高速巡逻艇的总体设计过程，重点从艇的主尺度、线型、总布置及外形、结构设计以及船机桨匹配性方面进行了详细论述，为类似船型设计提供一些参考经验。　　关键词：船型优化、船机桨匹配、结构设计　　中图分类号：U662.2文献标识码：A　　1前言　　该艇是一型出口型交通巡逻艇，主要用于出口某国海岸交通运输、巡逻警戒任务。目前已出口交付多艘，获得了用户的一致好评。　　2主尺度设计　　2.1艇长　　本艇设计傅氏数Fr～0.65，属于高速船范畴，增加艇长，可有效改善阻

2、力，因此在满足设计任务书要求的前提下，兼顾总体布置的基础上，尽量增加艇长。　　2.2型宽　　型宽在一定航速下，型宽小的艇快速性能明显优于型宽大的艇。该艇的型宽设计首先以满足机舱布置和稳性（该艇稳性要求按近海航区校核）为前提，尽量选择小型宽来改善阻力性能，同时控制宽吃水比，改善横摇性能。　　2.3型深　　型深对稳性及适航性有较大影响，该艇型深在满足稳性和底舱布置的前提下，在艇中前部设计有400mm的半升高甲板，有效改善了首部甲板上浪以及主船体舱室布置空间。　　2.4排水量　　该艇排水量小，航速性能受排水量变化异常敏感，因此控制重量是该艇设计中一个首要问题，本

3、着“以轻代重、件件不漏、设备从简”的原则，开展艇的设计建造工作。　　该艇最终确定的主要参数如下：　　总长：26.80m；　　型宽：4.40m；　　型深：2.50m；　　设计排水量：～55t；　　设计航速：19.5kn；　　续航力：700nmile/17kn；　　航区：沿海航区。　　3线型设计　　3.1艇型　　该艇拟采用高速圆舭船型，以提升阻力性能。　　3.2尾型　　高速圆舭艇一般采用方尾，方尾能使水流平直有力地脱离船体，减少水流弯曲，降低能量损失；同时尾板相对宽度（尾板宽度/型宽）b/B也是影响高速排水型艇的阻力性能参数之一，b/B值过小，会导致艇剩余阻力

4、系数Cr增大。项目组采用CFD方法对b/B对艇阻力性能影响进行了分析，一定范围内的b/B对艇阻力性能并不“敏感”。b/B在65%，航速低于14kn时的阻力性能最佳；当b/B在75%，航速大于14kn时的阻力性能更佳，最终b/B确定为75%。　　3.3浮心位置　　对于该型高速圆舭艇来说，浮心纵向位置LCB在船舯后（1～5）%均是合适的。项目组采用CFD方法对LCB位置对艇阻力性能影响进行了分析，LCB在舯后3%，航速大于18kn阻力性能更佳。该艇最终LCB确定为舯后3%。　　3.4线型　　综合前面线型优化的研究结果，该艇线型在母型船基础上进行了适应性修改，修

5、改后的横剖面线型图图1所示：　　（1）排水量长度系数C△　　排水量长度系数C△=△/（0.1L）3，该系数是影响剩余阻力的重要参数，在一定傅氏数Fr下，剩余阻力直接与C△成正比关系。如增加C△值，则艇体粗短，兴波阻力增大。可见在既定艇长条件下，重量控制得越好，阻力性能越佳。该艇C△=3.52。在瑞典SSPA圆舭艇C△=1.96～4.63[1]范围之内，比较合理。　　（2）方形系数Cb　　通常圆舭艇的Cb比较小，主要是力争艇体瘦削，减少剩余阻力。但Cb过小，将导致B/T减小，湿面积增加，影响阻力性能。故在合理选定排水量长度系数的基础上，适中选择Cb=0.42

6、。　　（3）棱形系数Cp　　该系数是影响快艇性能的重要参数之一。该艇前体处于较强的兴波区，同时方尾本身又需要较大的排水体积，所以要求艇体两端适度半满，以改善快速性和耐波性。针对该艇航速，棱形系数一般推荐值在0.62-0.65范围，该艇取Cp=0.643，亦属合理。　　4总布置及外部造型　　该艇总布置原则：充分利用有限空间、合理布置、通风采光好、使用功能与造型协调统一。船体舱室的划分布置，除了满足结构强度及不沉性之外，还要保证艇良好的浮态。内部装修要求简洁明快，色彩满足船东有关要求，家具摆设紧凑适用，驾驶室视野开阔，保证为船员提供一个舒适的工作、休息环境。　

7、　在外观设计上，通过对甲板室及桅杆等外形进行了优化改进，首部增加局部舷墙，使艇的整体外形更加简洁美观，具有时代感，见图2。　　5结构设计　　该艇为高速巡逻艇，在保证结构强度的前提下，尽可能减少结构重量。为节省结构重量，本艇甲板室采用铝合金结构，与钢质主船体及机舱棚的连接采用钢铝复合材进行连接。甲板室围壁及甲板采用轻型铝质搅拌摩擦焊接带筋板，在减轻结构重量的同时，又大大减少板架焊接的焊缝数量，从而很好的解决铝质薄板构件焊接变形影响甲板室美观的问题。　　为防止结构有害振动，对舵机舱、机舱区域进行了局部振动计算。根据计算，在强度满足规范要求的基础上对舵机舱区域的

8、船底纵骨及肋板结构进行加强，提高该区域结构振动固有频率与激励频率错