33.2m双甲板拖网渔船船体结构设计与问题探究
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摘 要：文章对一艘33.2m双甲板拖网渔船的船体结构连续性、上层建筑结构、龙门以及附件结构进行优化设计，从而提升双甲板拖网渔船的节能性和安全性能。
关键词：拖网渔船;双甲板;结构设计
中图分类号：U674.95 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）05-0098-02
Abstract： This paper optimizes the hull structure continuity， superstructure， gantry and accessory structure of a 33.2m double-deck trawler， so as to improve the energy saving and safety performance of the double-deck trawler.
Keywords： trawler; double deck; structural design
目前我国的双甲板拖网渔船大多数是由近海的渔船经过改造而成，此类双甲板拖网渔船的能耗普遍较高，直接降低了船东的效益。急需我国对现有的双甲板拖网渔船进行优化改造，从而实现渔船的节能降耗，以及远洋渔业资源的获取能力。本文将对一艘33.2m双甲板拖网渔船进行优化改造，优化设计过程中，充分听取了船东要求，然后对该艘渔船各个部分进行优化，降低了渔船自重，达到节能目的。同时通过对附件结构优化设计，最大程度提升渔船的安全性能。
1 双甲板远洋拖网渔船船型结构
该33.2m双甲板拖网渔船优化改造的纵剖面图如图1所示。该船下甲板下设5道水密横舱壁和2道中纵壁，分隔出艏艉4个燃油舱，即艏淡水舱、机舱、冷藏舱和空舱。舵机舱、加工区、居住区锚链舱和1个冷藏舱设于主甲板下。主甲板后部设有门型起重桅，起重量为50kN，采用高强度钢制造以减小质量。主甲板尾部设有艉门架，用于拖网作业。一层甲板室左舷延伸至舷侧，右舷留外走道，其上设驾驶室。
船体结构的基本设计保证了构件的连续性，设有方便的通孔以便于建造施工及后期维修保养。结构设计在满足规范强度的基础上对靠泊碰撞部位结构、艏艉及滑道部位结构、甲板机械和起重设备部位结构进行局部加强，有效增强了刚度和防撞强度。
2 船体结构设计优化
（1）船体结构连续性优化。加工间甲板纵桁的布置利用了冻结间纵壁，尽可能均布甲板纵桁和强横梁，采用强横梁支撑纵桁直接计算，降低了腹板高度，给加工间腾出了高度空间。强横梁与强肋骨形成环框架，尽可能做到与下甲板强框架对应，冷藏舱的支柱上下甲板位置对齐，使得甲板上的载荷很好地传递到船底。冻结间纵壁直接采用不锈钢板代替先前的不锈钢钢板贴面，减轻了质量，简化了工艺。机舱底前部的污油水舱采用斜面过渡到基座纵桁，既保证了纵桁作为主要船底构件的连续性，又保证了双层底到纵桁的面板过渡，同时简化了施工。此外，将双层底旁纵桁与水密旁桁材拉开距离，使得底部结构做到尽可能均布，从而达到基座纵桁、旁桁材、舭纵桁及舷侧纵桁最大程度均分载荷。目前我国的双甲板拖网渔船大多数是由近海的渔船经过改造而成，此类双甲板拖网渔船的能耗普遍较高，直接降低了船东的效益。急需我国对现有的双甲板拖网渔船进行优化改造，从而降低渔船的节能降耗，以及远洋渔业资源的获取能力。本文将对一艘33.2m双甲板拖网渔船进行优化改造，优化设计过程中，充分听取了船东要求，然后对该艘渔船各个部分进行优化，降低了渔船自重，达到节能目的。同时通过对附件结构优化设计，最大程度提升渔船的安全性能。该船由柴油机推进，辅机基座可以在主船体结构完成后根据实物现场进行设置，既简化了送审设计，又不会因船东临时更换机器影响到主体结构。该船舷侧纵桁为加强结构。在机舱和艏双层底以前部位加设舭纵桁，既起到双层底过渡的作用，又加强了舭部结构，减少振动和碰撞影响。
（2）上层建筑结构优化。调整上层建筑居住舱室的布置，提高居住舒适度。结构借助围壁，省去了纵桁和强横梁的设置，为层高挤出了高度。右舷腾出过道，方便渔民作业通行。驾驶室设置两道强纵桁，扶强材对齐上下舱壁，使力能很好地传递。
（3）龙门架ANSYS结构优化。龙门架是渔船装卸重物的必要工具，改造的双甲板拖网渔船为了方便夜间装卸货物，在龙门的左右架柱安装有夜灯。顶横梁装有5副滑车可供起重货物，龙门架的具体参数如表1所示。
本文通过采用ANSYS有限元软件对双甲板拖网渔船的龙门架结构进行优化分析，首先采用Pro-e软件建立起龙门架三维结构模型，待改造的龙门架三维模型如图2所示。然后在将创建的三維模型导入ANSYS有限元软件中进行网格划分和分析。本文主要是通过对龙门架材料的屈服强度、应力等方面进行模拟分析，将原有的龙门架结构与改造后结构进行对比分析。目前我国的双甲板拖网渔船大多数是由近海的渔船经过改造而成，此类双甲板拖网渔船的能耗普遍较高，直接降低了船东的效益。急需我国对现有的双甲板拖网渔船进行优化改造，从而实现渔船的节能降耗，以及远洋渔业资源的获取能力。本文将对一艘33.2m双甲板拖网渔船进行优化改造，优化设计过程中，充分听取了船东要求，然后对该艘渔船各个部分进行优化，降低了渔船自重，达到节能目的。同时通过对附件结构优化设计，最大程度提升渔船的安全性能。
根据表1的龙门架结构和材料参数，可以对龙门架的应力、位移等参数进行计算，最终通过模拟仿真获得的龙门架结构的等效应力分布如图3所示，改造后的龙门架结构的最大等效应力、安全系数分别为72.43MPa和1.8，由此可见，优化改造后的龙门架结构满足设计要求。
为了分析优化改造后的龙门架结构性能，本文对该双甲板拖网渔船原有的龙门架结构进行了有限元分析，其分析结果如图4所示。通过计算可得到最大等效应力为102.38MPa，安全系数为1.6。 由此可見，经过优化改造后，该双甲板拖网渔船的龙门架结构能够大幅度减小材料的应力，从而提升船体的安全性。此外，改造后龙门架的重量也由原来的5.919t降至3.813t，大幅度的降低了钢材的使用，降低船体重量，有利于减少船的能耗。目前我国的双甲板拖网渔船大多数是由近海的渔船经过改造而成，此类双甲板拖网渔船的能耗普遍较高，直接降低了船东的效益。急需我国对现有的双甲板拖网渔船进行优化改造，从而降低渔船的节能降耗，以及远洋渔业资源的获取能力。本文将对一艘33.2m双甲板拖网渔船进行优化改造，优化设计过程中，充分听取了船东要求，然后对该艘渔船各个部分进行优化，降低了渔船自重，达到节能目的。同时通过对附件结构优化设计，最大程度提升渔船的安全性能。
3 附体结构优化
（1）采用加厚钢板作为球鼻的材料，使其结构得到加强，同时为防止船体在抛锚或靠岸时导致球鼻的磨损，在球鼻的中心位置焊接半剖圆钢，同时在两侧焊接3道半圆钢，全方位对球鼻进行保护。（2）为了方便作业人员的捕鱼、抛锚、靠岸等作业，舷墙板和肘板使用的厚度都相同，同时船体上采用的隔档肘板换成折边面板，这样可以有效地提升船体甲板宽度，增加船员的作业空间，同时为了确保作业人员的人身安全，多有的面板都安装护栏。（3）该双甲板拖网渔船在护舷处安装有碰垫16只、碰球2只，但是由于使用时间较长，碰垫和碰球有部分丢失，使得护舷失去保护，从而出现被撞的问题。为了解决这个问题，将护舷的中心进行加隔板，同时对安装的碰垫和碰球进行加固。
4 结束语
双甲板拖网渔船作为远洋船只，其安全性和节能性对于船东的影响非常大，但是目前许多船东为了降低成本，采用近海渔船改造成双甲板拖网渔船，其能耗较高，严重影响了远洋渔业的效益。本文通过对现有的一艘双甲板拖网渔船进行优化改造，经过优化设计后，该船只无论是在能耗，还是在安全性能方面都有了明显改善。
参考文献：
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[2]金娇辉.双甲板远洋拖网渔船结构优化设计总结[C].2014年中国水产学会学术年会，2014.
[3]毕跃文.RC869型远洋拖网渔船的设计[J].渔业现代化，2011，38（1）：50-54.
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