廖慧清

(江西省高等級(jí)航道事務(wù)中心,江西 南昌 330038)

0 引言

2006年交通運(yùn)輸部發(fā)布的《全國(guó)內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》確定了到2010年和2020年我國(guó)內(nèi)河船舶實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的發(fā)展目標(biāo),船舶標(biāo)準(zhǔn)化已成為船舶技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。

江西省內(nèi)河航道發(fā)展條件優(yōu)越,全省擁有通航河流或航線101條,航道通航里程5 716 km,位居全國(guó)第8位。作為交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)試點(diǎn)省份,江西省交通運(yùn)輸廳制定印發(fā)了《“三大攻堅(jiān)行動(dòng)、三大提升工程”落實(shí)細(xì)則》和《加快水運(yùn)改革發(fā)展實(shí)施意見(jiàn)》,結(jié)合江西水運(yùn)發(fā)展實(shí)際,提出了江西發(fā)展智能航運(yùn)的總體戰(zhàn)略定位,發(fā)展目標(biāo)包含五大核心要素的發(fā)展方向和實(shí)施路徑。根據(jù)《推進(jìn)贛鄱黃金水道智能航運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展試點(diǎn)工作方案》《贛鄱黃金水道智能航運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展試點(diǎn)工作實(shí)施方案》《江西智能航運(yùn)發(fā)展五年行動(dòng)計(jì)劃》,研究確定了一批試點(diǎn)示范項(xiàng)目。為適應(yīng)江西贛江、信江三級(jí)航道全線貫通面臨的新形勢(shì)、新要求,進(jìn)一步提升高等級(jí)航道管養(yǎng)水平,并更好地完成《江西省水運(yùn)改革發(fā)展工作要點(diǎn)》任務(wù)和要求,加速推進(jìn)水運(yùn)裝備設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化,有必要開(kāi)展江西省航道工作用艇船型的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化研究,形成適用于江西航道工作特點(diǎn)的功能型船型設(shè)計(jì)成果,為航道養(yǎng)護(hù)精細(xì)化管理打下堅(jiān)實(shí)船艇裝備基礎(chǔ)。

因此,本文基于江西省航道工作艇現(xiàn)狀,對(duì)江西航道主要船型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化技術(shù)研究,為實(shí)現(xiàn)交通公務(wù)船艇智能化、標(biāo)準(zhǔn)化提供船艇建設(shè)方案。

1 航道工作用艇標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)現(xiàn)狀分析

江西省航道船艇的配備一般由所在單位主管部門根據(jù)需求結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平設(shè)計(jì)和建造,因此船型不一,缺乏指導(dǎo)性的建造統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。此外,江西省航道工作船艇老化,普遍船齡偏大,嚴(yán)重制約了航道日常維護(hù)工作的順利開(kāi)展。尤其是航道管養(yǎng)的主力船型,原有船型較小,起吊能力差;航道快艇是汽油舷外機(jī),水上加油不方便,存在嚴(yán)重安全隱患,已經(jīng)不能適應(yīng)高等級(jí)航道的日常管理、航標(biāo)維護(hù)的新要求。隨著航道等級(jí)的提升,航標(biāo)設(shè)施的大小和重量將面臨較大提升,目前的許多航標(biāo)艇不適合高等級(jí)航道航標(biāo)維護(hù)精細(xì)化管理工作要求。

近年來(lái),擁有內(nèi)河通航水系的省份紛紛投入巨資整治和提升航道等級(jí),提高內(nèi)河水運(yùn)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的份額[1]。現(xiàn)階段,江西省在內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)工作方面雖取得了一定的成果,但是仍存在以下幾個(gè)方面的不足:

(1)過(guò)去對(duì)發(fā)展內(nèi)河水運(yùn)的重視程度不高,資金投入不足,造成內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展嚴(yán)重滯后,而內(nèi)河航道和港口基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)薄弱,這也嚴(yán)重制約了全省內(nèi)河船舶標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。

(2)航道工作船艇建造年限參差不齊,船舶類型多樣,功能定位不明確,給船舶的維護(hù)保養(yǎng)和人員培訓(xùn)帶來(lái)很大的不便。

(3)目前內(nèi)河高等級(jí)航道少,船舶標(biāo)準(zhǔn)化程度低,船型與航道、船閘的協(xié)調(diào)性相對(duì)較弱,特別是隨著江西省公路交通大發(fā)展的趨勢(shì),跨河橋梁日益增多,船型與跨河橋梁的協(xié)調(diào)急待加強(qiáng)。

做好各類型航道維護(hù)船艇的供應(yīng)保障工作,是實(shí)現(xiàn)全省航道的綠色發(fā)展、低碳交通、保航暢通的重要基礎(chǔ)。因此,根據(jù)目前江西省內(nèi)河航道現(xiàn)狀,結(jié)合江西省內(nèi)河航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),發(fā)展高等級(jí)航道,對(duì)航道工作用艇的主要船型開(kāi)展江西航道工作用艇標(biāo)準(zhǔn)化系列化技術(shù)研究已是當(dāng)務(wù)之急。

2 內(nèi)河航道工作用艇研究?jī)?nèi)容

江西省內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化需要結(jié)合全省現(xiàn)有航道通航能力、本地港口實(shí)際情況進(jìn)行綜合研究,制訂符合全省航道的船型主尺度系列標(biāo)準(zhǔn),最大限度地提高內(nèi)河航道的通航能力。但船型標(biāo)準(zhǔn)化涉及面廣、情況復(fù)雜,不僅是技術(shù)上的問(wèn)題,更是管理上的問(wèn)題,要從標(biāo)準(zhǔn)船型研發(fā)、新建非標(biāo)準(zhǔn)船型的限制、落后船型淘汰等方面統(tǒng)籌推進(jìn)。本文結(jié)合江西省內(nèi)河航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),從江西省內(nèi)河航道日常管養(yǎng)出發(fā),分別對(duì)航道巡查船、航標(biāo)工作船、航道測(cè)量船、航道工作躉船和船閘工作船5種主要船型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化研究,見(jiàn)表1。根據(jù)江西省航道工作用艇需求,從總體布置、船舶尺度、線型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備比對(duì)對(duì)江西省航道工作用艇進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究,提出滿足實(shí)際需求的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化船型。

表1 內(nèi)河航道工作用艇分類、用途及特點(diǎn)

3 內(nèi)河航道工作用艇研究技術(shù)路線

內(nèi)河航道工作用艇研究技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1 研究技術(shù)路線

3.1 船型分類及配置

3.1.1 調(diào)查研究和搜集資料

深入調(diào)查研究,全面收集資料,是做好新船型研發(fā)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)省內(nèi)外兄弟單位航道管理、養(yǎng)護(hù)船艇的調(diào)研工作,同時(shí)搜集了解國(guó)內(nèi)外航道管理、養(yǎng)護(hù)船艇研究的新進(jìn)展、新成果,為新船型的研究提供詳實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

3.1.2 新型船標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究

標(biāo)準(zhǔn)化新船型的研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要通過(guò)綜合研究。新型船設(shè)計(jì)主要從總體、結(jié)構(gòu)、輪機(jī)、電氣、經(jīng)濟(jì)技術(shù)5個(gè)部分開(kāi)展研發(fā)工作,運(yùn)用先進(jìn)的專業(yè)研發(fā)技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)船型參數(shù)、線型、總體布置、結(jié)構(gòu)、操縱性能、自動(dòng)化控制、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合優(yōu)化。

針對(duì)江西省航道船舶的現(xiàn)狀及未來(lái)船型發(fā)展趨勢(shì),采用船舶數(shù)學(xué)化建模,通過(guò)數(shù)值分析比對(duì)得出航道最佳船型,并以航道客觀條件綜合分析航道狀況及航行船舶特點(diǎn),研發(fā)適應(yīng)高等級(jí)航道的船型標(biāo)準(zhǔn)化尺度。

3.2 船舶力學(xué)性能分析及新材料應(yīng)用

根據(jù)船艇的總體布置,通過(guò)MAXSURF軟件進(jìn)行船體建模、穩(wěn)性分析、運(yùn)動(dòng)和阻力預(yù)測(cè)、結(jié)構(gòu)建模、結(jié)構(gòu)分析等。通過(guò)參數(shù)化的三維模型運(yùn)行,系統(tǒng)控制船舶的船體形狀,確保獲得平整的、優(yōu)化的船體外形和優(yōu)化的受力結(jié)構(gòu),獲得符合江西航道現(xiàn)實(shí)情況的理想船型[2]。研究帶筋板、減震降噪材料、綠色環(huán)保內(nèi)裝材料和輔料在標(biāo)準(zhǔn)化船舶上的應(yīng)用,結(jié)合有限元力學(xué)建模對(duì)船體結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行系統(tǒng)分析,從而使標(biāo)準(zhǔn)航道船艇在綠色環(huán)保性、輕量化、新材料應(yīng)用和節(jié)能等方面有較大改善[3-4]。

3.3 船舶機(jī)電設(shè)備優(yōu)化與集成設(shè)計(jì)

對(duì)船舶機(jī)電設(shè)備進(jìn)行模擬仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn),對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行比對(duì),從而優(yōu)選出符合標(biāo)準(zhǔn)化性能的機(jī)電設(shè)備[5]。同時(shí)運(yùn)用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)船舶安全控制。信息技術(shù)在船舶管理中的應(yīng)用,在監(jiān)控技術(shù)和監(jiān)管方式上加強(qiáng)對(duì)船舶的管理,實(shí)現(xiàn)船舶成本控制與優(yōu)化運(yùn)作。

3.4 航道工作用艇智能監(jiān)管系統(tǒng)研發(fā)

研發(fā)的航道工作用艇智能監(jiān)管系統(tǒng)主要功能如下:通過(guò)AIS實(shí)時(shí)查詢船舶的航行情況、停泊位置及航行軌跡;通過(guò)視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)查詢航道工作船內(nèi)部及周邊環(huán)境情況;通過(guò)AIS、測(cè)深儀,對(duì)規(guī)劃的航道線路進(jìn)行水深測(cè)量;通過(guò)油箱電子油位計(jì)掌握燃油消耗情況;通過(guò)對(duì)主機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控掌握船舶實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。最后利用4G/5G技術(shù),通過(guò)內(nèi)網(wǎng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶降肋\(yùn)行管理系統(tǒng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)船岸數(shù)據(jù)同步[6]的目標(biāo)。

4 航道工作用艇研究成果

4.1 研究成果

(1)確定適用于江西航道工作特點(diǎn)的5種典型功能型船型(航道巡查工作艇、航標(biāo)維護(hù)工作船、航道測(cè)量船、航道工作躉船及船閘工作用艇)。

(2)形成5種典型船的總布置圖、主要結(jié)構(gòu)圖、型線圖,并繪制外部標(biāo)識(shí)、效果圖。

(3)確定5種典型船具有良好綜合技術(shù)性能的機(jī)電設(shè)備配置。

4.2 成果形式

(1)完成《江西省航道工作用艇船型標(biāo)準(zhǔn)化系列化研究》研究報(bào)告。

通過(guò)對(duì)江西航道工作用艇的功能性調(diào)研和分析,經(jīng)多方案對(duì)比提出航道巡查艇、航標(biāo)工作船、航道測(cè)量船、航道工作躉船和船閘工作船5種船型的總體配置,根據(jù)航道工作用艇配置設(shè)計(jì)一系列工作用艇,并通過(guò)三維效果圖等方法模擬實(shí)船布置效果。結(jié)合有限元力學(xué)建模對(duì)船體結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)航道船艇在環(huán)保節(jié)能、船舶輕量化方面的較大提高。研究了船舶機(jī)電設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)和船舶智能監(jiān)管系統(tǒng),運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)提升船舶監(jiān)管水平,實(shí)現(xiàn)船舶成本控制與優(yōu)化運(yùn)作。

(2)編制“江西省內(nèi)河航道工作用艇船型標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)指南”。

該指南主要內(nèi)容包括內(nèi)河航道工作用艇建設(shè)要求及標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)河航道工作用艇編制依據(jù)及適用范圍、內(nèi)河航道工作用艇著色及命名規(guī)則、內(nèi)河航道徽標(biāo)設(shè)計(jì)、內(nèi)河航道工作用艇標(biāo)準(zhǔn)化圖冊(cè)等5個(gè)方面,提出了基層航道部門一艘躉船、一艘航道巡查艇、一艘航標(biāo)工作船的配布原則,對(duì)船舶著色、船舶命名、船籍港命名和標(biāo)識(shí)進(jìn)行了規(guī)范,詳細(xì)列出了標(biāo)準(zhǔn)化5種船型的參數(shù)、圖紙。目前標(biāo)準(zhǔn)化的5種船型實(shí)船進(jìn)行了建造并已投入使用,實(shí)現(xiàn)了船體結(jié)構(gòu)和外形的最優(yōu)設(shè)計(jì),符合實(shí)際航道的使用需求,最大限度地提高了船體的性能,為同系列船型提供參考,同時(shí)降低了船艇的建造成本。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著航道工作船艇船型標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn),船舶節(jié)能設(shè)備和節(jié)能新技術(shù)的大量使用,船舶能耗明顯降低,節(jié)能降耗效果愈發(fā)明顯。江西省航道精細(xì)化管理工作效率顯著提高,無(wú)論是航道的定期巡查,還是應(yīng)對(duì)水上突發(fā)狀況、維護(hù)航標(biāo)等,工作效能將明顯提升。航道工作用艇船型標(biāo)準(zhǔn)化、系列化研究完成以后,可以避免同類船艇新建重復(fù)設(shè)計(jì),從而顯著縮短我省航道管養(yǎng)工作用艇建造周期,大量減少后期同類型船舶設(shè)計(jì)費(fèi)用,而且標(biāo)準(zhǔn)化工作用艇的使用,可明顯提高使用船艇日常維護(hù)周期、提高駕駛船員培訓(xùn)效率,降低水域環(huán)境污染,提升江西省航道管理整體形象,順應(yīng)國(guó)家內(nèi)河船舶標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢(shì)。