【正文】 內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船的初步設(shè)計(jì)摘要針對目前國內(nèi)內(nèi)河水質(zhì)污染嚴(yán)重的現(xiàn)象，對內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)考察。本船能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測檢查，對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可作水上防污宣傳。本文的內(nèi)容與方法如下： （1）本船從外型、布置、結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行研究，并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 （2）本船為鋼質(zhì)單底和單甲板、雙機(jī)、雙槳及雙舵內(nèi)河吃水隧道船型，總體性能優(yōu)良，且外部造型美觀。 （3）本船按中國船級社2014年《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》及有關(guān)規(guī)定對C級航區(qū)客船的要求設(shè)計(jì)。 （4）本船需要進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)、重量中心估算、型線設(shè)計(jì)、靜水力計(jì)算、螺旋槳計(jì)算及螺旋槳圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)繪制等部分工作。關(guān)鍵詞：船舶；水質(zhì)監(jiān)測；初步設(shè)計(jì)ABSTRACTIn view of the serious water pollution phenomenon of domestic inland rivers nowadays,the author makes the preliminary design of inland water quality surveillance ship is used for monitoring and researching inland port flowing water environment,tracking means and investigating for environmental science ship has a effective monitoring and inspection on discharging waste water from ships and the can also make emergency treatment and antifouling propaganda.The following is the content and methods of the article:(1) The ship is researched and designed from appearance,layout,the structure and performance.(2) The ship is a inland water tunnel vessel,which is steel,and has single bottom,single deck,double machines, paddles and twin ,the ship’s overall performance is excellent and it has a attractive external appearance. (3) The ship is designed according to the requirements to the Class C area passenger ship from steel construction rules drafted by China classification society in 2014 and the other relevant provisions of the inland river ships.(4) Making a layout design,estimating the weight and the center of gravity of the ship,designing lines,calculating hydrostatic force,calculating the propeller,propeller design,structural calculation,structure design drawing are needed for preliminary design of the ship.Key words: ship。water quality monitoring。preliminary design 目　　錄第1章 緒論 1 課題的背景與目的及意義 1 國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測研究現(xiàn)狀 1 課題內(nèi)容及論文的結(jié)構(gòu) 2 預(yù)期目標(biāo)和意義 2第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計(jì) 3 主尺度確定 3 船長L 3 船寬B 3 3 3 初步設(shè)計(jì)任務(wù)書 4 總布置設(shè)計(jì) 4 5 5 5 5 本章小結(jié) 6第3章 重量重心估算 7 重量概述 7 重量估算 7 7： 8 重心估算 8 本章小結(jié) 10第4章 型線設(shè)計(jì) 11 概述 11 11 11 型線圖 12 12 12 13第5章 靜水力計(jì)算與靜水力曲線繪制 14 14 14 靜水力計(jì)算過程 15 靜水力曲線圖繪制 21 本章小結(jié) 22第6章 穩(wěn)性校核與阻力計(jì)算 23 穩(wěn)性 23 23 23 24 24 25 本章小結(jié) 26第7章 螺旋槳各要素的確定及總圖繪制 27 27 27 27 27 螺旋槳計(jì)算書 28 螺旋槳總圖繪制 34 本章小結(jié) 35第8章 結(jié)構(gòu)計(jì)算書及結(jié)構(gòu)圖 36 36 36 44 本章小結(jié) 46結(jié)　　論 47參考文獻(xiàn) 49攻讀學(xué)士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果 51致　　謝 52V第1章 緒論 第1章 緒論 課題的背景與目的及意義在這個(gè)世界上，水對于人們和其他生物來說都是一種十分重要的存在。人們的生活離不開水，社會生產(chǎn)離不開水。動植物繁衍生息離不開水?？墒窃诘厍蛏纤Y源是有限的。雖然地球上水的總量很大，可是其中難以利用的海水占據(jù)了大部分，可以供人類和動植物利用的淡水資源只有3%，而在這淡水中有大部分的冰川，%。中國的水資源總量大，淡水資源總量豐富，%，但人口總量大，人均占有量卻不足世界平均水平的四分之一。水在中國，水污染的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，據(jù)環(huán)境部門檢測，全國每天至少有1億噸污水未經(jīng)處理直接排放到水體當(dāng)中，全國大部分水域都受到污染。這種現(xiàn)象與中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展有很大關(guān)系，可最關(guān)鍵的是人們只注重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，忽略了對環(huán)境的保護(hù)，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)，人們生活的廢水不經(jīng)處理直接注入江河之中，污染了國內(nèi)大部分的水域。在本來水資源短缺的基礎(chǔ)上，再次雪上加霜。因此，對內(nèi)河水環(huán)境進(jìn)行保護(hù)是十分有必要的。在保護(hù)的環(huán)節(jié)中，水質(zhì)監(jiān)測是十分關(guān)鍵的。水質(zhì)監(jiān)測可以及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)水環(huán)境的現(xiàn)狀，污染程度，并能預(yù)測它的發(fā)展趨勢，這為水環(huán)境研究，保護(hù)提供了重要的科學(xué)數(shù)據(jù)。因此水質(zhì)監(jiān)測對于保護(hù)環(huán)境，為人們提供優(yōu)質(zhì)，清潔，干凈的水資源具有很重要的作用。在如今，水質(zhì)監(jiān)測有三種方法：一是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測，二是自動站監(jiān)測，三是移動站監(jiān)測。這三種監(jiān)測方法中移動監(jiān)測較好。因?yàn)橐苿颖O(jiān)測具有靈活性好，測量及時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，其中水質(zhì)監(jiān)測船就是移動監(jiān)測的一種。水質(zhì)監(jiān)測船的最大優(yōu)勢就是靈活可移動，一旦裝上水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備，就可以移動到任何水環(huán)境中進(jìn)行監(jiān)測。不僅如此，還可以進(jìn)行多方面大范圍的觀測，取得多方面的數(shù)據(jù)，這是固定監(jiān)測所不能比擬的。其中內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源最總及環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)考察。還有對沿岸生態(tài)保護(hù)和治理，還能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測、檢查、對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可做水上防污宣傳樣化觀測和研究等。 國內(nèi)外水質(zhì)監(jiān)測研究現(xiàn)狀我國水質(zhì)監(jiān)測的研究較發(fā)達(dá)國家較晚，1980年我國第一條水質(zhì)監(jiān)測船“長清號”研制成功，這條船船長50米，有上中下三層，排水量500噸，主機(jī)1200馬力平均航行速度每小時(shí)26公里，有雷達(dá)導(dǎo)航裝置，它可以用于長江污染調(diào)查與污染源追蹤[1]?！盎辞逄枴笔俏覈诙l內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，船長37米，總噸位205噸，航速每小時(shí)20多公里，它服務(wù)于淮河水，為淮河水的保護(hù)，監(jiān)測，治理做出了很大的貢獻(xiàn)[2]。“長江水環(huán)監(jiān)2000”是國內(nèi)比較先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測船[3]。該船同時(shí)具備深水采樣和現(xiàn)場分析監(jiān)測功能，靜水航行速度達(dá)30公里/每小時(shí)，還配有雷達(dá)衛(wèi)星等導(dǎo)航設(shè)備。除此之外，它還用于兩間實(shí)驗(yàn)室，用以對100米水深范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行水樣采集和研究分析。該船負(fù)責(zé)對長江水域水資源污染情況進(jìn)行監(jiān)測，為治理水污染提供依據(jù)。該船為雙機(jī)，雙槳，雙舵單甲板船，首部位V型，尾部為雙尾線型，主體為鋼質(zhì)，上層建筑為鋁制結(jié)構(gòu)的全焊接船。該船吃水淺，速度快，操縱靈活，穩(wěn)性好，外形美觀，并可自動采集樣本。2013年由珠海云洲智能科技有限公司研發(fā)的全球首艘無人水質(zhì)監(jiān)測船是中國自主創(chuàng)新研發(fā)，表明國內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測船發(fā)展迅猛。國外的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展多年，美國，英國，日本等已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。早在1959年，美國已經(jīng)開始進(jìn)行水質(zhì)自動監(jiān)測，到20世紀(jì)70年代，水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)開始成熟。在1970年左右，美國等國就能對地表水進(jìn)行自動監(jiān)測。其中日本的FRP制公害監(jiān)測艇附件有容積為300升的油中和劑貯藏器進(jìn)行監(jiān)制，當(dāng)海面有廢油出現(xiàn)可及時(shí)處理[4]。這條船船長13公尺，，速度每小時(shí)19海里。美國研究的用于水下監(jiān)測的水下自主航行器，代號“Starbug”的自主式水下航行器，是一種智能化的集成系統(tǒng)。它可以自主航行，在軍事等方面發(fā)揮重要的作用。英國研制的無人監(jiān)測船為雙體船，設(shè)備先進(jìn)，可以用GPS進(jìn)行定位，并進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測。它的動力系統(tǒng)有兩種，一是用電池作為動力，而是燃燒柴油轉(zhuǎn)化為動力。由此可見，國外的水質(zhì)監(jiān)測發(fā)展已逐步成熟，并且對水質(zhì)監(jiān)測船的研究也較為深入。 課題內(nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)本課題研究的是內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，以下為本課題的主要內(nèi)容： （1）本船從外型、布置、結(jié)構(gòu)、性能等方面進(jìn)行研究，并進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 （2)本船為鋼質(zhì)單底、單甲板、雙機(jī)、雙槳、雙舵內(nèi)河吃水隧道船型，總體性能優(yōu)良，外部造型美觀。 （3）本船按中國船級社2014年《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》及有關(guān)規(guī)范對C級航區(qū)客船的要求設(shè)計(jì)。 （4）本船需要進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)、重量中心估算、型線設(shè)計(jì)、靜水力計(jì)算、螺旋槳計(jì)算及螺旋槳圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算、結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)繪制等部分工作。 預(yù)期目標(biāo)和意義 本課題設(shè)計(jì)出的內(nèi)河水質(zhì)監(jiān)測船，主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)考察。本船能對各類船舶及沿線碼頭污水排放有效的進(jìn)行監(jiān)測檢查，對水上突發(fā)事件應(yīng)急處理并可作水上防污宣傳。這對我國水資源污染的情況起到改善作用，為人們提供清潔的生活用水，以及生態(tài)保護(hù)起到一定的作用。15第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計(jì)第2章 主尺度確定與總布置設(shè)計(jì) 主尺度確定 船長L船長L的確定要考慮以下因素：（1）必須考慮布置要求，以滿足船舶的使用要求，是艙室布置合理；（2）考慮操縱性，船過長回轉(zhuǎn)性差，由于是內(nèi)河船，所以要選擇合適的船長；（3）考慮經(jīng)濟(jì)性，在最佳船長范圍內(nèi)選擇尺寸較小的船長，節(jié)省成本。（4）考慮阻力性能，選擇使船體阻力性能良好的船長； 船寬B船寬B的確定要考慮以下因素：（1）選取較大的船寬，有利于提高穩(wěn)性。（2）B/T的增大，有利于Cb的減小，不但使阻力的有所減小，而且有利于減輕結(jié)構(gòu)重量和降低造價(jià)。（3）船寬B的大小與船艙內(nèi)布置有關(guān)，選取船寬時(shí)要考慮艙內(nèi)所需的設(shè)備布置等情況。（4）選取船寬時(shí)還要考慮到河道，船塢，閘門的限制情況。吃水T的確定要考慮以下因素：（1）較小的吃水縮小了航道和港口的水深限制；（2）考慮浮力的因素。在吃水不受限制的情況下，用增大吃水來增加浮力，是叫簡便和有利的方法。（3）考慮穩(wěn)性，過度的增大吃水會降低穩(wěn)性。（4）考慮操作性，適當(dāng)?shù)脑龃蟪运欣诖幕剞D(zhuǎn)性和航向穩(wěn)定性。型深D的確定要考慮以下因素：（1）型深的選擇要考慮艙容的影響。比如機(jī)艙，貨艙的容積、考慮主甲板的分層情況，以及是否為雙層底等。（2）考慮穩(wěn)性，型深的大小關(guān)系到干舷的大小，干舷越大，一般船的大傾角穩(wěn)性就越好。（3）考慮抗沉性，船的干舷越大，它的儲備浮力越好，抗沉性也相對越好。（4）考慮總高度在過橋等限制因素方面的影響。 初步設(shè)計(jì)任務(wù)書在主尺度確定后，就開始進(jìn)行初步設(shè)計(jì)任務(wù)書的制定。以下是本船根據(jù)任務(wù)要求制定的初步設(shè)計(jì)任務(wù)書： 航區(qū)及用途航區(qū)內(nèi)河C級航區(qū) 用途 主要用于內(nèi)河港口流動水環(huán)境生態(tài)監(jiān)測和研究、污水源追蹤及環(huán)境科學(xué)實(shí) 驗(yàn)考察。二、主要性能及尺度總長：設(shè)計(jì)水線長：22米型寬：型深：設(shè)計(jì)吃水：人員：70人 機(jī)電部分 主機(jī)選用上海柴油機(jī)廠某型柴油機(jī)兩臺，配杭齒產(chǎn)的齒輪箱。 發(fā)電機(jī)組根據(jù)實(shí)船需要由設(shè)計(jì)方選定。四、布置要求分別設(shè)置會議室、客艙、廁所和駕駛室。 總布置設(shè)計(jì)在初步設(shè)計(jì)任務(wù)書制定完成后，就要進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)。總布置設(shè)計(jì)包括對機(jī)艙和客艙的位置和大小，上層建筑高度和大小，首尾艙的大小及外形，甲板的層數(shù)進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計(jì)。總布置設(shè)計(jì)不僅要考慮航行性能，經(jīng)濟(jì)性及安全性等，還要考慮船東對船的要求，終確定新船的整體布置，并要繪制出總布置草圖。在總布置設(shè)計(jì)之后，要繪制總布置圖，具體的描繪出船的整體布置?？偛贾脠D一般包括船舶側(cè)面圖，游步甲板圖，主甲板圖，以及底艙圖四個(gè)部分。在總布置圖設(shè)計(jì)過程中，一般遵循以下原則： （1）保證船舶航行性能； （2）最大限度提高船舶使用效能； （3）滿足有關(guān)規(guī)范，規(guī)則及公約要求； （4）布置艙室時(shí)，要盡可能改善船員及乘客的生活和工作條件； （5）在滿足經(jīng)濟(jì)性能的條件下，要注意美感。 船體艙室劃分要考慮以下幾個(gè)因素： （1）必須滿足規(guī)范要求； （2）艙室大小要滿足使用要求； （3）保證各種裝載下的位置及浮態(tài)； （4）滿足總縱強(qiáng)