【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 改善駕駛室的視野，但是改用寬大駕駛窗與玻璃對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生影響，因此對(duì)駕駛室前艙壁可以改造為后傾式并將五個(gè)窗戶合并為一個(gè)再分割為三個(gè)窗，這樣即滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也滿足改造方的要求）。 鄧強(qiáng)： 28m 海巡艇技術(shù)設(shè)計(jì) 4 第二章 主要要素估算 1 概述 設(shè)計(jì)船主要航行于長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)及其支流，主要航區(qū)為 B、 C 級(jí)航區(qū)及 J2 級(jí)航段。設(shè)計(jì)船用于庫(kù)區(qū)及其支流上的海事巡邏工作，船東為重慶港航局，其為重慶市交通委員會(huì)直屬的承擔(dān)全市水上交通運(yùn)輸行業(yè)行政管理職能的副廳級(jí)事業(yè)單位，同時(shí)掛“重慶市地方海事局”、“重慶市船舶檢驗(yàn)局”的牌子，實(shí)行三塊牌子，一套班子，統(tǒng)一定編，合署辦公。其主要職責(zé)為：貫徹落實(shí)我市交通 行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、中長(zhǎng)期規(guī)劃和年度計(jì)劃，并按照有關(guān)政策、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)對(duì)全市水上交通運(yùn)輸行業(yè)的行政管理，監(jiān)督管理水路運(yùn)輸市場(chǎng)，維護(hù)市場(chǎng)秩序；負(fù)責(zé)全市（長(zhǎng)江除外）水上交通安全管理，維護(hù)支小河流、湖泊、水庫(kù)等通航水域的通航秩序；負(fù)責(zé)對(duì)港口、碼頭、港埠企業(yè)實(shí)施行業(yè)管理，維護(hù)港口經(jīng)營(yíng)秩序；負(fù)責(zé)嘉陵江、烏江等地方航道的管理、養(yǎng)護(hù)和建設(shè)；負(fù)責(zé)船舶圖紙審驗(yàn)、船用產(chǎn)品檢驗(yàn)、船舶檢驗(yàn)、船舶焊工資質(zhì)管理；負(fù)責(zé)征收水運(yùn)交通規(guī)費(fèi)。新船為執(zhí)行公務(wù)所用，要求其具有較好的快速性、操縱性、主機(jī)輸出功率大并且方便靠泊。 需要確定 的主尺度有： 船長(zhǎng) L、型寬 B、型深 D、吃水 T 以及方形系數(shù) CB。 設(shè)計(jì)時(shí) 主 要考慮 以下幾點(diǎn) ： 滿足船東所需的空間大小和功能要求； 船舶浮態(tài)調(diào)整的需要； 滿足有關(guān)規(guī)范對(duì)船舶技術(shù)性能的要求，如：快結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性、強(qiáng)度等； 滿足限制的港航條件，例如吃水限制、航道中橋梁的 凈空 高 度 限制； 滿足艙室的要求和艙室所需的甲板面積以及實(shí)際建造過(guò)程中的技術(shù)可行性； 調(diào)研情況 為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，在著手設(shè)計(jì)工作之前，我們組組員做了大量的調(diào)研工作。我們先到造船現(xiàn)場(chǎng)和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)觀看和考察重慶市正在造和已服役的海事巡邏艇，通過(guò)對(duì)比我們發(fā)現(xiàn)調(diào) 研船舶有如下特點(diǎn)： ? 為了方便靠泊，幾乎所用的海巡艇都采用 V 形尖首； ? 為了提高螺旋槳的推薦效率，大多數(shù)船舶都采用隧道尾； ? 為了達(dá)到快速性，服役船都有較大的長(zhǎng)寬比； 2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ? 其中一些較為豪華的船舶都采用了雙舵，以提高船舶的操縱性 調(diào)研過(guò)程中，我們也收集到一些型船資料，通過(guò)對(duì)比將其中一部分主尺度與新船較為接近和性能較好的船整理列出如下表格： 表一 型船資料 船名 建造 /改建日期 船舶主尺度： L B d（ m） 主機(jī)配置 長(zhǎng)寬比 L/B 海巡艇 雅馬哈柴油機(jī) 渝海巡 0802 202009 TBD226B（ 110X2KW） 渝海巡 1111 20200707 渝海巡 1101 202001 TBD226B（ 110X2KW） 渝海巡 2020 20200504 2KW 渝海巡 1301 202003 TBD226BC115KW 渝海巡 2311 20200626 渝海巡 0403 TBD226BC115KW 渝海巡 0311 20200301 水星舷內(nèi)外機(jī) 25 米多用艇 202012 TBD226B（ 110X2KW） 渝海巡 2211 2020 海巡艇 渝海巡 1011 20200417 渝海巡 2411 20200629 水星舷內(nèi)外機(jī) 渝海巡 0901 202004 TBD226BC115KW 以上為調(diào)研過(guò)程中的主要成果，以此作為設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，意在通過(guò)對(duì)型船資料的分析，吸取型船設(shè)計(jì)之長(zhǎng)處，避開其不足，使設(shè)計(jì)的新船更為合理、經(jīng)濟(jì)。 2 主尺度的選擇分析 設(shè)計(jì)原則及對(duì)設(shè)計(jì)船的分析： 鄧強(qiáng)： 28m 海巡艇技術(shù)設(shè)計(jì) 6 因此設(shè)計(jì)的新船屬于公務(wù)船，代表著政府和城市的形象，加之三峽工程是世界級(jí)工程，并且三峽庫(kù)區(qū)中有著許多旅游景點(diǎn)，吸引著大量的中外游客，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮其安全性和工作效率，兼顧經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)在此基礎(chǔ)上讓新船盡可能的美觀。 本船在主尺度的選取主要考慮以下幾點(diǎn)： 1) 主尺度的選擇原則：安全、高效、節(jié)能、環(huán)保； 2) 設(shè)計(jì)船主尺度選取主要參照以往的設(shè)計(jì)船，對(duì)型船作相應(yīng)的調(diào)研，以上一點(diǎn)中的設(shè)計(jì)原則作為選取依據(jù)對(duì)新船主尺度選型。 3) 新船最終的選型必須滿足其空間大小及功能的需求。 新船快速性和良好的操縱性是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，增加船長(zhǎng)對(duì)航速的提高有著重大的影響，但是由于型寬的增大，對(duì)快速行 也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)要注意調(diào)和這兩方面的問題，新船主要注重其安全性和性能，所以可以使船長(zhǎng)和型寬都相應(yīng)的增加到比較合適的尺度，然后加大主機(jī)功率，如此可使該矛盾將會(huì)得到相應(yīng)的調(diào)和，既滿足了快速性，也保證新船會(huì)有較大的空間供布置取用，同時(shí)也改善了船員的工作和生活環(huán)境。型深方面則主要是從保證干舷要求，保證螺旋槳布置，舵效及推進(jìn)效率等方面考慮。為了保證新船有足夠的干舷，同時(shí)使得螺旋槳發(fā)揮出較好的性能，同時(shí)考慮吃水的限制因此型深較之在近似航道的型船不應(yīng)該有較大的變化；船長(zhǎng)在設(shè)計(jì)任務(wù)書已給出了相應(yīng)的長(zhǎng)度，故在主 尺度的選擇中總長(zhǎng)無(wú)需再變，選取中的主要工作是參照型船的艙室劃分和規(guī)范中對(duì)艙室劃分的相關(guān)要求對(duì)其艙室進(jìn)行合理的劃分以提升新船的各方面性能，特別地，設(shè)計(jì)中對(duì)船員及工作人員的生活和工作環(huán)境的改善是新的設(shè)計(jì)的一個(gè)亮點(diǎn)，因此在艙室劃分也要考慮到該方面的相應(yīng)的因素，已使新船設(shè)計(jì)更為合理和人性化；型寬的選取是新船設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，總布置方面型寬的增加對(duì)總布置和穩(wěn)性方面都很有利，但是型寬的增加對(duì)快速性的不利影響也很明顯，故型寬的選取應(yīng)綜合各方面的問題，盡量協(xié)調(diào)其中的矛盾以保證設(shè)計(jì)船各方面的性能。 由于三峽庫(kù)區(qū)的重要性，特 別是四期蓄水之后，水域更為寬廣，航行條件得到進(jìn)一步的改善，庫(kù)區(qū)的航運(yùn)業(yè)也隨之迎來(lái)了一個(gè)小春天，因此新船的作業(yè)任務(wù)不再是單純的在庫(kù)區(qū)航道巡航和水上搜救，新船必須具備一些其他的功能，比如對(duì)水域上明顯的漂浮物和垃圾要有一定的處理能力，對(duì)出現(xiàn)海水事故的船舶要有一定的救援能力以保證庫(kù)區(qū)順利通航，對(duì)庫(kù)區(qū)的水文氣象等等重要信息也要有一定收集處理能力等等。為此上層建筑方面為了保證設(shè)計(jì)船擁有更多的功能也使船員的作業(yè)環(huán)境得到進(jìn)一步的改善，因此上層建筑相比現(xiàn)役的海巡艇將會(huì)比較豪華，為了保證新船滿足穩(wěn)性的需求，型寬也會(huì)相應(yīng)的增加。 簡(jiǎn)言之：所設(shè)計(jì)新船是航速高，馬力足，功能、環(huán)境、配置豪華的新型海事巡邏艇。故在主尺度的選擇中：型深方面則主要是從保證干舷要求，保2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 證螺旋槳布置，舵效及推進(jìn)效率和吃水限制等方面綜合考慮； 船長(zhǎng) 則 主要 是對(duì)艙室的劃分的合理性和船員的生活工作環(huán)境改善出發(fā) ；船寬 則作為主尺度選取的重點(diǎn)， 從總布置、浮力 、穩(wěn)性等等各個(gè)方面 考 綜合 慮 以確保設(shè)計(jì)船的工作性能； 要素確定 型深 D 的選取 由于設(shè)計(jì)船航行的航區(qū)吃水有限制，并且設(shè)計(jì)船和母型船的線型也相似，故在有吃水限制的前提下為了確保設(shè)計(jì)船的干舷要求、螺旋槳布置、舵效及推進(jìn)效率 依照母型船的主尺度中去型深 D= 米、吃水 d=1m。 船長(zhǎng) L 暨艙室的劃分 由于設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給定船總長(zhǎng)，故本地主要是對(duì)其艙室作劃分。參考由重慶長(zhǎng)江輪船公司工程研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的母型船 25 米港航艇艙室劃分，在船長(zhǎng)方向上，首尾兩端分別是艏尖艙和艉尖艙，中間依次是壓載艙、空艙（包含燃油艙）、機(jī)艙、空艙。設(shè)計(jì)船艙室跟母型船布置基本一致，只對(duì)其尺寸作出相應(yīng)調(diào)整。 1．艏尖艙：按《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范》 防撞艙壁合理的設(shè)置位置為距首垂線 ～ 的范圍內(nèi)，參照母型船資料和結(jié)合新船艙室布置 的實(shí)際情況將其設(shè)置在距首垂線 米處，故艏尖艙的總長(zhǎng)度為 5 米。按照規(guī)范防撞艙壁的高度將至首升高甲板。 2．艉尖艙：本船中的艉尖艙設(shè)有舵機(jī)，參照母型船，同時(shí)為了使舵機(jī)的布置更為科學(xué)和方便并且考慮改善船員的工作環(huán)境，取其長(zhǎng)度為 米。但是考慮到舵和螺旋槳的配合效果，因此在后期工作中將舵和螺旋槳確定之后應(yīng)將舵和螺旋槳的最佳配合工況優(yōu)先考慮，此長(zhǎng)度可以和之前的空艙做相應(yīng)的調(diào)整。 3．機(jī)艙：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和開題報(bào)告，新船在功能及航速上較母型船將有一定的提升，為了讓機(jī)艙中的布置方便合理，機(jī)艙適當(dāng)?shù)恼{(diào)整取 米。 4．燃油艙 : 根據(jù)母型仍將船燃油艙布置在新船的中前的位置，根據(jù)上述內(nèi)容及開題報(bào)告新船的主機(jī)將比母型船的主機(jī)會(huì)有更高的輸出功率，為了保證新船的具備充足的續(xù)航能力，燃油艙將在母型船的基礎(chǔ)做適當(dāng)?shù)募哟?，又由于主機(jī)現(xiàn)還未選定，因此燃油艙的最終尺度可根據(jù)最終定型的主機(jī)為依據(jù)做出選擇，現(xiàn)先取 米。 5．壓載艙：壓載艙用于調(diào)整船舶的浮態(tài)，本船屬于公務(wù)船，一般情況下船上上的載荷不會(huì)發(fā)生太大的變化。和母型船相比，新船在主尺度上相對(duì)較大，結(jié)合新船的實(shí)際情況壓載艙 米。 6．空艙 :參照母型船以及新船艙室布置的需要，空艙在 布置的地位上和母型船沒有變化，鄧強(qiáng)： 28m 海巡艇技術(shù)設(shè)計(jì) 8 只是為了滿足新船的要求，將其尺度定為 。 綜上：船舶總長(zhǎng) =艏尖艙 +壓載艙 +空艙（包括燃油艙） +空艙 +機(jī)艙 +空艙 +艉尖艙 =5m+++ +++ =28m 船寬 B 的估算 由于影響決定型寬 B 的因素較多，使用近似公式具有相當(dāng)大的局限性，故使用分析法通過(guò)對(duì)比型船和設(shè)計(jì)的新船的實(shí)際情況，確定 B 的值。 在對(duì)設(shè)計(jì)船的分析和開題報(bào)告中我們多次提到，設(shè)計(jì)的新船由于其航區(qū) 和自身的特殊性，新船在總布置方面將會(huì)較型船要豐富得多。新船用戶為重慶市港航局，屬于公務(wù)船，船上會(huì)經(jīng)常召開會(huì)議、接待上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)等等舉行一些集會(huì)性活動(dòng)，因此要求新船必須有足夠的會(huì)議室，根據(jù)與會(huì)人數(shù)和船員人數(shù)估算總?cè)藬?shù)可能達(dá)到 20 人以上，為了保證有足夠的空間供支配，會(huì)議室的寬度選取應(yīng)在 米左右，同時(shí)保證人員在船上的移動(dòng)方便主甲板上兩舷的過(guò)道寬度確定為 米。根據(jù)上文我們已知設(shè)計(jì)新船主要考慮安全和工作效率，加之政府船舶給船舶的設(shè)計(jì)和建造提供了更多的資金空間，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程我們也盡可能的使設(shè)計(jì)船舶能給其上的工作人 員提供舒適的生活和工作環(huán)境，這勢(shì)必要求我們將船寬和上層建筑的高度增大，上層建筑的加高將使船舶的穩(wěn)性下降，故我們通過(guò)增大的船寬改善環(huán)境同時(shí)也保證了的穩(wěn)性。但是船寬的增加也使船舶行進(jìn)時(shí)的阻力增加，而設(shè)計(jì)船又必須保證其快速性，為了協(xié)調(diào)這些方面的矛盾，我們只有將選取功率相對(duì)較大的主機(jī)，以保證其航行的快速性同時(shí)也為新船的功能的多樣性提供充足的動(dòng)力。長(zhǎng)寬比 L/B 是一個(gè)常用作反映船舶快速性的量，我們希望該值盡可能的取大，其具體的值我們通過(guò)對(duì)型船的分析確定。型船資料及對(duì)型船的調(diào)研分析如概述中的表一： (由于部分型船與設(shè)計(jì)船主 尺度相差過(guò)大未一一列出，故只列出部分型船主尺度 ) 通過(guò)型船的資料我們不難看出，型船的 L/B 值一般都在 4 以上，快速較好的可以達(dá)到 5 以上，設(shè)計(jì)新船對(duì)快速性有一定的要求，我們?cè)俳Y(jié)合總布置中對(duì)船寬的要求，取船寬 B= 米。 方形系數(shù) CB 的估算 設(shè)計(jì)船弗洛德數(shù) gLvFn /? =，故不能用亞歷山大公式估算 CB，根據(jù)其他的經(jīng)驗(yàn)公式，如下圖： 2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 故取 CB= 排水量 ? 的估算 由阿基米德原理知，船舶 所受的浮力等于排開水的重量，即： BPPBTCLk??? = 1 =（式中 ? 是水的比重，單位 3/mt ， k 為附體體積系數(shù)） 首尾部選形 首部：海巡艇在執(zhí)行公務(wù)時(shí)將會(huì)經(jīng)常與其他船舶靠攏或者靠岸，為了方便這種泊靠，首選尖首。并且尖首看起來(lái)很具有動(dòng)感，與設(shè)計(jì)船的快速性相呼應(yīng)，比較美觀，這也是我們之前設(shè)計(jì)中所想要的，復(fù)合船 舶建造的美學(xué)，因此選尖首。同時(shí)首部盡量前傾，有效的避免上浪，改善船員的工作環(huán)境。由于機(jī)艙設(shè)在船的尾部，為了減下尾傾，將燃油艙也設(shè)在首部。 尾部：為了使螺旋槳得到充分的來(lái)流，提高推進(jìn)效率，尾部做成潛尾隧道，在做線型設(shè)計(jì)時(shí)要注意線型的光順性和調(diào)整好尾部線型的豐滿度。 鄧強(qiáng)： 28m 海巡艇技術(shù)設(shè)計(jì) 10 小結(jié) 船長(zhǎng) L＝ 吃水 T＝ 總寬 B＝ 型深 D＝ 方形系數(shù) CB＝ 排水量 ? ＝ 2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第三章 型線設(shè)計(jì) 概述 船體型線是關(guān)系船舶技術(shù) ──所有性能的全局性設(shè)計(jì)項(xiàng)目之一。 主尺度確定之后，型線設(shè)計(jì)應(yīng)與總布置設(shè)計(jì)互相配合進(jìn)行。正式的型線圖是后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)性能計(jì)算的依據(jù)。型線設(shè)計(jì)的好壞直接影響到船舶的快速性、穩(wěn)性、耐波性等相關(guān)船舶性能，同時(shí)也會(huì)影響到船舶的總布置和建造工藝。 型