【文章內(nèi)容簡介】 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)，增加船長對航速的提高有著重大的影響，但是由于型寬的增大，對快速行也會產(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得到相應(yīng)的調(diào)和，既滿足了快速性，也保證新船會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；船長在設(shè)計(jì)任務(wù)書已給出了相應(yīng)的長度，故在主尺度的選擇中總長無需再變，選取中的主要工作是參照型船的艙室劃分和規(guī)范中對艙室劃分的相關(guān)要求對其艙室進(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 寬的增加對總布置和穩(wěn)性方面都很有利，但是型寬的增加對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，庫區(qū)的航運(yùn)業(yè)也隨之迎來了一個(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，比如對水域上明顯的漂浮物和垃圾要有一定的處理能力，對出現(xiàn)海水事故的船舶要有一定的救援能力以保證庫區(qū)順利通航，對庫區(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)役的海巡艇將會比較豪華，為了保證新船滿足穩(wěn)性的需求，型寬也會相應(yīng)的增加。簡言之：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 則 主要 是對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 L暨艙室的劃分 由于設(shè)計(jì)任務(wù)書中已給定船總長，故本地主要是對其艙室作劃分。參考由重慶長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，取其長度為 3 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)募哟螅钟捎谥鳈C(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林世德： 25 米港航艇總體方案及第一部分設(shè)計(jì) 8 不會發(fā)生太大的變化。和母型船相比，新船在主尺度上相對較大，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，只是為了滿足新船的要求，將其尺度定為 。 綜上：船舶總長 =艏尖艙 +壓載艙 +空艙（包括燃油艙） +空艙 +機(jī)艙 +空艙 +艉尖艙 =5m+3m+m+ +++ =25m 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，故使用分析法通過對比型船和設(shè)計(jì)的新船的實(shí)際情況，確定 B 的值。 在對設(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，船上會經(jīng)常召開會議、接待上級領(lǐng)導(dǎo)等等舉行一些集會性活動，因此要求新船必須有足夠的會議室，根據(jù)與會人數(shù)和船員人數(shù)估算總?cè)藬?shù)可能達(dá)到 15 人左右 ，為了保證有足夠的空間供支配，會議室的寬度選取應(yīng)在 米左右，同時(shí)保證人員在船上的移動方便主甲板上兩舷的過道 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 力。長寬比 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對型船的分析確定。型船資料及對型船的調(diào)研分析如概述中的表一： (由于部分型船與設(shè)計(jì)船主尺度相差過大未一一列出，故只列出部分型船主尺度 ) 通過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)新船對快速性有一定的要求，我們再結(jié)合總布置中對船寬的要求，取船寬 B=5 米。 方形系數(shù) CB的估算 2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 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： 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： BPP BTCLk??? = 21 5 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。并且尖首看起來很具有動感，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。 林世德： 25 米港航艇總體方案及第一部分設(shè)計(jì) 10 小結(jié) 船長 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)也會影響到船舶的總布置和建造工 藝。 型線繪制 型線設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)是把握船體型線與流體動力性能之間的關(guān)系，目前還不能完全按理論的方法來實(shí)現(xiàn)，目前比較常用的方法是采用優(yōu)良的母型船或系列船型資料，根據(jù)型線設(shè)計(jì)的原理和方法加以修改而成。 改造母型法 船舶型線設(shè)計(jì)同其他任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)一體一般總是可以找到比較成功的優(yōu)秀船做母型。這是因?yàn)楫?dāng)今世界上已有成千上萬條船在參加營運(yùn)或正在設(shè)計(jì)與建造，通過它們的大量實(shí)踐總可找到在性能上比較好的一些船型做為母型船以進(jìn)行新船的設(shè)計(jì)。但是，由于具體設(shè)計(jì)任務(wù)和要求不同，設(shè)計(jì)船與母型船總不能在尺度比及船型系數(shù)上都一 樣。因而要參照母型線進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須對型船的型線進(jìn)行改造以滿足設(shè)計(jì)船的要求。在設(shè)計(jì)中較為簡便而又常常應(yīng)用的一種方法就是 “l(fā)—cp”法。當(dāng)設(shè)計(jì)船與型船尺度比、 浮心縱向位置 xB、方形系數(shù) CB 相近。而中剖面系數(shù) Gd相同時(shí)，可以通過改造型船橫剖面面積曲線來滿足設(shè)計(jì)船方形系數(shù) c5和浮心縱向坐標(biāo) xB的要求。 林世德： 25 米港航艇總體方案及第一部分設(shè)計(jì) 12 本次型線設(shè)計(jì)的方法采用了母型船改造法，由于受已知條件的限制，與上述的母型法有一定得區(qū)別主要根據(jù)母型船的中橫剖面圖改造為設(shè)計(jì)船的中橫剖面圖，水線以上型線主要根據(jù)母型資料改造而成。這樣設(shè)計(jì)船在水線下的型線的半寬值和 縱剖線的高度值就可以在中橫剖面圖上量取。而后繪制半寬水線圖和中縱剖面圖。 型線設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)改造的一項(xiàng)重要內(nèi)容。型線設(shè)計(jì)考慮是否周到，設(shè)計(jì)出的型線是否優(yōu)秀，對船舶的航行性能、使用以及建造等方面有很大的影響。綜合起來，型線設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 航行性能 在進(jìn)行型線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足航標(biāo)船的基本航行性能：船體水下部分的形狀特征和參數(shù)主要由快速性、耐波性、操縱性和穩(wěn)性來確定，水上部分的形狀特征主要由耐波性、穩(wěn)性以及砰擊等方面來確定并與水下部分在幾何上合理地配合。本次設(shè)計(jì)的航標(biāo)船舶的主要工作是航標(biāo)管理 （快速到達(dá)航標(biāo)設(shè)置地點(diǎn)），所以快速性是重點(diǎn)并同時(shí)兼顧耐波性、操縱性和穩(wěn)性。 總布置的要求 由于本案是工程作業(yè)，所以主要對前后作業(yè)甲板面積進(jìn)行重點(diǎn)考慮。此次設(shè)計(jì)對船舶的外觀的美感要求較高所以在型線和總布置設(shè)計(jì) 時(shí)對船舶的某些性能適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整和降低。 合理性與工藝性 充分考慮船體結(jié)構(gòu)的合理性和工藝的可行性，本船是布置地位型船，機(jī)艙在尾部，所以船尾型線與主機(jī)和齒輪箱的布置關(guān)系較大，這點(diǎn)必須加以注意，目的是使船舶能以比較緊湊的尺度滿足布置的要求。不必要的復(fù)雜曲面的船體形狀，不僅增加建造工時(shí)，多 耗材料，而且不易保證 施工質(zhì)量，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；過長過淺的尾懸體影響船尾部的強(qiáng)度和剛度 。 外觀造型 水線以上的首尾輪廓線、甲板邊線以及外露的折角線應(yīng)考慮美觀和造型方面的要求。對于航標(biāo)船舶（除了考慮方便作業(yè)以外）還應(yīng)考慮型線與上層建筑等相協(xié)調(diào)，給人一種快速的動感。 2020 屆船舶與海洋工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第四章 總布置設(shè)計(jì) 概述 總布置設(shè)計(jì)是總攬全局的一項(xiàng)工作，是船舶總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，不但對船的使用效能和航行性能有重要的影響，而且是其他各項(xiàng)設(shè)計(jì)和計(jì)算的主要依據(jù)。在新船設(shè)計(jì)的初始階段，為了便于方案構(gòu)思和 把握主尺度與載重量、艙容、布置地位之間的關(guān)系，以及協(xié)調(diào)主要性能之間的矛盾，就需要對船的總布置有所設(shè)想和考慮，并繪制總布置草圖。 總布置設(shè)計(jì)的具體工作包括以下內(nèi)容： ① .區(qū)劃船舶主體和設(shè)置上層建筑，包括確定機(jī)艙、貨艙、油水艙、工作艙室、居住艙室和其他各種艙室的位置和地位。 ② .調(diào)整船舶的浮態(tài)，妥善合理地安排船的各部分重量沿船長方向的分布，并且注意控制重量的垂向分布，協(xié)調(diào)穩(wěn)性和搖擺性能對重心高度的不同要求。 ③ .布置船舶艙室和設(shè)備，包括各類居住和工作艙室的內(nèi)部布置和露天甲板上各種設(shè)備的布置等。 ④ .規(guī)劃各部位 的通道和出入梯口。 不同類型的船舶，由于其用途及航行條件的不同，總布置的特點(diǎn)也有所不同。在總布置設(shè)計(jì)中，除了注意各類船舶布置上的特殊要求外，一般都應(yīng)遵循下述基本原則： (1).最大限度地提高船舶的使用效能。例如：客船應(yīng)合理分區(qū)，客艙布置應(yīng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，保證旅客的舒適安全，交通方便；貨船應(yīng)充分利用艙容．提高裝卸效率，確保運(yùn)輸質(zhì)量；拖船、漁船應(yīng)保證拖帶與捕撈作業(yè)的安全與方便等