19.5M雙體搜救船設計船舶與海洋工程畢業(yè)設計

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1、華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文） 華中科技大學文華學院 畢業(yè)設計（論文） 題目：太湖雙體搜救船（19.5m）設計 學 部 （系）： 機械與電氣工程 專 業(yè) 年 級： 船舶與海洋工程3班 太湖雙體搜救船（19.5m）設計 摘要 本課題為設計一艘19.5m雙體搜救船,設計主要內容為主尺度論證、總布置設計、三維建模、型線設計、穩(wěn)性校核。 確定雙體搜救船的航區(qū),航速等之后,進行雙體搜救船的主尺度論

2、證，根據(jù)主尺度進行雙體搜救船的總布置設計，在總布置設計中參照母型船進行設計改造。接著使用maxsurf的maxsurfpro模塊進行三維建模、光順模型，然后導出型線,進行型線的完善。之后通過maxsurf的Hydromaxpro模塊進行靜水力的計算以及大傾角穩(wěn)性的校核。 關鍵詞： 雙體搜救船，總布置，三維模型,型線，靜水力  The Design of 19.5m Catamaran Rescue Vessels Abstract The topic for the design of a 20m catamaran resc

3、ue vessels, the design of the main contents of the main-scale demonstration, the overall layout design, three-dimensional modeling, model design, calibration stability, . Twin-hull vessel to determine the aircraft search and rescue area, after the speed, etc. to carry out search and rescue boat

4、catamaran-scale demonstration of the Lord, according to the main-scale search and rescue boat catamaran to the overall layout of the design, layout design in the light of the overall home-based transformation of ship design. Then use the maxsurfpro module maxsurf three-dimensional modeling, smoothin

5、g model, and then export the profile to carry out the perfect lines. After the adoption of the maxsurf Hydrostatic Hydromaxpro modules as well as the calculation of large angle stability check. Keywords: catamaran rescue vessels General arrangement Three-dimensional model Lines

6、  目 錄 摘 要 1 Abstract 2 緒 論 3 1.選題背景 5 1.1太湖環(huán)境介紹 5 1.2船型選擇 6 1.3存在的技術問題 6 1.4國內外的研究情況及雙體船的發(fā)展前景 7 2.主尺度論證 9 2.1設計任務書的分析 9 2.2根據(jù)母型船估算排水量、主尺度、空船重量 10 2.2.1主尺度初選 10 2.2.2船型系數(shù)的初選 11 3.性能校核 15 4.主尺度方案的確定 15 3．雙體搜救船總布置設計 16 3.1概述 16 3.2總體區(qū)劃 16 雙體搜救船總布置圖見附錄一 18 4.雙體搜救船三維建

7、模及型線 19 4.1基于Maxsurf建模及改造 19 4.1.1maxsurf簡介 19 4.1.2使用maxsurfpro模塊，對數(shù)據(jù)預處理、 建立TXT標記點文件 19 4.2使用maxsurf改造設計 25 4.3型線完善 29 5.性能計算 30 5.1.2靜水力計算 30 5.1.3大傾角穩(wěn)性的計算 33 6 .船體說明書 39 概述 39 1.主要尺度 39 2.主機 39 3.航速與螺旋槳 39 4.總布置 39 5.定員 40 6.船舶舾裝 40 7.門與窗 40 8.消防與救生 40 9.電器、照明、信號 40 7.總 結 42

8、 致 謝 43 附 錄 44 參考文獻 45 46 1.選題背景 1.1太湖環(huán)境介紹 太湖是我國著名的五大淡水湖之一，湖岸總長405公里，湖泊面積2427.8Km2,湖區(qū)有52個島嶼，是典型的淺水型湖泊。蘇州市管轄的湖泊面積1600平方公里，約為太湖總面積的三分之二。太湖沿岸入湖口眾多，可供船舶航行的航線包括太湖航線、蕪申線、蘇西線等在內多達15條，航程200余公里。隨著環(huán)太湖特別是蘇州市經濟的高速發(fā)展，湖上航行船舶和貨運量呈現(xiàn)快速增長的勢頭，湖區(qū)船舶日流量逾千艘，貨物流通增速強勁，太湖成為流域地區(qū)重要的水上交通走廊，這對區(qū)域的經濟發(fā)展和城市建設、對沿岸旅游資源

9、的開發(fā)、環(huán)太湖和蘇州區(qū)域經濟的發(fā)展都起到了積極的作用。 從古至今，太湖的水上養(yǎng)殖、捕撈、航運及水上旅游觀光事業(yè)十分發(fā)達。但由于其自然環(huán)境十分復雜，在惡劣的氣候條件下，特別是大風季節(jié)，湖面上波浪滔天，浪高可達到1米以上。而且由于太湖水淺，平均水深僅1.2m，在大風季節(jié)容易形成“淺水波”。淺水波的特點是浪高且陡，俗稱“浪硬”，這種波浪對在湖面上航行和作業(yè)的船只極具傷害性。因此，太湖也是水上事故高發(fā)地區(qū)，輕則人身和船只遭受傷害，重則船毀人亡，嚴重地影響到了一方人民的安全，也會給建設和諧社會畫上不協(xié)調的音符。因此提高太湖搜救能力，確保太湖水域航行安全已引起各級政府部門的高度重視，太湖搜救中心已獲省市

10、人民政府批準建設。目前，規(guī)劃定點選址工作已完成，初步方案設計正在進行之中。另有西太湖二處避風港建設已進入方案設計階段，期盼幾十年的現(xiàn)代化多功能的太湖搜救中心不久將成為現(xiàn)實。 蘇州市城區(qū)地方海事處作為處理轄區(qū)水上事故的職能部門，深感肩上責任重大，但面對目前較低的太湖搜救能力卻感到十分無奈。其中主要原因是現(xiàn)有的搜救船只老化，性能落后，很難滿足搜救工作的需要，現(xiàn)有的搜救船航速低，僅為15公里/小時左右，穩(wěn)性差，抗風浪能力低，吃水偏深且船載設備陳舊簡陋。在實施搜救時，由于搜救船吃水深，不能接近事故船，往往搜尋到正在下沉的船舶，遇險船員在棚頂呼救而搜救人員無法靠近沉船，有時只能采取冒險行動；二是由于搜

11、救艇航速低，不能在最短的時間內到達事故現(xiàn)場，錯失救助良機，特別時大風嚴冬季節(jié)，遇險船員浸泡在水中幾個小時，往往被凍死而非被淹死；三是由于現(xiàn)有搜救船適航性差，遇上惡劣的氣候，非但不能有效地完成搜救任務，連自身脫險安全回航都得不到保證。因此，開發(fā)研制新型的太湖搜救船型已迫在眉睫。 新型太湖搜救艇采用雙體船型，由兩細長片體和連接橋架構成，該船型具有穩(wěn)性好，吃水淺，航速快，抗風浪能力強及操縱靈活方便，且甲板面積大等特點，其優(yōu)良的快速性、耐波性和操縱性能在確保安全的情況下大大增強其機動性，可克服太湖惡劣環(huán)境，在第一時間內到達事故現(xiàn)場。新型搜救船擬配置GPS衛(wèi)星導航測速定位系統(tǒng)、大功率遠光搜索燈、攝像遠程

12、傳輸系統(tǒng)等先進裝備，必將大大提高太湖搜救工作的能力和效率。 該新船型不但可作為太湖搜救艇的更新?lián)Q代產品，也為“現(xiàn)代海事”、“數(shù)字海事”的建設打下堅實的基礎。 1.2船型選擇 本文選擇雙體搜救船，它有以下優(yōu)點： (1)高速性 瘦削船型對高速時的阻力和耐波形的改進都很有利，特別是深V船型，但單體快速船長寬比過大和過于瘦削的船型會引起橫穩(wěn)性下降、操縱性變壞、波浪上縱向彎矩增加以及對艙容和布置有礙等一系列問題，雙體船很好的解結了這些問題，并且在速度上獲得了保障。 (2)穩(wěn)性好 雙體船有兩個分得較開的片體，使水線面的橫向慣性矩大大增加，所以復原力矩很大，穩(wěn)性好，抗風力強。大風時期可較

13、其它船種更易維持正常交通和工作。對搜救工作非常有利，同時對于被搜救人員也有很好的保護。 (3) 適居性較好 雙體船單位排水量甲板面積比單體船大50％，如加上上層建筑，其比例可達100％。因此雙體船具有寬敞的上層甲板和多層上層建筑，便于艙室生活設施布置，裝飾，可以建筑更多的娛樂場所，使得游客在船上的生活更為豐富，生活得更為舒適，同時可以讓游客在船上多方位欣賞湖光山色。 (4)操縱性好 雙休船兩個片體造成兩個船槳之間的間距大，具有較好的操縱性；—槳正轉，一 槳反轉，船體能原地回轉或作側內移動。雙體船的回轉直徑比單體船小得多。經測試，單體船的回轉直徑為12—15倍船長，雙體船回轉直徑只有5

14、—6倍船長。 (5)推進效率高 由于雙體船槳葉往往置于有利的尾部伴流中，附體阻力較一般雙槳單體船低15~20%。兩槳間的相互干擾由于船體間距的拉開而有所減少。 。 1.3存在的技術問題 技術難點： （1）由于雙體船總長和總寬相差不大，使得雙體船的縱搖與橫搖周期比較接近，當船受到橫浪作用時，將會產生縱橫搖的耦合搖擺運動，因而有較大的線加速度，使船抵擋橫浪影響的能力較差。 （2）由于船的總寬度較大，阻力大，因而橫搖角小，復原反應會引起較大的橫搖加速，使旅客有不舒適感。 （3）采用螺旋槳扣進方式的高速雙體船，尾部興波較大，主機軸線與船體基線形成相當大的夾角，造成較大的尾浪。 （4

15、）連接橋底部離開水面但高度不大，使得雙體船在海中遇浪航行時底部受拍擊嚴重，在進入內河淺水航后吸底嚴重。 （5）船體結構重。高速雙體船要比相同排水量的單體船重，這一方面是因為單體分為兩個片體，結構增加，另一方面是兩個片體間連接橋寬度較大。要承受的彎曲與扭轉力矩大。為保證其強度和剛度，必須要有較大的構件。 （6）造價較高。雙體船的鋼材消耗量較同等排水量及用途的單體船多。加上主、輔機分別布置在兩個片體內，增加了管系和電纜長度。根據(jù)實船建造情況，造價相對提高一些。 （7）由于太湖的水淺，易造成潛水效應；船要沿著景點走，離岸近易造成池壁效應；同時湖里水藻就多，對推進系統(tǒng)要求較高。 解決方案：

16、 （1）為了提高雙體船的耐波性，必須減小船的水線面面積，以減少波浪對船體所產生的撞擊作用。 （2）由于是內湖，對船的安全性能可以降低。可以考慮使用在局部采用玻璃鋼，泡沫塑料，鋁合金以降低重量、成本及簡化工藝。 （3）由于是游船，對速度要求不高，可采用U型船體，同時降低對推進系統(tǒng)的功率要求。 （4）采用噴水推進系統(tǒng)，可減小尾流，提高推進效率；使得水藻對推進系統(tǒng)的影響減小；不設倒車齒輪箱、槳軸、尾軸套管、船身附加物，舵裝置，整套噴水裝儀受到船體保擴。 1.4國內外的研究情況及雙體船的發(fā)展前景 近年來，高速雙體船在我國得到了迅猛發(fā)展。我國也有很多部門正在進行高速雙體船的設計與

17、研制，多半用于短途客運。由于其高速、經濟、舒適的特點，很受航運部門歡迎，特別是能用于其他運輸工具（如飛機）不易達到的航線，但須改善風浪中的耐波性，如扭搖現(xiàn)象等。現(xiàn)在國內外都在利用各種高性能船舶的特殊技術進行雜交，從而派生出各種新型高性能船舶，使小水線面水翼船、雙體水翼船、雙體穿浪船、雙體氣墊船、氣墊水翼雙體船等相繼問世。 可以預言，在未來高性能船的發(fā)展中，雙體船技術將越來越扮演重要的角色。  2.主尺度論證 2.1設計任務書的分析 (1)任務與航區(qū): 本船為航行于太湖湖區(qū)的國內雙體搜救船，航區(qū)為內河B 級。 (2.)船型: 采用鋼質雙體船型，雙機雙槳。 (3)船級: 滿足中

18、國船級社頒發(fā)的有關規(guī)范要求.如:《鋼質內河船舶建造規(guī)范》,《內河高速船入級與建造規(guī)范》等. (4)主機型號: 自選 (5)主尺度范圍及技術任務指標: 船長 20m 平均吃水 T ≯1.2M 乘員 10人 船員及服務員 4人 續(xù)航力 10小時 航速 靜水中蒲氏風級不超過3級時,試航速度Fn不小于0.7。 (6)設備:采用懸吊式流線型平衡舵裝置，設燃油輔鍋爐提供全船熱水及冬季暖氣，錨泊,消防,照明,通訊與導航設備按有關規(guī)范和需要配齊。 根據(jù)設計任務書選擇高速雙體母型船如下： 雙體高速母型船主尺度及船型系數(shù)如

19、下： 總 長Loa （m） 20.35 設計水線長LWL（m） 18.4 型 寬B （m） 6.0 片 體 寬b （m） 1.8 片體水線寬bw （m） 1.6 片體中心距2Co （m） 4.2 型 深H （m） 1.55 吃 水T （m） 0.96 型排水量▽ （m3） 24.36 空船重量 （ t ） 18.17 方形系數(shù)Cb 0.437 舯剖面系數(shù)CM

20、0.656 棱 形 系 數(shù)Cp 0.666 浮心縱向位置XCB（％L） -3.81 航 速 35km/h 主機功率轉速 205KW2100rpm 2.2根據(jù)母型船估算排水量、主尺度、空船重量 2.2.1主尺度初選 1）船長 L 任務為19.5m雙體船的設計，故船長定為19.5m，水線長初步定為19m。 2）片體寬b 本船屬于高速雙體船，取Fn =0.75，適當加大片體寬度和減小吃水及船長，以爭取較小濕表面積和降低空船重量是恰當?shù)?，一般取L/b=8~12，用排水體積長度系數(shù)反映高速雙體船阻力性能要比L/b更確切，因為它既考慮船長因素，又考慮船體的瘦削程度。取L

21、/b=10.2，則b=1.86（m） 3）型寬B K/b對干擾阻力的影響隨航速的增大而逐漸減弱，干擾阻力在總阻力中僅占5%~8%。在顧及阻力與連接橋重量下，取K/b=2.22，B=K+b=6（m） 4）吃水T 雙體船的b/T對阻力的影響主要表現(xiàn)在片體摩擦阻力上，減少片體寬度和增大吃水對減小摩擦阻力是有利的。但要求尾部具有一定升力的高速雙體船，b/T稍偏大，是雙體船具有較佳的航行縱傾角，對減少興波阻力是有利的。內河船舶吃水T的選取受航道和港口水深的限制，為避免船舶擱淺，船底與河床之間應留有一定的間隙，稱為富裕水深。富裕水深的大小一般為0.2—0.5m，鑒于湖區(qū)泊位水深很小，故取吃水為0.

22、95m。 5）連接橋和型深D 雙體船片體瘦削，升沉和縱搖均比單體船大，為防止和減緩波浪對連接橋的砰擊，必須提高連接橋距水面高度，并將連接橋首部端向后移，或者在連接橋首端做成具有12—15傾角，橋的首部橫剖面為單三角形或雙三角形。按船舶設計實用手冊的要求，如圖2-1所示，可取連接橋距水面的高度為1.8m。 圖 21 連接橋距水面高度 1—最小許可值 2—希望值 3—目前實船統(tǒng)計值（3%~5%）L 增加型深能提高船舶的抗沉性，對于對安全要求較高的船增大型深是有利的，另外對淺吃水的內河船舶型深大對機艙的布置與操作也十分有利，據(jù)此取型深D為2m。 2.2.2船型系數(shù)的初選 1）棱形

23、系數(shù)Cp是影響雙體船片體興波阻力和干擾阻力的主要參數(shù)。在Fn﹥0.3時，由于沿船長幾乎全部產生興波作用，需要排水體積沿船長均勻分布。因此，棱形系數(shù)對片體阻力的影響符合單體船的規(guī)律，航速大者，棱形系數(shù)宜取大。參考圓舭快艇高速區(qū)Cp參考圖，如圖2-2所示，取Cp=0.65。 圖 22圓舭快艇高速區(qū)Cp參考圖 2）水線面系數(shù) 雙體船的水線面系數(shù)對形狀穩(wěn)性力臂的影響已微不足道，但對提供尾部升力的影響將隨船速提高而明顯。尾板水線面寬度極為重要，這個影響具有與高速單體船同樣的性質。 對于中速以上船舶尤其是高速船舶，因對阻力影響十分顯著，一般減小Cb于阻力有利。當Fn>=0.30時，Cb、Cp

24、與Fn有最佳配合關系表。如表2-1所示。 表21 Cb、Cp與Fn有最佳配合關系表 Fn Cb 可用Cp 剩余阻力最佳的Cp 0.30 0.550—0.570 0.580—0.620 0.500—0.520 0.32 0.510—0.560 0.570—0.610 0.500—0.520 0.34 0.500—0.550 0.580—0.600 0.520—0.530 0.36 0.490—0.540 0.560—0.580 0.540—0.560 0.38 0.530 0.560—0.580 0.560—0.580 0.40 0.520

25、 0.590—0.610 0.590—0.610 0.42 0.510 0.600—0.620 0.600—0.620 大于0.44 0.500 0.630—0.650 0.630—0.650 按照配合表，暫時取方形系數(shù)Cb為0.500 3）浮心縱向位置 浮心位置對雙體船阻力影響與單體船相似，隨航速的增加，Xcb應向舯后移動。由于雙體船的機艙一般都在舯偏后，甚至是尾機布置，尤其高速雙體船是這樣。因此，從阻力角度選擇最佳浮心位置時，還要顧及總布置的要求，防止尾機型雙體船的過大尾縱傾，在雙體船有利的速度范圍內，一般Xcb取在舯后1%L~5%L[3]。 圖 23最佳

26、浮心位置參考圖 按照最佳浮心位置參考圖，如圖2-3所示，取Xcb在腫后1.36%L。 4）空船重量 對于船長60 m以下的雙體客船，空船重量可用空船重量系數(shù)來初步估算: 式中—總長(m)，B—型寬(m)，H—型深(m)，—空船重量(t) 由母型船資料得=18.17/(20.356.01.55)=0.096 故設計船的空船重量 LW=0.0962062= 23.04t 5)載重量 人員及行李、淡水、食品 船員及服務人員4人、成員10人計算，則 人員重量為1460=840kg=0.84t 行李重量為445+1015=330kg=0.330t 淡水主要是飲水,按總量為

27、1t計算 食品按每人3kg計算,則食品重量為314=42kg=0.042t 燃油、滑油及爐水 鑒于這些重量分項計算誤差較大，故取其總重量為1.5t. 所以載重量為: DW=0.84+0.33+1+0.042+1.5=3.712t 綜上可得船舶的滿載排水量為 =LW+DW=23.04+3.712=26.752t 6)主機的選擇 主機的功率由海軍系數(shù)法有： 可以算出P=254.2（kw） 式中，設計船的設計航速由V=Fn計算，并取設計航速V=36.8km/h。 內河船一般用柴油機做主機，網(wǎng)上查知型號WD61561C01柴油機，標定功率130kw，標定轉速1600r/mi

28、n。該主機性能優(yōu)良，工作穩(wěn)定且體積小，重量輕，油耗較小，減速比i=2.0。 3.性能校核 方形系數(shù)校核 ,開始選取的Cb =0.500，相差有點大，取Cb =0.432。 穩(wěn)性校核 由于母型船的重心位置沒有給出，故本船的初穩(wěn)心很難估算。但一般來說，由于雙體船的型寬很大，其初穩(wěn)性能滿足要求，故該部分可以在總布置確定之后再校核。 4.主尺度方案的確定 總長 20m 設計水線長 19m 型寬 6m 吃水 0.950m

29、 片體寬 1.86m 型深 2m 棱形系數(shù) 0.650 方形系數(shù) 0.432  3．雙體搜救船總布置設計 3.1概述 船舶總布置設計是以滿足船東提出的使用要求和航行性能為前提的，合理經濟地確定新船整體布置的工作，具體說就是要完成新船總布置圖的設計和繪制。船舶總布置圖一般包括側面圖、各層甲板、艙底平面圖及平臺平面圖，有的還要繪制橫剖面圖和陰影圖。 總布置設計是船舶設計中極為重要的一環(huán)。總布置設計的好壞對船舶的使用性能與

30、經濟性、航行性能與安全性及結構公藝性都有直接的影響，是后續(xù)設計繪圖與計算工作的主要依據(jù)?？偛贾脩瓿梢韵鹿ぷ鳎褐鞔w與上層建筑的總體區(qū)劃、縱傾調整、梯口與通道的規(guī)劃及艙室布置、舾裝設備的選型與布置[4]。 3.2總體區(qū)劃 總體區(qū)劃是指根據(jù)船的技術特點及使用要求，參考有關船型資料，對全船空間進行合理的區(qū)劃。本船總長為 20m，兩柱間長為19m，型寬為 6m，吃水 0.95m 片體寬1.86m，型深2m，菱形系數(shù) 0.650， 方形系數(shù)0.432。 其總布置主要包括以下幾個方面： （1）縱向區(qū)劃 1）肋骨間距 一般內河船的肋骨間距取S=0.5—0.6m，本船

31、船長較小，故肋骨間距取為0.5m，且全船統(tǒng)一。 2）水密艙壁的數(shù)目 根據(jù)內河客船的破艙穩(wěn)性及雙體船的破艙穩(wěn)性要求，取橫艙壁為6道，且均通到艙壁甲板。 3）首尖艙長與尾尖艙長 規(guī)范對內河船規(guī)定：首防撞艙壁至首垂線的距離即首尖艙長應不小于0.05L且不大于 0.05L+3m。具體到本船就是應在1m到4m之間，故本船首尖艙取為3.3m。 尾尖艙長取決于布置尾軸管所需的長度及尾尖艙艙容要求，本船船長較小，取尾尖艙為2m。 4) 機艙位置 尾機型船舶可以有效的滿足艙容的要求，且可以減少傳動軸的長度，提高軸系效率，減少建造成本，本船屬于高速船，需要較高的傳動效率，故本船采用尾機型布置。 5

32、）本船船首至32＃為艏尖艙，內設錨鏈艙，32?！?4＃，24?！?8＃為空艙，18?！?6＃為燃油艙，16?！?＃為機艙，9＃～4＃為空艙，艙內不設污水柜，4＃～0＃為尾尖艙和舵機艙，壓載水艙待定。 (2)豎向區(qū)劃 本船只設連續(xù)的主甲板，在甲板上布置有載客艙、配電室、雜物間、駕駛室與廁所，載客艙的高度按內河船舶設計手冊取為2.1m。本船的上層建筑采用甲板室的形式,，即上層建筑的兩側壁不延伸到船兩舷，留有外走道。這種形式有利于人員在甲板上的通行 。 主甲板的布置——主甲板從31＃至11＃肋位，艙室寬度為2.7m，其中31＃～23＃為駕駛室，駕駛室空間寬敞、視野開闊，方便船員駕駛與?？看a頭，

33、23?！?5＃為載客艙，15＃～11＃左舷為衛(wèi)生間和雜物間，右舷為配電間。 主甲板露天部分的布置——9?！?4＃設機艙蓋，機艙蓋長2160mm，寬765mm，高330mm，其前部設機艙通風管（鵝脛）高740mm，管徑200mm，各底艙均開有600400mm的進出口。 (3)定員 全船共設船員4人，其他乘員10人，乘員艙內共設14個航空椅，兩邊對稱排列，中間走道寬677mm。 (4)舾裝設備的布置 1)、錨泊設備的布置 按照《內河高速船入級與建造規(guī)范》船舶舾裝數(shù)N按下式計算[5]： 式中：△——船舶滿載排水量， B——船寬，m； d——吃水，m； b——上層建筑及甲板室圍

34、壁的最大寬度，m； H——船舶在靜水中從滿載水線到寬度大于B/4的最高一層圍蔽建筑頂點的高度，m； A——在滿載水線以上的船體和各層上層建筑及甲板室寬度大于B/4的甲板室圍壁的側投影面積，； K——航區(qū)系數(shù)，B級航區(qū)取K=0.8； 對于本船經計算N=153.5，經查表需125kg大力抓錨。 本船設75kg重海軍錨二只，配有mm無檔錨鏈共100m，在船首尾兩側分別布置雙柱系纜樁。 本船錨重較小，為了降低空船重量，省略了錨鏈筒、起錨機、錨鏈管等設備，采用人工拋錨的方式系泊。 2) 門與窗 駕駛室兩側的門寬750mm，采用風雨封密型鋼質門，與鋼質艙壁牢固絞接，門上設有風雨密橡膠填料及

35、關門夾具，其余通道及艙室門為非金屬門，縱向通道門寬為492.5mm，其余為420mm，風雨密型鋼制門安裝完畢后應進行沖水試驗。 艙室窗為鋁質矩形方窗，寬900mm，高600mm，駕駛室前端兩側應根據(jù)艙壁形狀設置弧形窗，中間一扇裝掃雪器，窗是否開啟或固定是需要定的。 3) 救生設備 船舶常用的救生設備有救生艇、救生筏、救生浮、救生圈和救生衣等，本船屬于小型船舶，前三種救生設備布置上空間不足，故本船只布置救生圈和救生衣。按規(guī)范我們可以布置14套救生衣和6個救生圈。 4) 消防設備 《內河高速船舶入級與建造規(guī)范》規(guī)定：對于船長不大于20m的船舶，應設置手提式滅火器4具，氣體滅火器2

36、具，消防水桶2只，沙箱2個及太平斧一把。 5) 信號設備 本船在駕駛甲板的頂部設有舷燈，舷燈左紅右綠，設在27號肋位附近。在駕駛甲板頂部還設有尾燈，尾燈在13號肋位附近。為了便于通信，本船在24號肋位附近設有桅桿，桅桿上布置有無線電天線等設備。 雙體搜救船總布置圖見附錄一  4.雙體搜救船三維建模及型線 4.1基于Maxsurf建模及改造 4.1.1maxsurf簡介 Maxsruf是用于船舶設計的強有力的三維曲面建模體系,它提供了清晰而親切的用戶環(huán)境,并能作系統(tǒng)實驗和快速最優(yōu)化設計。 Maxsurf有許多模塊組成，MAXSURF模塊（動態(tài)三維船體模型生成模塊）、HULLS

37、PEED模塊（船舶阻力及有效馬力計算模塊）、HYDROMAX模塊（船舶水動力性能計算分析模塊）、WORKSHOP模塊（船體結構生產放樣及CAD圖形生成模塊）、SEAKEEPER模塊（船舶耐波性能分析模塊）、PREFIT模塊（空間實體自動擬合模塊）、SPAN模塊（帆船性能分析模塊）、HYDROLINK模塊（數(shù)據(jù)轉換模塊）等等。 Maxsurf的多曲面特性允許在任何給定的設計里隨意進行曲面建模，并能創(chuàng)建諸多的船體形式。輔以流體靜力學計算，則能進行船形分析和確定船形參數(shù)。 以船體型線的形式給出高精度的輸出，能轉換成其他標準格式文件及完整的船體型值表。Maxsurf設計所產生的數(shù)據(jù)文件可直接傳遞到

38、Maxsurf系列的其它程序中，這能有效緩解設計完成后數(shù)據(jù)重新裝入的壓力,并可避免在使用不完整的船體型值表時可能造成的精度誤差。通過支持一定范圍的工業(yè)標準的繪圖儀語言的驅動器，打印機和繪圖儀能直接輸出Maxsurf產生的圖形和數(shù)據(jù)文件。 通過一個B樣條曲線的數(shù)學方程來創(chuàng)建曲線，曲線草圖由端點位置、控制點的位置和數(shù)量以及樣條的韌性決定。當控制點移動時，樣條的韌性和彈簧的彈性共同作用，使曲線變得光滑。 Maxsurf Pro中的一個設計可用到若干個相互獨立的曲面，它們各自有自己的控制點網(wǎng)，一個控制點網(wǎng)僅影響到它所在的那個曲面，當兩個曲面相交于一條曲線時，這條曲線上的控制點將同時影響到兩個曲面。

39、 4.1.2使用maxsurfpro模塊，對數(shù)據(jù)預處理、 建立TXT標記點文件 1）根據(jù)母型形線圖，由于對稱性，只讀取各站位半邊的型值點，建立標記文件，標記文件格式為：第一列是與標記關聯(lián)的站號，用“當前位置”的“標記顯示”命令控制標記的顯示和隱藏；第二列是相對于零點的縱向位置；第三列為相對于中心線的半寬值；第四列為相對于零點的高度值。如下： 0 -9200.0 2925.0 850.0 None 0 -9200.0 2150.0 850.0 None 0 -9200.0 2550.0 850.0 None 0 -9200.0 2950.0 950.0 None

40、 0 -9200.0 3000.0 1275.0 None 1 -7350.0 2950.0 950.0 None 1 -7350.0 3000.0 1275.0 None 1 -7350.0 2900.0 650.0 None 1 -7350.0 2525.0 640.0 None 1 -7350.0 2150.0 625.0 None ………… 特別注意以下2點： 1.第一列“站號”不是型線圖中的站號，數(shù)據(jù)相同表示在perfit中處理作為一個橫截面，“站號”不要取小數(shù)，為小數(shù)時系統(tǒng)會采用舍去小數(shù)部分將點歸之相鄰的整數(shù)“

41、站號”中； 2.同一“站號”內的標記點不能取高度值特相近的點，盡量取橫截面內離的遠一些的點。 2）打開maxsurfpro模塊導入標記點文件 在maxsurfpro模塊中先加入一個曲面，然后點擊makers目錄添加一定的makers數(shù)目，在makers數(shù)據(jù)窗口中復制標記點TXT文件，導入了標記點，生成船體片體半邊的三維曲面，此時各站之間無空間關聯(lián)，用鼠標移動控制點，使曲線盡可能多的通過型值點。控制點越多，生成的二維曲線越精確，同時修改也就越復雜，再通過控制點工具框增加控制點行和控制點列對取進行修改精確，如圖4-1所示。 圖 41控制點工具框 3）增加控制點 在Maxsurf

42、Pro中，曲面的形狀由空間控制點決定，應增加控制點的行數(shù)和列數(shù)以增加控制網(wǎng)的密度。在橫剖面窗口中添加控制行，在水線面圖窗口或縱剖面圖窗口添加控制列，分別如圖4-2，圖4-3，圖4-4所示。 圖42縱剖面中移動控制點 圖43水線面中移動控制點 圖 44橫剖面中移動各站的控制點 4）添加柵格線 添加柵格線，使用data中的Grid Spacing，如圖4-5。 圖 45柵格工具框 5）選擇船體類型 在data目錄下打開vessel type對話框，選擇catamaran并輸入片體中心距。如圖4-6： 圖46 vessel t

43、ype對話框  6）修改半邊片體的控制點空間位置，使曲面盡可能光滑和客觀 將surface中的precision調成highest，讓曲面看著更光滑。 控制點的修改盡可能滿足以下原則： 控制點的縱向位置盡可能在站上，控制點列只能影響附近的曲面形狀，在站上控制型值較容易，有些控制點最好與標記點重合，如圖4-7所示。 圖 47縱剖面圖 形狀復雜的艏部和尾部需要加密控制，中部可以取較少的控制列；如圖4-8所示。 圖48船艏 控制點是影響附近的區(qū)域，所以調節(jié)控制點是一個反復重復的過程，要不斷修改以求合適。 修改控制點后，生成橫剖面面積曲線圖，看是否符合客觀，用橫剖面面

44、積曲線檢驗，繼續(xù)修改。 當半邊片體修改光順后，復制其控制點坐標，并修改每一個控制點的半寬值，讓新的控制點與原來的控制點對稱于片體中心線，最終得到光順的單個片體。 最終修改的單個片體三維圖如圖4-9和圖4-10： 圖 49全船圖 圖 410穿浪艏 7）建造連接橋 在maxsurf pro模塊surface目錄下點擊add surface，通過調節(jié)控制點的位置關系，將兩個片體用連接橋連接起來，并加上尾封板。船首也加上甲板，形成比較客觀的三維船模。最終三維船模如下圖4-11： 圖 411三維效果圖  4.2使用maxsurf改造設計 （1）在maxsurf p

45、ro中參數(shù)化變換，母型改造生成新模型 1）船的尺寸放大，使用surface中的surface size,修改參數(shù)如下圖4-12： 圖412 size surface對話框 2）重新設置零點，選擇基準 打開data中的Zero Point，設置零點，如下圖4-13： 圖 413 zero point對話框 設置吃水，打開data菜單下的Frame of reference對話框，設置如下圖4-14： 圖 414 frame of reference對話框 3）修改參數(shù)，設計新船 Maxsurf pro能根據(jù)主尺度變形母型船，得出所需要的新船。型線設計是必須注意

46、以下幾點： 保證新船具有良好的快速性； 滿足總布置的要求； 考慮船體結構的合理性和施工、維修的方便。 在參數(shù)化設計中填入所得參數(shù)，如下圖4-15： 圖415設置變形系數(shù)工具框 4）修改柵格，修改站線、增加水線和縱剖線，如下圖4-16、圖4-17、圖4-18所示： 圖416修改站線圖 圖417修改縱剖線圖 圖 418修改水線圖 5）修改控制點，使船體光順 經過反復修改和重復參數(shù)化變形，使得船體表面光滑并符合客觀，并且根據(jù)橫剖面曲線來檢驗，調整后橫剖面面積曲線大致符合要求的圖形。 經過反復調整后的三維模型如圖4-19、圖4-20： 圖419三

47、維效果圖 圖 420光順的船艏 經優(yōu)化的橫剖面面積曲線如下圖4-21： 圖 421橫剖面面積曲線 4.3型線完善 由于對maxsurf只是初步了解，建模比較粗糙，型線生成也存在問題，所以需要對其進行修整，修改后的型線圖另附圖二。  5.性能計算 5.1性能計算 5.1.1概述 在完成船舶的型線設計后，我們應進行靜水力計算以檢驗船舶的性能。靜水力計算一般都是用軟件完成的。由于本次設計的型線是用maxsurfpro完成的，故靜水力計算我們可以用該軟件的Hydronaxpro模塊完成。Hydronaxpro模塊可以進行全部的水動力性能計算，但我們只計算了靜水力和

48、大傾角穩(wěn)性兩個部分[8]。 5.1.2靜水力計算 用Hydronaxpro模塊進行靜水力計算的操作十分簡單。首先我們在該模塊中打開之前建的三維模型，經檢測發(fā)現(xiàn)模型不存在問題，我們就可以開始開始靜水力計算。設定計算類型為靜水力計算，縱傾角為零，水的密度為1.0，吃水從0.15m到0.95m每隔0.1m計算一次，設定完后點擊計算我們就可以得到排水量、浮心高度、PTC，Cb等隨高度變化的結果。最終結果如下： Fixed Trim = 0 m (+ve by stern) Relative Density (specific gravity) = 1; (Density = 1 tonne/m

49、^3) 表 51靜水力計算結果 Draft Amidsh. m 0.150 0.250 0.350 0.450 0.550 Displacement tonne 0.3471 1.230 2.754 4.931 7.746 Heel to Starboard degrees 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Draft at FP m 0.150 0.250 0.350 0.450 0.550 Draft at AP m 0.150 0.250 0.350 0.450 0.550 Draft at LCF m 0.150

50、 0.250 0.350 0.450 0.550 Trim (+ve by stern) m 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 WL Length m 12.187 14.866 16.000 16.935 17.761 WL Beam m 4.542 4.761 4.968 5.155 5.321 Wetted Area m^2 7.560 15.855 24.939 34.300 43.847 Waterpl. Area m^2 5.804 11.972 18.519 24.991 31.290

51、 Prismatic Coeff. 0.537 0.557 0.593 0.615 0.630 Block Coeff. 0.267 0.280 0.302 0.321 0.337 Midship Area Coeff. 0.503 0.507 0.513 0.525 0.538 Waterpl. Area Coeff. 0.662 0.676 0.709 0.730 0.747 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 0.690 0.940 1.043 1.032 0.953 LCF from Amidsh. (+

52、ve fwd) m 0.868 1.125 1.096 0.933 0.697 KB m 0.108 0.178 0.248 0.316 0.384 KG m 0.950 0.950 0.950 0.950 0.950 BMt m 73.406 42.723 29.546 22.336 17.909 BML m 126.146 113.326 96.275 83.599 74.793 GMt m 72.563 41.951 28.844 21.702 17.342 GML m 125.304 112.554 95.5

53、73 82.965 74.227 KMt m 73.513 42.901 29.794 22.652 18.292 KML m 126.254 113.504 96.523 83.915 75.177 Immersion (TPc) tonne/cm 0.058 0.120 0.185 0.250 0.313 MTc tonne.m 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 0.440 0.900 1.386 1.868 2.345 Ma

54、x deck inclination deg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Trim angle (+ve by stern) deg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Draft Amidsh. m 0.650 0.750 0.850 0.950 Displacement tonne 11.18 15.22 19.84 24.97 Heel to Starboard degrees 0.0 0.0 0.0 0.0 Draft at FP m 0.650 0.750 0.850 0.950 Draft at AP

55、m 0.650 0.750 0.850 0.950 Draft at LCF m 0.650 0.750 0.850 0.950 Trim (+ve by stern) m 0.000 0.000 0.000 0.000 WL Length m 18.465 18.960 19.251 19.050 WL Beam m 5.468 5.595 5.708 5.805 Wetted Area m^2 53.588 63.628 74.080 83.430 Waterpl. Area m^2 37.385 43.274 49.075

56、 53.210 Prismatic Coeff. 0.642 0.659 0.681 0.719 Block Coeff. 0.354 0.374 0.398 0.432 Midship Area Coeff. 0.554 0.571 0.590 0.607 Waterpl. Area Coeff. 0.767 0.796 0.835 0.873 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 0.829 0.667 0.465 0.257 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m 0.400 0.029 -

57、0.421 -0.624 KB m 0.450 0.517 0.583 0.648 KG m 0.950 0.950 0.950 0.950 BMt m 14.959 12.857 11.313 9.850 BML m 68.781 64.691 62.220 55.917 GMt m 14.460 12.424 10.946 9.548 GML m 68.281 64.258 61.853 55.615 KMt m 15.410 13.374 11.896 10.498 KML m 69.231 65.208 6

58、2.803 56.565 Immersion (TPc) tonne/cm 0.374 0.433 0.491 0.532 MTc tonne.m 0.000 0.000 0.000 0.000 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 2.822 3.300 3.789 4.160 Max deck inclination deg 0.0 0.0 0.0 0.0 Trim angle (+ve by stern) deg 0.0 0.0 0.0 0.0 設計吃水處的初穩(wěn)性高GM為9.548m>0.3BMAX

59、=1.8m,滿足規(guī)范要求。 圖 51靜水力曲線圖  圖 51顯示的是在不同吃水下排水量及浮心位置,艏部吃水,艉部吃水,設計水線長,設計水線寬,濕表面積,水線面面積,棱形系數(shù),方型系數(shù),漂心位置,KB,KG值的曲線圖.其中包括了穩(wěn)性曲線和浮力曲線。 浮力曲線包括：DISP,WETAREA,WFA,TPC,KB,LCB,LCF.。穩(wěn)性曲線包括：KML,KMt,和MTC三條。 圖 52船型系數(shù) 圖5-2顯示著不同吃水下，船型系數(shù) 、 、 、的數(shù)值變化連接成的曲線圖,更加直觀簡潔。 5.1.3大傾角穩(wěn)性的計算 在靜水力完成后我們就可以接著進行大傾角穩(wěn)性的計算了。首先我們

60、選定計算類型為大傾角穩(wěn)性計算，然后我們選擇Loadcase窗口，選擇添加新的裝載。本船的大傾角只計算滿載出港和空載到港兩種情況，故添加兩個就可以。接著我們在裝載狀況中填入每種裝載的排水量、重心的坐標 (本船自由液面很小,故可以不進行修正)。大傾角穩(wěn)性的計算還需設定進水點的坐標，這在keypoints一欄中可以設定，輸入進水點的坐標（3.67，2.7，2.16）并將該點的類型改為進水點即可。接下來我們設定縱傾角為0度，橫搖角的計算范圍為-10度到50度，中間每隔5度計算一次，設定完后就可以開始計算，最終結果如下：  1）空載大傾角穩(wěn)性 Stability Calculation Lo

61、adcase - Loadcase1 Damage Case - Intact Free to Trim Relative Density (specific gravity) = 1; (Density = 1 tonne/m^3) Fluid analysis method: Use corrected VCG 表 52空載大傾角穩(wěn)性參數(shù)設置表 em Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m FS Mom. tonne.m FSM Type Lightship 1

62、24.53 0.257 1.750 0.000 0.000 Total Weight= 24.53 LCG=0.257 VCG=1.750 TCG=0.000 0 FS corr.=0 VCG fluid=1.75 表 53空載大傾角穩(wěn)性計算結果 Heel to Starboard degrees -10.0 -5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 Displacement tonne 24.53 24.53 24.53 24.53 2

63、4.53 24.53 24.53 24.53 Draft at FP m 0.878 0.928 0.942 0.928 0.878 0.778 0.591 0.369 Draft at AP m 0.878 0.928 0.942 0.928 0.878 0.778 0.591 0.369 WL Length m 19.782 19.570 19.053 19.570 19.782 19.529 19.563 19.556 Immersed Depth m 1.232 1.106 0.940 0.740 0.721 1

64、.086 1.285 1.233 WL Beam m 5.631 5.744 5.799 5.744 5.631 5.481 3.078 3.076 Wetted Area m^2 75.098 80.191 82.713 80.191 75.098 66.603 59.364 59.487 Waterpl. Area m^2 45.294 50.328 52.947 50.328 45.294 37.814 32.293 33.048 Prismatic Coeff. 0.723 0.704 0.716 0.704 0.7

65、23 0.769 0.784 0.786 Block Coeff. 0.348 0.363 0.430 0.543 0.595 0.484 0.532 0.540 LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 0.263 0.258 0.257 0.258 0.263 0.271 0.275 0.276 VCB from DWL m -0.377 -0.321 -0.298 -0.321 -0.377 -0.438 -0.447 -0.436 GZ m -1.378 -0.749 0.000 0.749 1.3

66、78 1.789 1.792 1.681 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -0.033 -0.328 -0.624 -0.328 -0.033 -0.043 -0.389 -0.360 TCF to zero pt. m -0.954 -0.434 0.000 0.434 0.954 1.721 2.502 2.553 Max deck inclination deg 10.0 5.0 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 Trim angle (+ve by stern) deg 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0  Heel to Starboard degrees 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 Displacement tonne 24.53 24.53 24.53 24.53 24.53 Draft at FP m 0.126 -0.143 -0