28m海巡艇技术设计

28m海巡艇技术设计内容摘要：

改善驾驶室的视野，但是改用宽大驾驶窗与玻璃对结构强度会产生影响，因此对驾驶室前舱壁可以改造为后倾式并将五个窗户合并为一个再分割为三个窗，这样即满足结构强度也满足改造方的要求）。 邓强： 28m 海巡艇技术设计 4 第二章 主要要素估算 1 概述 设计船主要航行于长江三峡库区及其支流，主要航区为 B、 C 级航区及 J2 级航段。 设计船用于库区及其支流上的海事巡逻工作，船东为重庆港航局，其为重庆市交通委员会直属的承担全市水上交通运输行业行政管理职能的副厅级事业单位，同时挂“重庆市地方海事局”、“重庆市船舶检验局”的牌子，实行三块牌子，一套班子，统一定编，合署办公。 其主要职责为：贯彻落实我市交通 行业发展战略、中长期规划和年度计划，并按照有关政策、法规、规章、标准，负责对全市水上交通运输行业的行政管理，监督管理水路运输市场，维护市场秩序；负责全市（长江除外）水上交通安全管理，维护支小河流、湖泊、水库等通航水域的通航秩序；负责对港口、码头、港埠企业实施行业管理，维护港口经营秩序；负责嘉陵江、乌江等地方航道的管理、养护和建设；负责船舶图纸审验、船用产品检验、船舶检验、船舶焊工资质管理；负责征收水运交通规费。 新船为执行公务所用，要求其具有较好的快速性、操纵性、主机输出功率大并且方便靠泊。 需要确定 的主尺度有： 船长 L、型宽 B、型深 D、吃水 T 以及方形系数 CB。 设计时 主 要考虑 以下几点 ： 满足船东所需的空间大小和功能要求； 船舶浮态调整的需要； 满足有关规范对船舶技术性能的要求，如：快结构、稳性、强度等； 满足限制的港航条件，例如吃水限制、航道中桥梁的 净空 高 度 限制； 满足舱室的要求和舱室所需的甲板面积以及实际建造过程中的技术可行性； 调研情况 为提高设计质量，在着手设计工作之前，我们组组员做了大量的调研工作。 我们先到造船现场和作业现场观看和考察重庆市正在造和已服役的海事巡逻艇，通过对比我们发现调 研船舶有如下特点：  为了方便靠泊，几乎所用的海巡艇都采用 V 形尖首；  为了提高螺旋桨的推荐效率，大多数船舶都采用隧道尾；  为了达到快速性，服役船都有较大的长宽比； 2020 届船舶与海洋工程专业毕业设计 5  其中一些较为豪华的船舶都采用了双舵，以提高船舶的操纵性 调研过程中，我们也收集到一些型船资料，通过对比将其中一部分主尺度与新船较为接近和性能较好的船整理列出如下表格： 表一 型船资料 船名 建造 /改建日期 船舶主尺度： L B d（ m） 主机配置 长宽比 L/B 海巡艇 雅马哈柴油机 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 水星舷内外机 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 水星舷内外机 渝海巡 0901 202004 TBD226BC115KW 以上为调研过程中的主要成果，以此作为设计的理论基础，意在通过对型船资料的分析，吸取型船设计之长处，避开其不足，使设计的新船更为合理、经济。 2 主尺度的选择分析 设计原则及对设计船的分析： 邓强： 28m 海巡艇技术设计 6 因此设计的新船属于公务船，代表着政府和城市的形象，加之三峡工程是世界级工程，并且三峡库区中有着许多旅游景点，吸引着大量的中外游客，因此在设计过程中主要考虑其安全性和工作效率，兼顾经济性，同时在此基础上让新船尽可能的美观。 本船在主尺度的选取主要考虑以下几点： 1) 主尺度的选择原则：安全、高效、节能、环保； 2) 设计船主尺度选取主要参照以往的设计船，对型船作相应的调研，以上一点中的设计原则作为选取依据对新船主尺度选型。 3) 新船最终的选型必须满足其空间大小及功能的需求。 新船快速性和良好的操纵性是本设计的重点，增加船长对航速的提高有着重大的影响，但是由于型宽的增大，对快速行 也会产生较大的影响，因此设计时要注意调和这两方面的问题，新船主要注重其安全性和性能，所以可以使船长和型宽都相应的增加到比较合适的尺度，然后加大主机功率，如此可使该矛盾将会得到相应的调和，既满足了快速性，也保证新船会有较大的空间供布置取用，同时也改善了船员的工作和生活环境。 型深方面则主要是从保证干舷要求，保证螺旋桨布置，舵效及推进效率等方面考虑。 为了保证新船有足够的干舷，同时使得螺旋桨发挥出较好的性能，同时考虑吃水的限制因此型深较之在近似航道的型船不应该有较大的变化；船长在设计任务书已给出了相应的长度，故在主 尺度的选择中总长无需再变，选取中的主要工作是参照型船的舱室划分和规范中对舱室划分的相关要求对其舱室进行合理的划分以提升新船的各方面性能，特别地，设计中对船员及工作人员的生活和工作环境的改善是新的设计的一个亮点，因此在舱室划分也要考虑到该方面的相应的因素，已使新船设计更为合理和人性化；型宽的选取是新船设计的重点，总布置方面型宽的增加对总布置和稳性方面都很有利，但是型宽的增加对快速性的不利影响也很明显，故型宽的选取应综合各方面的问题，尽量协调其中的矛盾以保证设计船各方面的性能。 由于三峡库区的重要性，特 别是四期蓄水之后，水域更为宽广，航行条件得到进一步的改善，库区的航运业也随之迎来了一个小春天，因此新船的作业任务不再是单纯的在库区航道巡航和水上搜救，新船必须具备一些其他的功能，比如对水域上明显的漂浮物和垃圾要有一定的处理能力，对出现海水事故的船舶要有一定的救援能力以保证库区顺利通航，对库区的水文气象等等重要信息也要有一定收集处理能力等等。 为此上层建筑方面为了保证设计船拥有更多的功能也使船员的作业环境得到进一步的改善，因此上层建筑相比现役的海巡艇将会比较豪华，为了保证新船满足稳性的需求，型宽也会相应的增加。 简言之：所设计新船是航速高，马力足，功能、环境、配置豪华的新型海事巡逻艇。 故在主尺度的选择中：型深方面则主要是从保证干舷要求，保2020 届船舶与海洋工程专业毕业设计 7 证螺旋桨布置，舵效及推进效率和吃水限制等方面综合考虑； 船长 则 主要 是对舱室的划分的合理性和船员的生活工作环境改善出发 ；船宽 则作为主尺度选取的重点， 从总布置、浮力 、稳性等等各个方面 考 综合 虑 以确保设计船的工作性能； 要素确定 型深 D 的选取 由于设计船航行的航区吃水有限制，并且设计船和母型船的线型也相似，故在有吃水限制的前提下为了确保设计船的干舷要求、螺旋桨布置、舵效及推进效率 依照母型船的主尺度中去型深 D= 米、吃水 d=1m。 船长 L 暨舱室的划分 由于设计任务书中已给定船总长，故本地主要是对其舱室作划分。 参考由重庆长江轮船公司工程研究设计院设计的母型船 25 米港航艇舱室划分，在船长方向上，首尾两端分别是艏尖舱和艉尖舱，中间依次是压载舱、空舱（包含燃油舱）、机舱、空舱。 设计船舱室跟母型船布置基本一致，只对其尺寸作出相应调整。 1．艏尖舱：按《钢质内河船舶建造规范》 防撞舱壁合理的设置位置为距首垂线 ～ 的范围内，参照母型船资料和结合新船舱室布置 的实际情况将其设置在距首垂线 米处，故艏尖舱的总长度为 5 米。 按照规范防撞舱壁的高度将至首升高甲板。 2．艉尖舱：本船中的艉尖舱设有舵机，参照母型船，同时为了使舵机的布置更为科学和方便并且考虑改善船员的工作环境，取其长度为 米。 但是考虑到舵和螺旋桨的配合效果，因此在后期工作中将舵和螺旋桨确定之后应将舵和螺旋桨的最佳配合工况优先考虑，此长度可以和之前的空舱做相应的调整。 3．机舱：根据设计任务书和开题报告，新船在功能及航速上较母型船将有一定的提升，为了让机舱中的布置方便合理，机舱适当的调整取 米。 4．燃油舱 : 根据母型仍将船燃油舱布置在新船的中前的位置，根据上述内容及开题报告新船的主机将比母型船的主机会有更高的输出功率，为了保证新船的具备充足的续航能力，燃油舱将在母型船的基础做适当的加大，又由于主机现还未选定，因此燃油舱的最终尺度可根据最终定型的主机为依据做出选择，现先取 米。 5．压载舱：压载舱用于调整船舶的浮态，本船属于公务船，一般情况下船上上的载荷不会发生太大的变化。 和母型船相比，新船在主尺度上相对较大，结合新船的实际情况压载舱 米。 6．空舱 :参照母型船以及新船舱室布置的需要，空舱在 布置的地位上和母型船没有变化，邓强： 28m 海巡艇技术设计 8 只是为了满足新船的要求，将其尺度定为。 综上：船舶总长 =艏尖舱 +压载舱 +空舱（包括燃油舱） +空舱 +机舱 +空舱 +艉尖舱 =5m+++ +++ =28m 船宽 B 的估算 由于影响决定型宽 B 的因素较多，使用近似公式具有相当大的局限性，故使用分析法通过对比型船和设计的新船的实际情况，确定 B 的值。 在对设计船的分析和开题报告中我们多次提到，设计的新船由于其航区 和自身的特殊性，新船在总布置方面将会较型船要丰富得多。 新船用户为重庆市港航局，属于公务船，船上会经常召开会议、接待上级领导等等举行一些集会性活动，因此要求新船必须有足够的会议室，根据与会人数和船员人数估算总人数可能达到 20 人以上，为了保证有足够的空间供支配，会议室的宽度选取应在 米左右，同时保证人员在船上的移动方便主甲板上两舷的过道宽度确定为 米。 根据上文我们已知设计新船主要考虑安全和工作效率，加之政府船舶给船舶的设计和建造提供了更多的资金空间，因此在设计过程我们也尽可能的使设计船舶能给其上的工作人 员提供舒适的生活和工作环境，这势必要求我们将船宽和上层建筑的高度增大，上层建筑的加高将使船舶的稳性下降，故我们通过增大的船宽改善环境同时也保证了的稳性。 但是船宽的增加也使船舶行进时的阻力增加，而设计船又必须保证其快速性，为了协调这些方面的矛盾，我们只有将选取功率相对较大的主机，以保证其航行的快速性同时也为新船的功能的多样性提供充足的动力。 长宽比 L/B 是一个常用作反映船舶快速性的量，我们希望该值尽可能的取大，其具体的值我们通过对型船的分析确定。 型船资料及对型船的调研分析如概述中的表一： (由于部分型船与设计船主 尺度相差过大未一一列出，故只列出部分型船主尺度 ) 通过型船的资料我们不难看出，型船的 L/B 值一般都在 4 以上，快速较好的可以达到 5 以上，设计新船对快速性有一定的要求，我们再结合总布置中对船宽的要求，取船宽 B= 米。 方形系数 CB 的估算 设计船弗洛德数 gLvFn / =，故不能用亚历山大公式估算 CB，根据其他的经验公式，如下图： 2020 届船舶与海洋工程专业毕业设计 9 故取 CB= 排水量  的估算 由阿基米德原理知，船舶 所受的浮力等于排开水的重量，即： BPPBTCLk = 1 =（式中  是水的比重，单位 3/mt ， k 为附体体积系数） 首尾部选形 首部：海巡艇在执行公务时将会经常与其他船舶靠拢或者靠岸，为了方便这种泊靠，首选尖首。 并且尖首看起来很具有动感，与设计船的快速性相呼应，比较美观，这也是我们之前设计中所想要的，复合船 舶建造的美学，因此选尖首。 同时首部尽量前倾，有效的避免上浪，改善船员的工作环境。 由于机舱设在船的尾部，为了减下尾倾，将燃油舱也设在首部。 尾部：为了使螺旋桨得到充分的来流，提高推进效率，尾部做成潜尾隧道，在做线型设计时要注意线型的光顺性和调整好尾部线型的丰满度。 邓强： 28m 海巡艇技术设计 10 小结 船长 L＝ 吃水 T＝ 总宽 B＝ 型深 D＝ 方形系数 CB＝ 排水量  ＝ 2020 届船舶与海洋工程专业毕业设计 11 第三章 型线设计 概述 船体型线是关系船舶技术 ──所有性能的全局性设计项目之一。 主尺度确定之后，型线设计应与总布置设计互相配合进行。 正式的型线图是后续的结构设计性能计算的依据。 型线设计的好坏直接影响到船舶的快速性、稳性、耐波性等相关船舶性能，同时也会影响到船舶的总布置和建造工艺。 型。