《7.5m旅游快艇初步設(shè)計(jì)及布置圖建模分析（附曲線圖）》15000字（論文）

引言沿海旅游快艇是航行于沿海海域、遮蔽海域、島嶼之間的一種小型功能船，是我國(guó)沿海旅游服務(wù)中的一項(xiàng)必不可少的項(xiàng)目之一。作為一種旅游快艇，它不僅要能達(dá)到一定的速度，還要保證旅客在航行過程中的舒適性，還要求能夠進(jìn)行一定的休閑娛樂活動(dòng)。我國(guó)是一個(gè)海岸線較長(zhǎng)的國(guó)家，沿海旅游業(yè)是沿海城市中經(jīng)濟(jì)的重要來(lái)源，而沿海旅游業(yè)的繁榮發(fā)展就需要新型的旅游快艇。由此可見，沿海旅游快艇在沿海旅游業(yè)中起到了極其重要的作用。本文將進(jìn)行7.5m沿海旅游快艇初步設(shè)計(jì)，即參照設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書要求同時(shí)結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，完成主要參數(shù)設(shè)計(jì)、快艇艇型設(shè)計(jì)、快艇總布置設(shè)計(jì)并逐步完成對(duì)艇體的靜水力計(jì)算、重量重心的估算、穩(wěn)性校核、阻力性能計(jì)算等。除此之外，還利用了Rhino軟件對(duì)船舶進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，用3D模型更加直觀的表達(dá)出設(shè)計(jì)艇的造型與性能，更能讓人深入了解本次初步設(shè)計(jì)的快艇。本次設(shè)計(jì)必不可少的素養(yǎng)即是系統(tǒng)工程思想，結(jié)合相關(guān)知識(shí)，從確定主尺度入手至相關(guān)性能計(jì)算與校核，完成一艘沿海旅游快艇的初步設(shè)計(jì)。1設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)書要求1)航區(qū)、用途此次設(shè)計(jì)的快艇為沿海旅游快艇，主要用于運(yùn)送旅客并提供海上娛樂休閑服務(wù)。該艇主要航行為我國(guó)沿海海域及遮蔽航區(qū)。2)船型及材料本船的船型為單體滑行艇。本船的船體結(jié)構(gòu)根據(jù)強(qiáng)度需求設(shè)計(jì)為橫骨架式，船體結(jié)構(gòu)材料根據(jù)具體情況選用纖維增強(qiáng)材料。3)快艇船級(jí)本船級(jí)擬入編中華人民共和國(guó)沿海船級(jí)社,按照現(xiàn)行中華人民共和國(guó)沿海船級(jí)社的《沿海小船入級(jí)與建造規(guī)范》要求進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)與建造,并應(yīng)遵守中華人民共和國(guó)《船舶與海上設(shè)施法定檢驗(yàn)規(guī)則》。旅游快艇動(dòng)力裝置本次快艇主機(jī)設(shè)計(jì)選用高速汽油機(jī)，本快艇的推進(jìn)方式設(shè)計(jì)為雙機(jī)雙槳，且搭配與主機(jī)配套的螺旋槳。5）主要參數(shù)（1）總長(zhǎng)約7.5米；（2）吃水不大于0.4米；（3）最大航速不小于26節(jié)；（4）續(xù)航力不小于100海里；（5）設(shè)定人員不小于14人（船員2人）。1.2母型船資料此次沿海旅游快艇的設(shè)計(jì)是通過優(yōu)良母型改造法，以下為母型船資料：1）Loa=12.928m；2）Lwl=11.808m；3）Boa=2.52m；4）D=1.184m；5）d=0.48m1.3本次初步設(shè)計(jì)的思路及流程第一，先搜集初步設(shè)計(jì)所需的母型資料以及各種參考文獻(xiàn)，然后進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)一步分析沿海旅游快艇設(shè)計(jì)的市場(chǎng)前景以及快艇設(shè)計(jì)需求。通過現(xiàn)有的單體滑行艇研究和綜合專業(yè)所學(xué)知識(shí)，參考設(shè)計(jì)技術(shù)任務(wù)要求對(duì)沿海旅游快艇完成初步設(shè)計(jì)工作。第二，通過收集的母型資料分析確定本快艇的主尺度，同時(shí)新船的參數(shù)只能根據(jù)現(xiàn)有資料取得初步估計(jì)的范圍值。第三，將收集的優(yōu)良母型型線圖進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成型線設(shè)計(jì)。第四，完成型線繪制之后，對(duì)新船進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)。需要考慮艙室的劃分、客位布置，內(nèi)裝的設(shè)計(jì)等繪制。第五，開始對(duì)設(shè)計(jì)船的靜水力性能、阻力性能、穩(wěn)性等各項(xiàng)技術(shù)性能進(jìn)行計(jì)算和校核。在此過程中，若計(jì)算結(jié)果不符合相關(guān)規(guī)范以及法規(guī)等，需要對(duì)所確定的主尺度進(jìn)行重新考量，并進(jìn)一步完成設(shè)計(jì)工作。整個(gè)設(shè)計(jì)流程是一個(gè)系統(tǒng)工程思想的體現(xiàn)。船舶初步設(shè)計(jì)更是螺旋式的過程。2旅游快艇主要參數(shù)的選擇在確定沿海旅游快艇的主尺度和主要船艇參數(shù)時(shí)，一般從現(xiàn)有船型和航行區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)考量，從而達(dá)到沿海旅游快艇的最佳經(jīng)濟(jì)性能。沿海旅游快艇作為一種水上運(yùn)送旅客并提供海上休閑娛樂的客船，不僅具有快速性和舒適性，而且具有實(shí)用性和時(shí)尚性。由于近年來(lái)海洋治理出現(xiàn)新的綠色要求，許多的旅游快艇等需要進(jìn)行更新?lián)Q代以及改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)并考慮更加環(huán)保的設(shè)計(jì)，因而需要綜合多方面的需求考慮，設(shè)計(jì)目的是為了更好地使用。2.1快艇主要尺度的初步選擇1）總長(zhǎng)Loa對(duì)于沿海旅游快艇來(lái)說(shuō)，本艇的總長(zhǎng)Loa是主尺度選擇過程中首先確定的尺度，它在快艇的造價(jià)以及總布置上占據(jù)了重要的地位。在分析了設(shè)計(jì)任務(wù)書和其他母型船資料后，確定快艇的艇長(zhǎng)Loa為7.50m。一旦確定了快艇的總長(zhǎng)，滿載水線長(zhǎng)Lwl和舭部側(cè)投影線長(zhǎng)Lp（2-1）快艇的滿載水線長(zhǎng)Lwl可取0.90Loa，則Lwl=6.75m?？焱У聂安總?cè)投影線長(zhǎng)Lp可取0.96L2）型寬Boa由于在此次設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)本艇的型寬沒有做具體的要求，因此在確定型寬時(shí)，考慮總布置及乘員的出行體驗(yàn)，收集大量母型船資料對(duì)型寬進(jìn)行參考選擇。根據(jù)下表2-1的數(shù)據(jù),進(jìn)行繪制了型寬與總長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的綜合曲線。通過擬合數(shù)據(jù),最后得出的擬合公式為:Boa=0.029L+2.3861（2-2計(jì)算得型寬Boa=0.029L+2.3861=舭部寬度Bp可?。?.82~0.95)Boa，這里取0.85Boa，即Bp=2.22m，表2-1母型船資料表型號(hào)總長(zhǎng)（m）吃水（m）型寬（m）母型船17.320.52.59母型船27.370.392.59母型船37.440.452.59母型船47.60.352.6母型船57.710.42.58母型船67.380.352.58母型船77.570.382.59母型船87.410.462.59母型船97.480.42.55母型船107.10.42.54圖2-1型寬與總長(zhǎng)擬合圖3）吃水d在考慮本艇的吃水時(shí)，需要考慮航行區(qū)域及碼頭的限制因素，因此無(wú)法確切的確定。故通過收集的母型船資料，進(jìn)行繪制了型寬與總長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的綜合曲線。通過擬合數(shù)據(jù),最后得出的擬合公式為:d=-0.0801L+1.0039（2-3）計(jì)算得吃水d=-0.0801L+1.0039=0.40m。圖2-2吃水與總長(zhǎng)擬合圖4）型深D?對(duì)于型深D?的選取，主要是從快艇的總布置設(shè)計(jì)方面考慮，結(jié)合快艇設(shè)計(jì)時(shí)造型方面的要求，最終確定實(shí)船的型深D?=2.2快艇排水量的計(jì)算1）載重量在計(jì)算本艇的載重量時(shí)，主要考慮船員及行李、淡水、燃油及其他儲(chǔ)藏品和備品的重量，計(jì)算結(jié)果如下：（1）乘員及行李重量W根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本沿海旅游快艇乘員共14人，設(shè)人均體重為65kg，且每人攜帶10kg的行李，計(jì)算乘員及行李重量得W1=1050kg（2）燃油重量W根據(jù)本快艇的航速初步選取主機(jī)為Mercury·4.5H.O.DTSECT，下表2-2為該主機(jī)相關(guān)參數(shù)。表2-2Mercury·4.5L主機(jī)主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)值品牌Mercury型號(hào)功率（kW）4.5L184燃油消耗率g/(kW·h)24000轉(zhuǎn)速（n/min）4800活塞行程（mm）92長(zhǎng)/寬/高（mm）696×740×559缸徑（mm）102重量（kg）345在計(jì)算燃油重量時(shí)，由公式（2-4）計(jì)算可得：（2-4）其中，g0為燃油裝置耗油率，該值近似取主機(jī)耗油率的1.20。k為沿海旅游快艇在風(fēng)浪中受影響的航行系數(shù)，這里取為1.20。由于本艇動(dòng)力裝置設(shè)置為雙機(jī)雙槳形式，故在計(jì)算時(shí)，需要將重量加倍。則W2=424kg（3）淡水重量W使用近似公式（2-5）計(jì)算淡水重量：總儲(chǔ)備量=自持力（d）×人員數(shù)×定量（kg/(d?人））（關(guān)于淡水定量地選擇按每人每天100kg，則供應(yīng)品、儲(chǔ)藏品及其他物品重量W3=193kg根據(jù)《船舶設(shè)計(jì)原理》中的規(guī)定，取供應(yīng)品、儲(chǔ)藏品及其他雜品總重量（0.5%~1%LW），這里取1%LW，即W4=10kg（5）載重量DW載重量為各項(xiàng)重量和：DW=W1+沿海旅游快艇的空載排水量?L空船重量一般也用立方數(shù)公式（2-6）來(lái)估算：?0=C?0·N（2-其中，C?0為空船重量系數(shù)，它是由母型船的空船重量除以母型船的立方數(shù)求得的?？沾亓坑?jì)算所需數(shù)據(jù)有下表2-3表2-3空船重量計(jì)算表名稱主尺度(m)滿載排水量（t）立方數(shù)空船重量（t）C=?母型船7.5×2.7×1.33×0.453.126.9331.3750.501設(shè)計(jì)船7.5×2.6×0.98×0.419.2660.984此次設(shè)計(jì)取排水量裕度為5%，由此得本艇的空船排水量為1032.78kg。3）沿海旅游快艇滿載排水量Δ計(jì)算得滿載排水量Δ=Dw+?L=2.3重要的快艇參數(shù)1）沿海旅游快艇面積載荷系數(shù)的確定面積載荷系數(shù)對(duì)快艇的阻力具有重要影響，艇的阻力與該系數(shù)的變化相關(guān)，若該系數(shù)增大則阻力減小，所以在本次設(shè)計(jì)中，快艇的舭部折角線和艉板所圍的水平投影面積Ap的選值一般落在（80％~86％）Lp×Bp[2]，這里取85％。計(jì)算可得Ap的值為13.586m2，因此面積載荷系數(shù)計(jì)算得5.454。2）沿海旅游快艇體積傅汝德數(shù)由公式（2-7）計(jì)算：（2-7）由公式計(jì)算得Fv≈4.2。圖2-3為根據(jù)水線和航速確定艇型的設(shè)計(jì)參考圖[2]，由圖可知，本艇屬于滑行艇，再結(jié)合計(jì)算結(jié)果及圖可確定本艇為滑行艇（3.0＜Fv≤4.5）。由此可根據(jù)航速初估本艇的重心位置，滑行艇的重心位置為（35%~43%）Lwl[2]，因此確定本艇的重心相對(duì)最佳位置為40%L圖2-3艇型設(shè)計(jì)參考圖[2]2.4沿海旅游快艇設(shè)計(jì)參數(shù)匯總本快艇的各項(xiàng)技術(shù)性能隨著艇體主要參數(shù)的改變而大有不同，因此在選擇快艇的主尺度和艇體參數(shù)時(shí)需全面考慮。經(jīng)計(jì)算，將本快艇的主要參數(shù)的選擇匯總?cè)绫?-4。表2-4沿海旅游快艇主要參數(shù)匯總參數(shù)參數(shù)結(jié)果7.50m6.75m7.20m2.60m2.22m0.40m0.988m1032.78kg2760kg服務(wù)航速36kn續(xù)表2-4面積載荷系數(shù)5.454體積佛氏數(shù)4.20，屬于中高速艇（滑行艇）重心相對(duì)最佳位置取40%Lwl=2.7m2.5本章小結(jié)首先，在確定本艇的主尺度時(shí)要將設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和自己設(shè)計(jì)時(shí)本艇所要體現(xiàn)的功能特點(diǎn)。其次，主要尺度的確定要參考各種優(yōu)秀母型船系列資料以及各種計(jì)算公式及其適用性，避免誤用公式導(dǎo)致的估算錯(cuò)誤。最后，在整個(gè)確定流程中要樹立系統(tǒng)工程的思想，保證本艇的主尺度及其他重要艇體參數(shù)在計(jì)算時(shí)無(wú)誤，并盡可能地讓已初步擬定的主尺度在后續(xù)的設(shè)計(jì)過程中避免重復(fù)性修改。3沿海旅游快艇型線設(shè)計(jì)在現(xiàn)代船艇的設(shè)計(jì)中，快艇的型線特征包含了許多船型參數(shù)，不同的參數(shù)會(huì)影響型線特征，也對(duì)艇體主要技術(shù)性能具有非常大的影響。即要使設(shè)計(jì)新艇與母型艇的主要船型參數(shù)一致，但若是艇體形狀不同，二者在性能上也會(huì)有很大的不同。對(duì)于快艇的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，不僅快艇的主尺度會(huì)影響到性能，而且型線的影響會(huì)更大。實(shí)際上，單就快艇的性能來(lái)說(shuō)，其重點(diǎn)就是型線設(shè)計(jì)。3.1沿海旅游快艇艇型選擇1）現(xiàn)代艇的艇型主要可分為三類，即圓舭型、尖舭型、混合型。不同的艇型在不同方面也有不一樣的性能優(yōu)劣。根據(jù)表3-1可以分析確定適合此次設(shè)計(jì)的艇型。表3-1沿海旅游快艇艇型選擇參考性能性能考慮選擇適航性FL≤0.40.4＜FL≤1.1FL＞1.1圓舭型艇兩者均可尖舭型艇靜水阻力兩者均可掩濕性尖舭型艇超載能力尖舭型艇航向穩(wěn)定性尖舭型艇動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性尖舭型艇運(yùn)送效率EtFV≤1.8FV＞1.8圓舭型艇尖舭型艇由艇型參數(shù)可得FL≈2.259，F(xiàn)V≈4.2，同時(shí)尖舭的主要功能是使水流從舭2）沿海旅游快艇橫剖面形狀確定由于沿海旅游快艇是高速航行艇且受風(fēng)浪影響較大。而深V型橫剖面形狀的舭部斜升角要大一些，可以更好地改善快艇在風(fēng)浪中的性能。平面舭剖面在動(dòng)態(tài)航行方面可以提高動(dòng)升力，又能將海浪對(duì)船主體影響減小。所以，本快艇選取深V型平面舭剖面。3）舭部折角線形狀確定折角線的高低、寬窄與舭部斜升角有直接的關(guān)系，而舭部斜升角對(duì)快艇的性能的影響巨大。對(duì)于中高速艇而言，折角線在艏部有升高，給予人一種飄逸欲飛的感覺。在設(shè)計(jì)折角線的側(cè)面形狀時(shí)，其位置會(huì)隨著設(shè)計(jì)航速的不同而在一個(gè)范圍內(nèi)前后變動(dòng)；其次，要注意折角線與艏柱的交點(diǎn)高度，速度越高，該交點(diǎn)越高，折角線與設(shè)計(jì)水線的交點(diǎn)也就越靠后，一般在船中靠前處性能最佳；最后，速度較高的艇，艉部折角線較寬，面積形心比較靠后。本快艇的折角線（面）如圖3-1、3-2所示。圖3-1沿海旅游快艇折角線圖圖3-2沿海旅游快艇折角線圖3.2沿海旅游快艇型線設(shè)繪型線設(shè)繪是船舶總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。初步設(shè)計(jì)階段中的型線設(shè)計(jì)通常是在船舶主尺度（L、B、D、d）確定后開始設(shè)計(jì)工作。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(duì)船舶的航海性能、使用以及建造等方面有很大的影響。型線設(shè)計(jì)的方法有母型船改造法、優(yōu)良船模資料法、計(jì)算機(jī)生成型線法等。其中，母型改造法是利用與新船相近的優(yōu)秀母型船的型線資料，這樣不僅保留了母型船的良好性能，而且能更好把握新船的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。所以，此次設(shè)計(jì)采用母型船改造法。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)船與母型船各項(xiàng)尺度的比較，計(jì)算出各項(xiàng)尺度的比例，進(jìn)而對(duì)母型船的橫剖面進(jìn)行線性變換；其次，將所變換的橫剖面進(jìn)行重新分站和劃分水線。最后，繪制格子線、確定繪圖比例、測(cè)量橫剖面中的半寬值以及高度值繪制出設(shè)計(jì)船的縱剖面圖和半寬水線圖，進(jìn)行三面投影光順配合。設(shè)計(jì)船的橫剖面、半寬水線面、縱剖面如圖3-3、3-4、3-5所示，型值表見附錄A，型線圖詳見附錄B。圖3-3橫剖線圖圖3-4縱剖線圖圖3-5半寬水線圖3.3本章小結(jié)首先，型線的設(shè)計(jì)需要上一步所計(jì)算的快艇相關(guān)參數(shù)包括體積傅汝德數(shù)以及長(zhǎng)度傅汝德數(shù)等，這也是系統(tǒng)工程思想和螺旋式設(shè)計(jì)流程的體現(xiàn)。其次，型線的設(shè)計(jì)要充分考慮到此次設(shè)計(jì)的快艇需要達(dá)到什么樣的功能以便選擇合適的艇型進(jìn)而設(shè)計(jì)。最后，在采用優(yōu)良母型船按吃水進(jìn)行型線的縮放時(shí)，特別注意縮放以后的吃水是保持不變的，但是要關(guān)注縮放以后的水線以及站距，并將其進(jìn)行合理的調(diào)整，選定適合的繪圖比例，繪制格子線，進(jìn)而完成型線的改造及繪制。4沿海旅游快艇總布置4.1總布置設(shè)計(jì)原則總布置是總攬全局性的一項(xiàng)工作，它不僅涉及到各個(gè)方面，而且貫穿了一艘新艇設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。其基本原則是舒適且切合實(shí)際。沒有舒適性就不符合沿海旅游快艇的初衷，而不切實(shí)際的舒適就可能適得其反。因此，在此次設(shè)計(jì)的過程中，不僅要考慮船艇的造價(jià)以及建造工藝，而且要用人機(jī)工程學(xué)的思想來(lái)綜合考量設(shè)計(jì)工作的可行性。在設(shè)計(jì)中，要最大限度的考慮船員能否在該艙室內(nèi)正常工作，并在實(shí)現(xiàn)沿海旅游的功能下愉悅地完成工作。與此同時(shí)，還需要考慮乘客有一個(gè)相對(duì)舒適的環(huán)境以達(dá)成旅游的目的。4.2總布置設(shè)計(jì)要求1）乘客高度艇上乘員的高度一般考慮成年男性的高度，本次設(shè)計(jì)就以身高等于1800mm的男性為基準(zhǔn)來(lái)作為設(shè)計(jì)考量的出發(fā)點(diǎn)。2）艙室的凈層高以乘客凈身高1800mm為基準(zhǔn)，在艇上設(shè)施及設(shè)備正常操作的基礎(chǔ)和艇上各個(gè)艙室的凈層高不應(yīng)小于2000mm的情況下，否則會(huì)讓人有壓抑感，故以室內(nèi)2200mm的凈高為設(shè)計(jì)高度，符合設(shè)計(jì)的要求。3）座椅尺寸本沿海旅游快艇的駕駛座椅高度為800mm，布置在主甲板的駕駛室7~9站之間并設(shè)置該座椅可在高度和前后、左右方向上都可調(diào)，寬度為500mm，且根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，配有折疊式扶手以及腳踏板；普通座椅高度是430mm，椅背和坐墊間的夾角設(shè)定為95°，布置在4~6站之間；均符合設(shè)計(jì)要求。4）柜臺(tái)為了提供駕駛員有舒適的駕駛環(huán)境，駕駛室的駕駛臺(tái)高度設(shè)置為950mm，布置在8~9站之間。5）走道本艇屬于小型旅游快艇，在考慮客位及其他設(shè)施的布置下既能滿足布置要求，也能符合規(guī)范要求。故本艇設(shè)計(jì)普通走道的寬度為640mm。6）臺(tái)階在快艇內(nèi)部向下的空間延伸的舒適性和方便性時(shí)，將本艇普通臺(tái)階每級(jí)高度設(shè)計(jì)為200mm。7）欄桿欄桿的布置根據(jù)所設(shè)計(jì)的上下船方式在尾部安裝可推拉式的封閉欄桿，在乘員上下船的時(shí)候開啟可以方便通行，同時(shí)在海上航行游玩的時(shí)候?qū)⑵潢P(guān)閉以保證安全。艏部欄桿的安裝是為了船員工作和維修進(jìn)行時(shí)給予必要的防護(hù)措施。8）機(jī)艙布置機(jī)艙布置的關(guān)鍵在于主機(jī)的位置，本次設(shè)計(jì)主機(jī)位于船艉部，其他的設(shè)備就圍繞著主機(jī)來(lái)布置。故本艇的機(jī)艙布置設(shè)計(jì)在艉部，該位置遠(yuǎn)離乘客乘坐區(qū)域，為乘客的休閑娛樂提供較好的環(huán)境。本次機(jī)艙的布置采用傳統(tǒng)的斜軸V形傳動(dòng)，如圖4-1所示。采用這樣的機(jī)艙布置相對(duì)緊湊，空間利用率較高，符合近、便、順、隔、凈五個(gè)方面的布置要求。而操舵系統(tǒng)布置在艉封板前面，舵軸的位置保證了舵葉的隨邊在艉板內(nèi)，從而避免了舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吸進(jìn)空氣，影響螺旋槳的運(yùn)作。圖4-1斜軸V形傳動(dòng)9）淡水艙、污水艙布置淡水艙布置在駕駛艙的艙底，污水艙與淡水艙對(duì)稱布置，這樣，可以使重量重心均勻分布于全艇。水艙的容量約為400L，故淡水艙設(shè)為600mm×800mm×320mm，污水艙設(shè)為600mm×800mm×320mm，進(jìn)而滿足本艇出海航行的需求。10）燃油艙布置本次設(shè)計(jì)沿海旅游快艇所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以將本艇的燃油艙布置在機(jī)艙往前的一側(cè)，即布置在比全艇重心稍往前一點(diǎn)的地方，這樣，隨著燃油的消耗，艇的重心后移對(duì)減少阻力有利。本艇的燃油艙下留有一定的高度作為隔離作用。根據(jù)計(jì)算排水量時(shí)得知油艙的容量約為800L，以此設(shè)計(jì)本艇的燃油艙尺寸大小為1200mm×2500mm×300mm。4.3總布置圖設(shè)計(jì)繪制1）主甲板艙室布置本艇主要功能是用于沿海旅游，故本艇的不同艙室根據(jù)使用功能的不同，將主甲板分為3個(gè)區(qū)域，分別是駕駛室、乘員室、觀光區(qū)，如圖4-2所示圖4-2主甲板艙室分布圖駕駛區(qū)是全艇的控制中心，所以將其布置在主甲板室最前端的中央，該區(qū)域設(shè)備包括駕駛臺(tái)、水平羅盤、駕駛椅、方向儀等。駕駛臺(tái)在舵輪的部分臺(tái)面傾斜15°，主要布置主機(jī)操縱柄。主機(jī)顯示器、舵角顯示儀、側(cè)推器操縱紐、油位顯示器以及各種開關(guān)等。傾斜的目的主要是為了使駕駛員可以清楚地觀察儀表，方便地操縱主機(jī)操縱柄和各種開關(guān)。舵輪垂直安裝在駕駛臺(tái)正面，中心離地面700mm，其直徑為320mm，由柚木制成。駕駛員可以直接操縱舵輪來(lái)控制艇的航向。駕駛員所處的位置對(duì)于駕駛安全性具有非常大的影響，為保證本快艇在航行時(shí)的安全，駕駛員所處位置的前方30°范圍內(nèi)，不得有任何的遮擋，并且要求航行時(shí)視野“盲區(qū)”應(yīng)在4倍艇長(zhǎng)或者50m之內(nèi)。由以下兩個(gè)參考公式（4-1）和（4-2）校核：若巡邏艇航行縱傾角，（4-1）若巡邏艇航行縱傾角，（4-2）本巡邏艇的對(duì)應(yīng)參數(shù)如下表4-1：表4-1盲區(qū)校核計(jì)算參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值巡邏艇總長(zhǎng)Loa7.50m眼睛到盲點(diǎn)的水平距離A2.98m水面到盲點(diǎn)的垂直距離H0.85m將公式（4-1）和（4-2）得出結(jié)果匯總于表4-2：表4-2盲區(qū)校核計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目數(shù)值垂直距離C10.33m假定的航行縱傾角τ4.5°垂直距離C20.30m實(shí)際的垂直距離C0.78m由表4-2可得，本快艇的實(shí)際駕駛員眼睛到盲點(diǎn)的垂直距離C大于應(yīng)滿足的距離，故本艇的視野范圍滿足設(shè)計(jì)要求。本艇視線檢查如圖4-3所示。圖4-3視野范圍檢查圖本層甲板包括駕駛室、乘員室、衛(wèi)生間以及艉部的觀光區(qū)。在乘員室中，各乘員座位間的走道寬度為640mm，并設(shè)有艙口蓋以通往儲(chǔ)物艙。衛(wèi)生間布置在艉部進(jìn)門一側(cè)，游客到達(dá)方便且不影響他人的休閑娛樂。艉部觀光區(qū)空間較為寬敞，游客可在此區(qū)域感受海上風(fēng)浪帶來(lái)的激情，也可以在此拍照留念。毗鄰乘員室的后部布置有儲(chǔ)物柜和飲水機(jī)，可為游客提供游玩之余所需的零食酒水。艉部設(shè)置有通往機(jī)艙的艙口蓋，以便工作人員進(jìn)去檢查和維修。主甲板布置圖如圖4-4所示。圖4-4主甲板布置圖2）下甲板繪制本艇的下甲板布置可以直觀地表達(dá)各艙室沿船長(zhǎng)方向的布置情況。發(fā)動(dòng)機(jī)、主機(jī)以及其他機(jī)械裝置圍繞著艉部安裝，可以減少管系的布置，使得機(jī)艙相對(duì)簡(jiǎn)潔寬敞，同時(shí)有助于操作人員進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行檢查和維修。儲(chǔ)物艙布置在乘員室下方，便于取拿。淡水艙與污水艙對(duì)稱布置在前中部，可以使全船重量相對(duì)均勻分布。下甲板布置圖如圖4-5所示。圖4-5下甲板艙室分布圖3）外甲板設(shè)備布置外甲板設(shè)備主要為系泊、安全和航海而設(shè)，包括錨、錨鏈和錨機(jī)，系攬柱和導(dǎo)纜孔，欄桿和扶手，用于快艇排水的進(jìn)水孔、流水孔等。而本艇還配備了保障通訊正常使用的無(wú)線電天線，航行時(shí)所需的信號(hào)燈以及照明使用的高功率照明燈，還有其他的航行設(shè)備如喇叭及扶手。本艇的設(shè)備從堅(jiān)固、耐用、輕盈、安全等方面出發(fā)兼顧合適的造型加以布置。4.4本章小結(jié)船艇的總體布局是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容之一。實(shí)際上，許多游客對(duì)沿海旅游快艇的第一感覺就好比一見鐘情的感覺，是先感性而理性。只有在快艇下水試航時(shí)，才轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)性能優(yōu)劣的重視。而我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要二者兼顧的考慮，這樣，既保證了船艇必要的性能，又能完成先進(jìn)美觀的外形設(shè)計(jì)。首先，總布置設(shè)計(jì)要有流程可循，不然會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)過程中得此失彼。雖然在此次設(shè)計(jì)過程中遭遇了不少的坎坷，但是鍛煉了自己，以便建立系統(tǒng)工程的思想方法。船舶設(shè)計(jì)流程正是一環(huán)接一環(huán)的螺旋過程。5性能設(shè)計(jì)5.1性能設(shè)計(jì)概述船艇性能，是每一個(gè)造船設(shè)計(jì)師在任何一種船型設(shè)計(jì)時(shí)都要仔細(xì)考慮的問題。船艇特性設(shè)計(jì)是評(píng)估快艇在航速、安全和穩(wěn)定、快速性等各個(gè)方面的特性。此性能設(shè)計(jì)一般包含快艇的空船重量重心的計(jì)算、靜水力的計(jì)算、快艇滿載出港及滿載到港兩種載況下的穩(wěn)定性校正、靜穩(wěn)性計(jì)算和大傾角穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果等一系列特性的計(jì)算結(jié)果。通過這一系列計(jì)算結(jié)果,可以詳細(xì)地分析所設(shè)計(jì)快艇的各項(xiàng)運(yùn)行性能特點(diǎn)。5.2重量重心計(jì)算本快艇的重量包括；空載重量、半載重量、滿載重量。其中，半載重量指的是船只載貨按設(shè)計(jì)規(guī)定的載貨量但油水等供給品為設(shè)計(jì)儲(chǔ)存量的50%時(shí)的重量。而滿載重量為船上裝載按設(shè)計(jì)規(guī)定的儲(chǔ)備量且油水等供給品為設(shè)計(jì)儲(chǔ)備量100%時(shí)的重量?？沾亓恐匦挠?jì)算空船重量重心的計(jì)算結(jié)果對(duì)于其他方面性能計(jì)算有較大的影響，此次對(duì)空船重量重心的計(jì)算由2.2中得知，假定重心垂向坐標(biāo)約在（0.8~0.9）之間。此次設(shè)計(jì)取為0.8。本快艇的重心縱向位置取的40%。這里知空船重量LW=1032.78kg，重心距基線高Vcg=0.7904m，重心距船舯距離Lcg=2.7m。在重量重心的計(jì)算中，假設(shè)供應(yīng)品。儲(chǔ)藏品100kg，其他雜物10kg。乘員的垂向重心高度取為主甲板上人員的一半處。對(duì)本快艇的輕載、半載、滿載等不同載況進(jìn)行重量重心的計(jì)算，結(jié)果見表5-1。表5-1重量重心計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目重量/kg巡邏艇輕載重量1032.780.792.740.00燃油50%212.000.223.130.80淡水50%96.500.225.060.00乘員10位910.001.905.000.00個(gè)人用品140.001.905.000.00供應(yīng)品、儲(chǔ)藏品50%25.000.304.350.00其他雜物50%5.000.344.350.00污水50%100.000.312.830.80載重量（半載）1488.501.414.580.05巡邏艇半載重量2521.281.163.830.00燃油100%424.000.293.130.00淡水100%193.000.315.060.00乘員10位910.001.905.000.00個(gè)人用品140.001.905.000.00其它雜物100%10.000.304.350.00載重量（滿載）1727.001.274.530.00巡邏艇滿載重量2759.781.093.860.00將計(jì)算所得沿海旅游快艇空載重量、半載重量、滿載重量以及三個(gè)方向X、Y、Z上的重心坐標(biāo)值如表5-2所示。表5-2沿海旅游快艇重量重心位置匯總項(xiàng)目重量/kg巡邏艇輕載重量1032.780.792.740.00巡邏艇半載重量2521.281.163.830.00巡邏艇滿載重量2759.781.093.860.002）重力與浮力的平衡校核根據(jù)浮力原理，快艇的重力與浮力應(yīng)大小相等，方向相反且位于同一鉛垂線上。對(duì)于本艇而言，滿載出港的載重量與設(shè)計(jì)吃水處的排水量應(yīng)相等。由表5-2計(jì)算得本艇的滿載載重量等于輕載重量加上載重量，等于2.76t；而根據(jù)靜水力的計(jì)算，新艇在設(shè)計(jì)吃水處的排水量為2.84t。浮力與重力的差值小于5%。因此，可認(rèn)定本艇的重力與浮力平衡，無(wú)需調(diào)整主尺度。5.3靜水力計(jì)算靜水力計(jì)算采用Excel表格以及AutoCAD繪圖進(jìn)行，從而計(jì)算出浮態(tài)及穩(wěn)性所需數(shù)據(jù)并繪制靜水力曲線圖。靜水力計(jì)算表如表5-3~5-5所示。表5-3靜水力計(jì)算結(jié)果（一）水線號(hào)Si（m2）（m3）（t）XF（m）XC（m）150WL4.9170.3690.387-0.575-0.575300WL10.8671.5531.591-0.591-0.583400WL13.5652.7742.844-0.433-0.548600WL15.4315.6745.816-0.200-0.426800WL16.8968.9079.129-0.031-0.312表5-4靜水力計(jì)算結(jié)果（二）水線號(hào)ZB（m）TPC（t/cm）BM/(m)BMLMTC（t/cm）150WL0.1500.0500.72442.7040.024300WL0.2290.1111.75325.1250.058400WL0.2850.1391.77317.2630.072600WL0.3980.1581.12410.1890.086800WL0.5090.1730.8307.8110.104表5-5靜水力計(jì)算結(jié)果（三）水線號(hào)CVCWCBCM150WL0.5000.2520.1260.164300WL0.4760.5570.2650.333400WL0.5110.6960.3560.443600WL0.6130.7910.4850.595800WL0.6590.8660.5710.681根據(jù)靜水力表格計(jì)算內(nèi)容在AutoCAD繪制出靜水力曲線圖，如圖5-1所示。大圖見附錄D。圖5-1靜水力曲線圖在AutoCAD軟件中繪制邦戎曲線圖如圖5-2所示。大圖見附錄E。圖5-2邦戎曲線圖5.4快艇穩(wěn)性計(jì)算5.4.1初穩(wěn)性校核1）船舶在外力作用下會(huì)偏離其原平衡位置而傾斜，當(dāng)外力消失后，能自行回復(fù)到原平衡位置的能力，稱為船舶穩(wěn)性[3]。船舶穩(wěn)性與初穩(wěn)性高密切相關(guān)。此次穩(wěn)性校核取船舶典型載況中的滿載出港和滿載到港兩種載況進(jìn)行計(jì)算校核。本快艇的滿載出港和滿載到港時(shí)的重量重心如表5-6所示。表5-6滿載出港、滿載到港重量重心項(xiàng)目重量/kgZ/mX/mY/m滿載出港2759.781.093.860.00輕載重量1032.780.792.740.00燃油10%42.400.162.830.00淡水10%19.300.164.930.80乘員10位910.001.905.000.00個(gè)人用品140.001.905.000.00供應(yīng)品、儲(chǔ)藏品10.000.303.740.00其它雜物8.000.303.740.00續(xù)表5-6載重量1129.701.784.900.01滿載到港2162.481.313.870.01由計(jì)算表可得快艇在這兩種典型載況時(shí)的重量分別約為2.76t和2.16t。從靜水力曲線圖中找到滿載出港和滿載到港對(duì)應(yīng)排水量的點(diǎn)，分別測(cè)量出這兩種載況下的艇體吃水，如圖5-3所示。圖5-3滿載到港及滿載出港數(shù)據(jù)狀態(tài)由靜水力曲線測(cè)量得，滿載出港時(shí)排水量為2.76t，吃水約為0.4m；滿載到港時(shí)排水量為2.16t，吃水約為0.374m。兩種載況的數(shù)據(jù)如表5-7所示。表5-7穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果匯總序號(hào)項(xiàng)目/單位滿載到港滿載出港1船舯吃水/m0.3740.42水線長(zhǎng)度/m6.676.75續(xù)表5-73排水量/t2.162.764水線面面積/m20.3740.45菱形系數(shù)（CP）0.3740.46方形系數(shù)（CB）0.3740.47最大中橫剖面系數(shù)（CM）12.38813.5658水線面系數(shù)（CWP）0.7970.8029浮心縱向位置/m0.30940.35610漂心縱向位置/m0.3870.44311浮心垂向高度（KB）/m0.6350.69612重心垂向高度（KG）/m-0.521-0.54813橫穩(wěn)心半徑BMt/m-0.536-0.43314縱穩(wěn)心半徑BML/m0.2530.28515每厘米吃水噸數(shù)（TPC）t/cm1.311.0916每厘米縱傾的力矩（MTC）t/cm1.8151.773由上表5-6、5-7計(jì)算結(jié)果可對(duì)這兩種載況的初穩(wěn)性高進(jìn)行計(jì)算。初穩(wěn)性高度的計(jì)算按照公式（5-1）進(jìn)行計(jì)算：GM=KB+BM-KG（5-1）初穩(wěn)性高的結(jié)果如表5-8所示。表5-8初穩(wěn)性高結(jié)果項(xiàng)目、項(xiàng)目滿載到港滿載出港GM/m0.7580.968KB/m0.2530.285BM/m1.8151.773KG/m1.3101.090ZM/m2.0682.058由表可得，在滿載到港時(shí)，快艇的初穩(wěn)性高GMt為0.758m；滿載出港時(shí)，快艇的初穩(wěn)性高GMt為0.968m，均大于規(guī)范所要求的下限0.35m，滿足沿海旅游小艇相關(guān)規(guī)范對(duì)初穩(wěn)性的要求。2）橫搖周期估算與校核船舶的橫搖周期與初穩(wěn)性高有一定的關(guān)聯(lián)。初穩(wěn)性高越大，橫搖周期越小。反之，則橫搖周期越大。船舶的橫搖周期可由公式（5-2）計(jì)算：（5-2）其中兩種典型載況的橫搖周期計(jì)算結(jié)果如表5-9所示。表5-9橫搖周期結(jié)果載況d/mLwl(m)C值滿載到港0.3746.670.5300249483.165665717滿載出港0.46.750.51959752.7462035095.4.2大傾角穩(wěn)性計(jì)算1）繪制乞氏剖面手工計(jì)算大傾角穩(wěn)性時(shí)，為了盡量使計(jì)算簡(jiǎn)便，一般都采用乞氏法。一般取9~12個(gè)站號(hào)，此次設(shè)計(jì)取9個(gè)站號(hào)，在AutoCAD中將其分為9個(gè)剖面。如圖5-4所示。圖5-4乞氏剖面圖2）選取計(jì)算水線計(jì)算水線一般取4~5根。此次設(shè)計(jì)取4根水線，在選取水線時(shí)，最高水線略高于滿載水線而最低水線略低于空載水線，分別為200WL、300WL、400WL、500WL。3）量取入水和出水寬度a和b首先，在AutoCAD中繪制出各傾斜水線間的等分角線φ=5°、15°、25°、35°、…，其對(duì)應(yīng)的傾斜水線分別為φ=10°、20°、30°、40°、…。然后，量取每一等分角線處各橫剖線入水和出水部分的坐標(biāo)a和b。如圖5-5所示。圖5-5入水及出水楔形量取圖根據(jù)量取的坐標(biāo)值，計(jì)算出穩(wěn)性插值曲線結(jié)果如表5-9~5-11所示。表5-9穩(wěn)性插值曲線計(jì)算結(jié)果（一）水線橫傾角10°20°30°200WL排水體積（t）0.8871.4232.201靜穩(wěn)性臂（m）0.2190.5250.723續(xù)表5-9300WL排水體積（t）1.8872.5283.432靜穩(wěn)性臂（m）0.3480.5770.745400WL排水體積（t）3.1503.8384.747靜穩(wěn)性臂（m）0.3380.5570.715500WL排水體積（t）3.7944.5275.172靜穩(wěn)性臂（m）0.3530.6010.730表5-10穩(wěn)性插值曲線計(jì)算結(jié)果（二）水線橫傾角40°50°60°200WL排水體積（t）3.1893.9044.434靜穩(wěn)性臂（m）0.8440.8540.861300WL排水體積（t）4.2424.8505.310靜穩(wěn)性臂（m）0.8180.8280.808400WL排水體積（t）5.3265.7436.042靜穩(wěn)性臂（m）0.7710.7890.780500WL排水體積（t）5.5575.7875.939靜穩(wěn)性臂（m）0.7870.8080.802表5-11穩(wěn)性插值曲線計(jì)算結(jié)果（三）水線橫傾角70°80°90°200WL排水體積（t）4.8645.2455.606靜穩(wěn)性臂（m）0.8270.7680.691300WL排水體積（t）5.6816.0026.299靜穩(wěn)性臂（m）0.7650.7050.629400WL排水體積（t）6.2766.4726.647靜穩(wěn)性臂（m）0.7480.6960.627續(xù)表5-11500WL排水體積（t）6.0456.1296.198靜穩(wěn)性臂（m）0.7720.7200.649據(jù)表5-9~5-11中的計(jì)算結(jié)果繪制穩(wěn)性插值曲線圖，如圖5-6所示。圖5-6穩(wěn)性插值曲線圖利用變排水量的計(jì)算方法，根據(jù)穩(wěn)性插值曲線圖可量取滿載到港水線對(duì)應(yīng)的排水體積下的靜穩(wěn)性臂，并計(jì)算出動(dòng)穩(wěn)性臂的值。在穩(wěn)性計(jì)算中，應(yīng)該把自由液面對(duì)其的影響進(jìn)行修正。計(jì)算結(jié)果如表5-12，其中修正因子k在圖5-7中查得iT。表5-10自由液面修正計(jì)算項(xiàng)目燃油艙1.22.50.30.128500.0056254.78125淡水箱0.60.80.320.410000.0021845332.184533333圖5-7最小操作狀態(tài)下的修正因子k自由液面的修正通過公式（5-3）計(jì)算：（5-3）經(jīng)過自由修正之后快艇滿載到港狀態(tài)下靜穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性計(jì)算數(shù)據(jù)如表5-11所示。表5-13靜穩(wěn)性和動(dòng)穩(wěn)性曲線計(jì)算數(shù)據(jù)/m/m/mM/kN·mLd/m·radTR/kN·m00.0000.000000.00000.000100.0410.00000.0418.3840.0040.732200.0140.00000.0142.8290.0081.712300.0170.00000.0173.4820.0112.2644）穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K校核根據(jù)表5-11所計(jì)算的數(shù)據(jù)及公式（5-4）可計(jì)算出穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)：K=lq/lf（計(jì)算結(jié)果及校核結(jié)果如表5-14所示。表5-14穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K校核橫傾角10°20°30°靜穩(wěn)性臂（m）0.0410.0140.017動(dòng)穩(wěn)性臂（m）0.0040.0080.011穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K10.251.751.55由表5-12結(jié)果可知，本快艇的穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)K均大于1，故本艇大傾角穩(wěn)性符合規(guī)范要求。5）繪制靜、動(dòng)穩(wěn)性曲線圖由表5-12及5-13計(jì)算數(shù)據(jù)繪制靜、動(dòng)穩(wěn)性曲線。如圖5-8所示。圖5-8靜、動(dòng)穩(wěn)性曲線圖6）重物移動(dòng)對(duì)GZ曲線影響我們可以利用初穩(wěn)性高GM來(lái)求出重物移動(dòng)后的橫傾角，由公式(5-5）計(jì)算可得:?0=57.3δw由上式計(jì)算得當(dāng)所有乘客都集中在一舷時(shí)，其橫傾角?0為3.79°，參考規(guī)范得知當(dāng)所有乘客歸于一舷時(shí)其橫傾角一般不大于5.0°7）動(dòng)橫傾分析動(dòng)橫傾狀態(tài)下快艇航行時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，通常中高速艇都需要校核動(dòng)橫傾現(xiàn)象。若一艘快艇的面積載荷系數(shù)Ap/?23≤5.8,而重心位置系數(shù)(Lca?Lcg)/圖5-9動(dòng)橫傾檢查圖豚躍是指快艇在靜水中以高速航行時(shí)，由于水動(dòng)壓力的改變，其航行縱傾角和升沉以一定的振幅和頻率像海豚一樣在水中不斷躍動(dòng)的現(xiàn)象[2]。周期性的升沉和振蕩運(yùn)動(dòng)對(duì)艇體具有重要影響。在本次設(shè)計(jì)中采用薩維斯基限制曲線進(jìn)行豚躍現(xiàn)象的校核?？捎晒剑?-6）、（5-7）、（5-8）計(jì)算得：（5-6）（5-7）（5-8）計(jì)算所得結(jié)果如表4-11、4-12所示。表5-15豚躍計(jì)算結(jié)果（一）靜載荷系數(shù)CB艇寬傅氏數(shù)CV水動(dòng)力系數(shù)C0.2924.0550.0410.268表5-16豚躍計(jì)算結(jié)果（二）β01020τcr5.2296.569結(jié)合所得結(jié)果可由下圖5-10判斷是否發(fā)生豚躍現(xiàn)象。圖5-10豚躍檢查圖由圖5-10可知，本艇不會(huì)發(fā)生豚躍現(xiàn)象5.5阻力計(jì)算此次設(shè)計(jì)的船舶為高速滑行艇，可利用的阻力計(jì)算方法有：母型船系列資料法、穆雷法船模試驗(yàn)法、薩維斯基法等。根據(jù)建立的模型，本次計(jì)算采用薩維斯基法。裸體船總阻力Rt?可用公式（5-9（5-9）艇底水流平均速度和須狀飛濺面積產(chǎn)生的阻力可用公式（5-6）、（5-7）計(jì)算：（5-10）（5-11）Sspcosθ和（5-12）（5-13）由此可寫成式（5-14）：（5-14）最終阻力可由公式（5-14）計(jì)算得到。Maxsurf是一套非常完整的船舶設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助建造軟件，是由設(shè)計(jì)師和造船商共同研發(fā)，適用于各種類型的船舶設(shè)計(jì)、分析和建造。在這里，阻力的計(jì)算則采用MaxsurfResistance進(jìn)行計(jì)算：將建好的船體模型使用import導(dǎo)入Maxsurg軟件，并將導(dǎo)入的模型進(jìn)行型線比對(duì)，優(yōu)化所導(dǎo)入的模型。在Maxsurf中勾選薩維斯基法和1957ITTC公式，設(shè)置好所需的船速范圍，運(yùn)行軟件即可得到新船的有效馬力和阻力曲線。如圖5-11、5-12所示。圖5-11有效馬力曲線圖5-12新船阻力曲線從圖5-11和5-12可知，船舶的阻力和有效馬力均隨著船速的增加而增加，且增加的速率也越來(lái)越快。通過Maxsurf軟件可以進(jìn)行興波云圖的分析，如圖5-13、5-14所示。圖5-13興波云圖（一）圖5-14興波云圖（二）5.6本章小結(jié)首先，在快艇的性能計(jì)算中，穩(wěn)性部分需要注意初穩(wěn)性高和穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)的結(jié)果是否滿足要求，若不滿足要求需要對(duì)快艇的重量及重心進(jìn)行調(diào)整，自由液面的在50%液體容量時(shí)對(duì)穩(wěn)性有巨大影響，需要對(duì)其進(jìn)行修正，在繪制穩(wěn)性圖時(shí)比例的轉(zhuǎn)換也要注意，盡量使得繪制的曲線美觀、易懂。阻力性能計(jì)算時(shí)，先采用了別的阻力計(jì)算方法如hulldrop、KB等不能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，最后選用了薩維斯基法和1957ITTC公式。6計(jì)算機(jī)輔助建模6.1Rhino介紹Rhino，中文名稱為犀牛，是一款應(yīng)用性極強(qiáng)的三維建模工具，其主要功能包括三維造型建模、二維圖形繪制、模型渲染等。而船體型表面主要由型值轉(zhuǎn)換的曲面表示，Rhino正是基于NURBS曲線建模的軟件，所以它與船體建模相當(dāng)?shù)钠鹾?。Rhino不僅能輕易整合其他3D軟件模型功能部分，而且它兼容多種軟件的輸入和輸出，例如AutoCAD、DXF、3dm等，這為我們利用型線圖及其他圖紙建造模型提供了便利。6.2建模思路及步驟1）建模概述快艇的造型有別于一般船舶，快艇的造型設(shè)計(jì)占據(jù)了設(shè)計(jì)中的重要地位。作為CAM的一項(xiàng)革新技術(shù)，其是借助3D軟件對(duì)快艇的三維造型進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，用于造型精修以及各種可行性分析的設(shè)計(jì)。2）Rhino軟件建模流程首先，將建模分為船體和上建兩部分，將用AutoCAD繪制好的總布置圖的各向視圖導(dǎo)入Rhino軟件中，進(jìn)行各個(gè)視圖的對(duì)準(zhǔn)，確保比例準(zhǔn)確和站號(hào)、水線、折角線的位置無(wú)誤。其次，繪制大型曲面，先在各個(gè)視圖對(duì)齊曲面相應(yīng)的曲線利用控制點(diǎn)將其對(duì)照橫剖面圖、縱剖面圖、半寬圖連成線，再用雙面掃軌繪制出快艇的主要曲面。最后，將總布置圖的上層建筑導(dǎo)入Rhino，在俯視圖、側(cè)視圖將其輪廓描繪出來(lái)，將其在三維視圖延展出來(lái)，利用單面掃掠及雙面掃掠將上建輪廓建成曲面。其他細(xì)節(jié)部位的建模參考現(xiàn)有的快艇模型對(duì)其進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。6.3本章小結(jié)運(yùn)用Rhino軟件，采用合理的建模思路，可以得到高精度、直觀又符合造型設(shè)計(jì)預(yù)期要求的快艇模型。此次建模過程中，通過互聯(lián)網(wǎng)查閱、請(qǐng)教老師和學(xué)長(zhǎng)及研究建模視頻將船模建成。在此過程中，最重要的是建立起三維邏輯思維，建立一個(gè)船體三維坐標(biāo)。船模效果如圖6-1~6-4所示。圖6-1俯視圖圖6-2側(cè)視圖圖6-3正視圖圖6-4三維視圖結(jié)論此次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是7.5m沿海旅游快艇初步設(shè)計(jì)，包括以下內(nèi)容：(1)快艇的艇型設(shè)計(jì)根據(jù)新船設(shè)計(jì)任務(wù)要求及功能確定新船的主要參數(shù)包括主尺度、排水量等。并通過母型改造法將X、Y、Z三個(gè)方向按照一定的比例進(jìn)行縮放得到新船的型線圖，再將其進(jìn)行改良繪制，在繪制的過程中要保證型線圖三面光順。艇型設(shè)計(jì)關(guān)乎全船各項(xiàng)技術(shù)性能的優(yōu)劣，利用優(yōu)良母型的型線改造可以保留母型的良好特性，在原有的特性基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）快艇的總布置設(shè)計(jì)根據(jù)新船的航行功能，將快艇的總布置規(guī)劃及艙室劃分用人體工程學(xué)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)繪制，最大化使艙室劃分合理且舒適。合理與舒適是總布置設(shè)計(jì)中最重要原則之一，一切的設(shè)計(jì)都要以這一原則為出發(fā)點(diǎn)?？偛贾迷O(shè)計(jì)需要參考相關(guān)的規(guī)范以及文獻(xiàn)，對(duì)于總布置來(lái)說(shuō)，參考的資料越多，越能保證總布置設(shè)計(jì)的合理性和舒適性，同時(shí)可以避免一些不必要的錯(cuò)誤。（3）性能計(jì)算本次設(shè)計(jì)主要完成了重量重心估算、靜水力性能計(jì)算、初穩(wěn)性及大傾角穩(wěn)性計(jì)算，運(yùn)用Rhino軟件建模及薩維斯基法計(jì)算船舶阻力，在性能計(jì)算中，首先要注意重力與浮力的平衡，其次是穩(wěn)性校核時(shí)注意初穩(wěn)性高與大傾角穩(wěn)性是否符合相關(guān)規(guī)范的要求，最后阻力的計(jì)算過程中可以嘗試選用Maxsurf里多種方式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)所有計(jì)算完成后校核其相關(guān)性能，均符合相關(guān)規(guī)范的要求。初步設(shè)計(jì)階段是一項(xiàng)涉及面很廣的復(fù)雜工作，對(duì)設(shè)計(jì)的要求也是多方面的。其特點(diǎn)就是由粗到細(xì)、逐步近似，