300客位双体旅游船方案设计毕业论文

 2020-04-03 11:04

摘 要

本文为一艘航行于沿海遮蔽航区的300客位双体游船进行了总体设计,将游客出行舒适便捷、消费多元化与工程造价经济性考虑为主要矛盾,以《国内航行海船法定检验技术规则》2011、《国内航行海船建造规范》2015为基准,参考国内外对双体船的主尺度对浮性、稳性、阻力、快速性、稳性等方面的研究,并借助Rhino建模软件和Maxsurf船舶计算软件,进行船舶主尺度的设计、优化与调整。严格遵循设计要求进行船体型线设计以及游客活动空间的布置,并予以优化和创新,并通过对快速性、稳性调整与校核,保证了本设计船舶实际航行的舒适性、安全性、经济性等各方面性能完美的满足要求。

本文的特色:本船为一艘航行于舟山群岛之间的高性能双体游船,极大的改善了该航区游客出行的舒适性,并具有更优的经济性和市场竞争力。

关键词:双体游船;遮蔽航区;Rhino;Maxsurf

Abstract

In this paper, the overall design of a 300-hull catamaran cruise ship sailing in the coastal shelter zone was carried out. The main contradiction is to consider the comfort and convenience of tourists, the diversification of consumption and the economic cost of project construction. Based on the "Regulations for the Statutory Inspection of Domestic Marine Navigation Ships" and the "Code for the Construction of Domestic Navigation Ships", refered to domestic and foreign research on the main dimensions of catamarans on buoyancy, stability, resistance, rapidity, stability, etc, and with the use of rhino modeling software and Maxsurf ship calculation software, the main scale of the ship is designed and adjusted. Strictly followed the ship owner's requirements to optimize and innovate the design of the hull shape line and the layout of the visitor activity space, and carried out rapidity, stability adjustment and checking, which guarantees that the performance of the actual navigation of the design ship is satisfactory in terms of comfort, safety, economy and other aspects.

The characteristics of this article: The ship is a high-performance dual-hull cruise ship sailing between the Zhoushan Islands, which greatly improves the comfort of the tourists in the area, and has better economic and market competitiveness.

Key Words:catamaran; sheltered area; Rhino; Maxsurf

目 录

第一章 绪论 1

1.1 全船说明书 1

1.1.1 航区与功能 1

1.1.2 满足规范及相关规则 2

1.1.3 本船主要要素 2

1.1.4 主要性能参数 2

1.1.5 总体布置概况 3

第二章 背景及任务书分析 5

第三章 主尺度的确定 7

3.1 确定船舶主要要素流程 7

3.2 基本要求 7

3.3 布置草图的绘制 7

3.4 初步确定船舶主要要素 9

3.4.1 船长L 9

3.4.2 船宽B 9

3.4.3 片体宽度b 10

3.4.4 吃水d 11

3.5 型深D 11

3.6 棱形系数 12

3.7 性能校核 13

3.7.1 设计船舶重量计算 13

3.7.2 浮力排水量 15

3.7.3 重力浮力平衡校核 15

3.8 快速性校核 15

3.9 稳性校核 16

3.10 横摇周期校核 16

3.11 主尺度设计汇总 17

第四章 型线设计 18

4.1 母型船型线改造 18

4.1.1 改造棱形系数 18

4.1.2 浮心位置改造 18

4.2 半宽水线图的改造 19

4.3 首尾型线改造以及水线以上型线改造 20

4.3.1 首部型线设计 20

4.3.2 尾部型线设计 20

4.3.3 水线以上型线设计 20

第五章 建模及静水力计算 22

5.1 三维模型 22

5.2 静水力计算 22

第六章 总布置设计 26

6.1 总布置概述 26

6.2 船体舱室布置 26

6.2.1 水密舱壁 26

6.2.2 机舱 27

6.2.3 压载水舱 27

6.2.4 燃油、淡水舱 27

6.2.5 船员舱室 27

6.2.6 首尾尖舱 27

6.3 上层建筑布置 28

6.3.1 甲板高度 28

6.3.2 甲板基本布置 28

6.3.3 甲板功能区域划分 29

6.4 锚泊系泊设备的计算与选取 30

6.4.1 舾装数计算 30

6.4.2 救生设备的配备 31

6.4.3 信号设备的配备 31

第七章 螺旋桨和舵设计 32

7.1 有效马力曲线的绘制 32

7.2 推进因子 33

7.3 初步设计 33

7.4 终结设计 35

7.5 空泡校核 37

7.6 舵设计 39

第八章 稳性及浮态计算 40

8.1 浮态计算 40

8.1.1 满载出港 40

8.1.2 满载到港 40

8.1.3 压载出港 41

8.1.4 压载到港 42

8.2 各载况下的船舶首尾吃水 42

8.3 液舱舱容要素计算 43

8.4 各个载况下自由液面对初稳性的修正 46

8.5 进水角的计算 46

8.6 横摇角的计算 47

8.7 静稳性臂和动稳性臂的计算 47

8.7.1 自由液面对静稳性臂的修正 48

8.8 风压倾覆力臂及稳性衡准数的计算 51

8.9 船在全速回航时的稳性校核 51

8.10 旅客集中于一舷时的稳性计算 52

8.11 综述 52

第九章 干舷校核及吨位丈量 54

9.1 干舷修正 54

9.1.1 基本干舷 54

9.1.2 干舷修正 54

9.1.3 夏季干舷校核 55

9.1.4 热带干舷校核 55

9.2 吨位丈量 55

9.2.1 总吨位GT 55

9.2.2 净吨位 56

结 语 57

附 录 59

参考文献 60

致 谢 62

第一章 绪论

随着我国人均GDP的不断增加,沿海旅游业增长势头强盛,各地游客前往海岛旅游的人次在2017年超过一亿人次。我国近年来出台多项政策支持旅游产品的升级转化,《关于促进旅游装备制造业发展的实施意见》(2015)和《关于促进消费带动转型升级的行动方案》(2016)都明确提出支持发展游船休闲产品,游船的升级可以拉动整个游船产业链发展,推动海洋经济,提高国民生活质量,增强国民对高性能船舶的认识,并推动海洋强国建设。

而本人调查到的舟山、烟台等地现有游船较为陈旧,设备落后,多采用普通单体客船,旅程耗时长、条件差,很难满足乘客对旅游舒适性以及经济性的要求,这与不断发展的沿海旅游业难以协调,因此我国的旅游客船急需向高性能方向改造升级,为沿海旅游业带来更高的经济效益以及更好的游船管理方法,疏解旅游高峰期游船的航次问题,以更好的满足旅游业发展下对沿海遮蔽航区航向性能、游客乘船舒适性等等要求。

本次课题为设计一艘300客位的双体旅游船,双体船是近几十年来高性能船舶中发展最快、应用最广、建造数量最多的一种,用于度假休闲娱乐的双体船在欧美已经非常风靡盛行,对双体船各种性能的研究成果以及非常成熟,对沿海船舶的改造符合高技术的大势所趋。

双体旅游船的设计以满足更大的甲板观光面积、更高航速以及更优的稳定性和操纵性,给游客的旅行带来更加完美的体验。

开发双体游船,稳性更好、安全性更有保障。由于船舶经常航行于港湾岛屿之间,对操纵回转要求较高,双体船双机双桨双舵可以更好满足要求。同时双体船水线面面积小,受波浪干扰力较小,有较好的耐波性、快速性,能够以更高档的游览船吸引更多游客。且双体船油耗较低,能够跑更多航次,可以更好的协调游船运行管理的诸多问题,为景区带来更大效益,促进海洋旅游经济的繁荣发展,并促进船舶制造业向高技术船舶普及化的发展。

全船说明书

航区与功能

本船为航行于舟山群岛之间的双体客船,船上船员8人,设计载客300人,单途航程2小时,本船兼具运输、出游、休闲的功能。

满足规范及相关规则

本船按CCS和ZC的规范和规则进行设计,并满足其要求。具体包括以下规则、规范:

(1)CCS《国内航行海船建造规范》2015

(2)ZC《国内航行海船法定检验技术规则》2011

本船主要要素

本船为单甲板单底全电焊钢质结构,采用双体船型,具体参数如下:

总 长 43.5 m

垂线间长 39.0 m

设计水线长 40.5 m

船 宽 12.8 m

片体宽度 4.20 m

型 深 3.30 m

满载吃水 1.85 m

肋 距 0.50 m

梁 拱 0.256 m

旅客甲板层高 2.50 m

驾驶甲板层高 2.50 m

主要性能参数

(1)快速性

在风力小于莆氏风级两级海况下,当设计吃水为1.85m,同时船舶主机以85%最大持续功率工作时服务航速为11.5kn。采用双机双桨,选用额定功率为234kW的玉柴YC6M320C主机两台。螺旋桨选择MAU型4叶桨,桨径1.5m,选取HC系列HC400船用齿轮箱进行降速,减速比为3.42。

(2)操纵性

本船采用流线型平衡悬挂舵,舵面积为1.515m2 ,舵高h=1.4m,舵宽b=1.08m,舵平衡比为0.25。

(3)续航力与自持力

本船配燃油5.68t,食品淡水7.88t,备品3.49t。其中燃油可供本客船设计状态航行40h,食品淡水可供来往两航次使用。

(4)浮态及干舷

本船满载出港浮态为正浮,吃水1.85m,满载到港、压载出港、压载到港浮态为有利尾倾。干舷通过《国内航行海船法定检验技术规则》2011的校核。

(5)稳性

本船对航行四个航态进行稳性校核,各种考虑的极限状态稳性均通过《国内航行海船法定检验技术规则》2011的规定标准。

总体布置概况

(1)主甲板以下船体

本船下船体舱室划分由尾至首为:

舵机舱(#-3-#3)

空舱(#3-#15)

压载水舱(#3-#10)

机舱(#15-#39)

燃油舱(#34-#39)

船员舱(#39-#59)

空舱(#59-#74)

淡水舱(#59-#64)

压载水舱(#70-#74)

艏尖舱(#74-#84)

(2)上层建筑布置

本船上层建筑设三层,主甲板与二层甲板为游客休闲区,第三层为驾驶甲板,具体布置如下:

主甲板:

#-3-#7 尾部露天甲板

左舷#7-#14 蓄电池间、配电间、厕所(4间)

右舷#7-#17 厨房、配餐室

#22-#36 后客舱座椅(7排*14座)

#39-#47 中部梯道、商店

#51-#69 前客舱座椅(9排*14座)

#70-#74 舞台

#74-#84 首部露天甲板

二层甲板:

#12-#15 左舷居中 音响间

#15-#37 多功能厅

#38-#41 梯道

#41-#47 左舷休息室,右舷设放映厅

#47-#50 左右舷各设盥洗室一间

#50-#61 贵宾室

(3)舾装设备

1. 锚泊及系泊设备

本船按照《国内航行海船法定检验技术规则》2011的规定选取首锚,有档首锚链,拖索,系船索。

2. 救生、消防设备

本船配备25人气胀救生筏14个;配个人救生衣308件,其中儿童救生衣15件,带有救生衣灯的成人救生衣150件,儿童救生衣8件。

3. 信号设备

本船按法规规定的数量配备号灯、白昼通信闪光灯、号旗、号笛、号钟。

第二章 背景及任务书分析

本毕业设计的主要任务是设计一艘沿遮蔽航区航行的300客位双体游船,任务书要求本船设计应满足《国内航行海船法定检验技术规则(2011)》、《钢质海船入级与建造规范(2012)》及最新生效和修改的有关规范、规则和国家颁布的有关法令及技术标准,具体要求包括:

(1)设计吃水时的航速。

(2)航程设定为25海里左右。

(3)航时设定:2小时左右。

(4)船员及服务人员8人;乘客300人。

本人调研各遮蔽航区航线情况,考虑航程、旅游发展情况、客船升级潜力等情况,选定浙江舟山沈家门半升洞码头到东极岛景区庙子湖岛码头这段航线,该航线沿途风光优美,东极岛旅游发展势头旺盛,是祖国最东部迎接第一缕阳光的旅游胜地。航线航程约25海里,经本人调查,该航线目前现役客船两条,分别是:舟山群岛东极轮,载客量498人,设计航速航速15.7kn;舟山群岛幸福轮,载客量498人,长56米,宽9.1米,设计航速16.5kn。

图2.1 本船设计航线

经过对实际航线、现役船舶情况分析,结合任务书要求,将本设计船定位为更加高端的旅游观光休闲船,以观光、娱乐为第一功能,而兼之人员运输功能。 于是本船将优化方向确定为具有强大的稳性、美观的外形、人性化的总布置、优良快速性等方面。

设计船应根据以上基本要求,在严格遵照相关规范要求的基础上进行设计,使船舶的尺度、型线、主机、桨舵、总体布置的设计满足浮性、稳性、抗沉性、快速性的要求,并力求经济性的优化。

具体任务包括:

(1)对设计航区航道以及游船公司进行实际调研,确定设计船的主要矛盾和优化方向。

(2)阅读规范与法规中与双体客船设计有关的内容,查阅国内外对双体客船的研究文献,确定基本的研究设计方法。

(3)根据规范及方法进行主尺度的确定,依据经验公式估算并校核使其满足要求。

(4)在母型船基础上根据本船优化方向进行船体型线设计,并利用Rhino建成三维模型,导入Maxsurf软件进行静水力校核,并根据结果调整前述设计。

(5)校核通过,确定船体尺度、型线后,依据本船主要矛盾进行总布置的详细设计,这对于本布置地位形客船尤为重要。依据布置,可以计算并调整至各个装载情况下的船舶浮态为正浮或轻微尾倾。

(6)进行主机、桨、舵的设计,使船机桨相互配合,达到预定航速要求,并最大限度的争取经济性。

(7)在主尺度、型线、总布置、主机、桨、舵设计完成后,利用Maxsurf静水力计算软件进行总体校核,包括稳性和干舷校核,根据校核结果对前述设计做出调整,使其满足设计思想和规范要求。最后进行吨位丈量。

第三章 主尺度的确定

确定船舶主要要素流程

分析任务书,找出主要矛盾,确立设计思想,进行布置草图的设计,并根据总体布置拟定,估算排水量及重量,调整主尺度至满足平衡,进行性能校核,再次精确调整主尺度只满足性能要求,最终确定出主尺度。

基本要求

航区:本船主要航线为沿海遮蔽航区。用于乘客休闲、游览。

船型:单甲板单底全电焊钢质结构,采用双体船型。

航速:设计吃水时的航速。

航程设定:25海里左右。

航行区域:舟山群岛周围海域。

航时设定:2小时左右。

本船为布置地位型船舶,首先参考母型船总布置设计,根据实际船东需要调整舱室布置,同时需考虑各个舱壁的布置在整数肋位上,初步确定船舶主要要素。母型船资料为下表:

表3.1 母型船基本资料

客位

300

总长

39.9m

垂线间长

37.5m

水线长

36m

船宽

11.8m

片体宽度

4.20m

型深

3.30m

满载吃水

1.80m

试航速度

11kn

主机功率

203kW2

布置草图的绘制

根据船东要求,本船主要航线为沿海遮蔽航区。用于乘客休闲、游览,船上船员及服务人员8人;乘客300人,布置座椅,娱乐设施。

参考母型船,本船肋距取0.5m,乘客座椅取,横向座椅间通道取0.5m。总布置方案如下:

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