200客位大金湖旅游船初步设计船舶与海洋工程毕业论文.docx

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200客位大金湖旅游船初步设计船舶与海洋工程毕业论文

200客位泰宁大金湖旅游船初步设计

[摘要]近年来，旅游成为了人们节假日的首选。

随着我国旅游业得到迅猛发展，现代旅游者选择内湖和内河风景旅游区为目的地和乘坐旅游船出游已成为一种时尚。

大金湖原有的120客位旅游船载客量已不能满足日益增长的游客量的需求，为了提高载客量，有必要设计一艘新船。

本文主要内容包括200客位旅游船的主尺度论证、总布置设计、型线设计、静水力计算和中横剖面结构设计。

本设计根据任务书的要求，选定一个母型船资料作为基础，在母型船基础上初步确定了新船主尺度的可行方案，并对新船主要性能进行校核。

设计过程中应用Excel软件进行静水力计算，应用AutoCAD软件绘制了该船的总布置图、型线图、静水力曲线图和典型横剖面结构图。

[关键词]旅游船；初步设计；母型船

PreliminaryDesignof200-seats ExcursionVessel of Taining’sBig GoldenLake

[Abstract] Inrecentyears,tourismhasbecomethefirstselectionofpeopleonholidays.Alongwithourcountrytourismhasdevelopedrapidly,moderntouristschooselakeandriverscenicareaforthedestinationandtakeacruiseshipstotravelhasbecomeakindoffashion.Biggoldenlakeoriginal120-seatexcruisevesselcapacitycannotsatisfytheneedsofincreasingpassenger,inordertoimprovethecapacity,itisnecessarytodesignanewship.Inthispaper,maincontentinpreliminarydesignprocessincludetheargumentofprincipaldimensions,thegenerallayoutdesign,linedesign,statichydrauliccalculationandcrosssectionstructuraldesign.Thisdesignaccordingtotherequirementofthespecification,hasselectedamothershipasthefoundation,determinedthefeasibleschemeofthenewvesselpreliminary,andcheckedthenewshipmainperformance.Inthedesignprocess,theExcelsoftwarewasappliedtocalculatethestatichydraulic,andtheAutoCADsoftwarewasappliedtodrawthegenerallayout,drawinglines,hydrostaticcurvesandtypicalcrosssectionfigure.

[Keywords]ExcursionVessel;Preliminarydesign;Mothership

0引言

我国经济近些年来持续和稳定的发展，为人们的户外休闲与游憩活动创造了极为有利的宏观条件，水上旅游作为有别于常规旅游的一种新型旅游方式，引起了广泛关注。

我国传统的水路客运行业，从早期在国民经济中承担水路客运运输这一重要角色，向服务于新型的休闲、娱乐与旅游需求、高速客运需求这一角色转变，这一现象已成为业内共识。

适应水上旅游需求的游船业正成为水上运输领域的新亮点。

地处泰宁县境内的大金湖,位于福建省西北武夷山脉南麓。

景区总面积约130km2,其中水域面积约36km2,平均水深约10m，有百里金湖之称。

2004年2月11日联合国教科文组织表决通过泰宁为世界地质公园。

“申世”的成功，为泰宁打开了走向世界的大门，为泰宁的旅游事业创造了有利的契机。

目前，大金湖景区航运主要由大金湖航运发展有限公司负责，该公司现有各类旅游客船总计41艘。

其有2006年投入使用的50客位“古城号”系列客船6条，24客位“古城号”系列客船12条，以及10艘快艇等。

此外，另有“明珠号”系列豪华大游船13条，该船全长38.95m，最大船宽6.00m，型深2.00m，满载排水量126.00t，可载客120位，于2008年投入金湖旅游区使用。

近几年来，大金湖旅游业迅速发展，原有的旅游船已不能适应未来日益增多的游客量以及游客的舒适性要求。

为了大金湖景区旅游质量的进一步提高，有必要设计新型“舒适、经济、环保、安全、美观”的旅游船。

本论文在调研大金湖旅游客船的当地情况和相关资料的基础上，计划以泰宁大金湖现有的120客位游览船为母型船，进行200客位旅游船的初步设计。

本设计的主要内容包括对旅游船的主尺度选取和主要性能校核，型线设计、总布置设计、静水力计算，根据旅游船的相关规范和其它有关要求完成中横剖面结构设计和计算，绘制总布置草图、型线图、静水力曲线图和典型横剖面结构图。

1船型的设计要求

新船的设计所要求如下所示：

1）载客量：

200人；

2）设计航速：

21.5km/h；

3）船员：

10人；

4）航行区域：

内河B级；

5）续航力R=600nmile；

6）船籍：

中国；

7）船级社：

CCS；

8）设计参考的120客位母型船的基本信息[1]：

（1）LOA=38.95m、LPP=34.80m、LLW=35.55m；

（2）船宽B=6.6m，设计吃水T=1.1m，型深D=2.0m；

（2）空船重量LW=103.42t，排水量△=126t；

（3）设计航速：

21.5km/h；

（4）船员：

10人；

（5）主机：

瑞典VOLVO柴油机，额定转速2300rpm，额定功率195kW；

（6）齿轮箱：

国产HC138,减速比为i=4.45:

1；

（7）辅机：

国产道依茨CCFJ35J发电机组，功率35kW；

（8）船型系数：

CB=0.553，CW=0.857，CM=0.863，CP=0.641，CVP=0.561；

（9）重心坐标：

zg=2.972m；

（10）初稳性高：

GM=2.169m。

2主尺度确定

船舶排水量、主尺度（船长、船宽、型深、吃水）、船型系数（方型系数、棱形系数、水线面系数、中横剖面系数）以及尺度比构成船舶主要要素。

它们是描述船舶几何形状的一些最基本的特征数据。

这些要素对船舶技术经济性能诸如快速性、稳性、耐波性、适航性、总布置以及船舶经济性都有重大影响，对船舶设计质量也起决定性作用。

因此，合理地确定船舶主要要素，是船舶设计中最基本最重要的工作之一。

2.1主尺度选取所考虑的因素及初步确定

客船属于布置地位型船舶，客船的主尺度很大程度上取决于所需的布置地位或受布置地位的制约。

设计这类船舶时，往往需要从所需的布置地位入手来考虑船长、船宽和型深，然后再根据性能、强度等方面的考虑来校核其主尺度是否合理，并决定其他要素。

因此，客船的布置地位是影响主尺度决定的主要因素。

在设计这类船舶的初始阶段，对新船所需的布置地位必须考虑周到，并通过勾画总布置草图来仔细确认布置地位是否满足要求。

1）船长L的选择

船长L的选取关系到船舶的总布置、阻力、操纵性及船舶造价等因素。

本船主要从布置地位、快速性和经济性三个方面来考虑。

首先考虑布置地位，本船主要考虑客舱的长度，由于现200人相比母型船120人增加较多，不可避免地要增加客舱的长度。

其次考虑快速性，适当加大船长能使阻力减小，改善中高速船的快速性，从而提高船速、节省燃料开支。

最后考虑经济性，L增加对空船重量（特别是船体钢料）的影响最大，L大造价增加。

因此，综合考虑上述三个因素，参考母型船总布置草图，本船采用与母型船相近的布置。

首甲板取6.5m，驾驶室取3.0m,客舱取19.5m（一列座椅船长方向长度为2m，本船共9列），服务台取2m，储藏间取1.5m，机舱取3.5m（主甲板上机舱长3.5m，主甲板下机舱长7m），船员室取2m，尾甲板取4.0m。

所以，总长取LOA=42.5m，垂线间长取LPP=38.3m,本文计算船长均取垂线间长。

2）船宽B的选择

对于小型客船和布置地位型船舶，最小船宽常由初稳性和总布置要求所决定。

一方面，船宽对稳性的影响最大，增加B将引起初稳性高显著增加，但过大的初稳性又使横摇周期缩短，横摇加速度及横摇幅值均增大，这对横摇不利。

另一方面，从总布置来说，增加船宽对机舱、船员舱、客舱、货舱等布置都是有利的。

本船船宽按布置地位来确定：

本船客舱座椅规格为0.50×0.45（宽度×深度），横向排9列，左4右4；中间为走道，规范要求不小于0.7m，由于乘客较多，可取1.2m（实取1.3m）；考虑小型船设计的舷侧过道不提供旅客走动，只用来做船员洗窗壁、维修使用，其宽度按结构规范要求取0.1B左右，取0.6m；围壁的厚度（包括装修层）取0.05m；则甲板最大宽度为：

8×0.50+1.2+2×0.6+2×0.05=6.5m，实取6.6m。

参考母型船型线横剖面图的第10号站横剖线，从设计水线至主甲板部分型线形状变化不大，因此本船的型宽取甲板最大宽度B=6.6m。

3）吃水T的选择

设计吃水的选择主要从浮力及保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑。

从浮力方面看，用增加吃水来减小L、B和Cb，对快速性和减轻空船重量等许多方面都是有利的，当然减小B和L都应满足稳性和布置地位等的有关要求。

如果吃水受限，在不影响L和B满足其它要求的情况下，吃水的选择一般总是用足所给定的限制条件。

吃水的大小和螺旋桨直径有直接的关系，如果吃水太小，对螺旋桨的直径限制太大，会严重影响推进效率。

大金湖现有120客位旅游船设计吃水1.1m，仿古游览船[2]设计吃水1.2m，经实地调研，大金湖平均水深约10m，最小水深5m，所以本船吃水取T=1.2m。

4）型深D的选择

为保证船舶强度，建造规范规定了船的L/D和B/D；对于航行于内河B级航区的机动船，L/D≤30，B/D≤4.5。

对布置地位型船舶，船舶主体内的布置要求是选取D的主要依据，且应满足最小干舷的要求。

参照母型船的布置，本船取型深D=2m。

5）干舷F

主甲板及其敷料厚度不计，干舷高F=D-T=2-1.2=0.8m。

2.2船型系数的确定

1）方形系数CB的选取

方形系数的主要根据浮力和快速性两个基本因素来选择。

从浮力方面考虑，方形系数CB=Δ/（ρkLBT），当浮力相差不大时，保持L、B、T不变而适当改变CB可很方便地调整浮力的大小。

从快速性考虑，减小CB有利于降低剩余阻力Rr，改善阻力性能，特别是减小CB并增大L时快速性与耐波性的改善最显著。

对于布置地位型船，因其L和B的选取通常由所需的布置地位所决定，如果浮力的要求不难满足，则方形系数的选取可以主要更根据快速性的要求，选择与Fn适宜配合的值。

本船主要从快速性方面考虑方形系数的选取，因为，根据图2-1CB和Fn的关系[3]估算，本船方形系数取CB=0.55。

图2-1CB和Fn的关系

2）其它船型系数的选取

除了方形系数外的其它船型系数，不是布置地位船舶主尺度选择时的主要考虑因素。

根据第五章静水力