14米级高速救助艇设计说明书

14米级高速救助艇设计说明书指导老师：冯亮王许洁设计人：李东阳、代金宝、蒲春林、赵中锐、朱晓罡、元哲轩、张学锐摘要随着我国改革开放进入深水期，进军海洋必然是我们的发展目标之一，伴随着海洋工程建设，沿海渔业及旅游，娱乐设施的发展，必然要求我国海上救助事业与之适应。当代世界上发达国家的海上救助都非常强调时间和效果，希望在事故发生的第一时间能快速到达海事现场，并能有效开展救助工作。人命救助的关键是时间,而我国目前救助站点建设和船舶配置远远不能适应救助任务的需要,因此在我国发展高速救助艇是非常必要的。高速救助艇对快速性、稳性及操纵性要求极高，此外船上的医疗救助配套设施也占有重要地位。因此，设计以人为本、科技含量高、节能环保的高速救助艇对我国的海事发展具有重要意义。关键词：快速性；稳性；抗沉性；船型；阻力；舒适性1、作品概述1.1作品的选题背景、目的与意义1.1.1选题背景我国是一个海洋大国、拥有漫长的海岸线和星罗棋布的岛屿，为了完成我国领海水域的遇险人员人命救生任务以及对沿海200浬专属经济区海上作业人员的生命保护，需要大、中、小型各类救助船进行分工协作，对于如此广泛海域、广泛救助对象、协同作业的需要，高性能救助艇是一种很合适的船型，相对而言，它造价低廉，对航道和水域的限制条件小，在沿海水域各种海难事故中将会大有作为。所以引进、开发小型高速救助艇具有极为重要的现实意义。目前我国不仅拥有吊架式全封闭救生艇、自由降落式救生艇、快速救助艇等各种艇型的救生、救助艇，而且涌现出一批品质优良、规模较大的具有国内自主知识产权的救助艇制造商。同时，我们引进了国外知名品牌的救助艇制造商，为我国救助艇产业提供了有力的支持，但我国的救助艇在设计制造上仍处于被动地位，技术创新及产品研发落后于发达国家。要实现我国救助艇产业的健康快速发展，我们不仅要引进、借鉴国外的制造经验，还要突破自己的发展瓶颈，大力创新，研发出具有高性能的新船型。1.1.2目的一、提高救助艇的快速性快速性是高速救助艇的一个极为重要的性能，缩短航行时间、提高救助效率和救助艇的快速性密不可分，而船速是与船型有关的，本作品通过对救助艇船型的优化来减小阻力，进而提高救助艇的快速性。二、提高救助艇的稳性救助艇的作业地点有可能是高海况的险恶海洋环境，在大风浪条件下，船舶的稳性就起到举足轻重的作用，本作品将通过调节吃水、压载水等方法使救助艇具有抗风等级高的能力。三、以人为本，提高船上生活的舒适性及救助工作的高效性随着船舶建造技术的提高，人们对船舶的舒适性的要求也越来越高，在海上进行救助工作不仅要保证伤员的生存，而且要为他们提供舒适的居住条件及医疗条件，本作品将精心布置船上的生活及医疗设施，使救助艇布置紧凑，空间使用率高。1.1.3意义玻璃钢快艇的研发制造目前仍处于起步阶段，其开发空间仍然很大，研发综合性能高的新型玻璃钢高速救助艇对于我国海上救助事业的发展具有重要意义，本作品在总结我国高速救助艇设计的优点及缺点上进行进一步的优化设计，希望能对我国公务艇的发展提供有利的帮助。2.创新点2.1本作品在借鉴其他船型的基础上，对型首和型尾加以改造，以期优化船型，减小阻力，提高救助艇的快速性。以下是本作品的船型：可以看到船首为前倾型首，船尾模仿军舰采用了方形尾，减小了水流的能量损失，形成虚长度，水线面系数较大，有利于初稳性，同时尾部排水体积大，有利于减小尾倾，结构简单、便于建造，最重要的是水流平缓地离开船尾，很好地降低了阻力，提高了快速性。2.2本作品在左右舷及船舯设置一定舱容的压载舱，舷侧的压载舱纵舱壁为水密舱壁，当舷侧破损时，水密舱壁可以防止海水进入舱内，从而提高了船的抗沉性，同时，舷侧的两个压载舱可以起到压载作用。而且，在船首设有淡水舱，当空载出港时，既可起到压载作用，调节船的纵稳性，还可提供淡水源，为船上的生活及医疗救治提供方便。为了上层建筑留有足够的空间，本作品将救助用具和其他生活设施设置在储物舱内，这样可以提高舱容的利用率，又为主船体的布置提供了便利。2.3上层建筑的布置紧凑合理，本作品设置了几个功能不同的房间，有大厅、餐厅、重症救护室、艇员休息室、驾驶舱和卫生间，为船上人员的居住和医疗提供便利，实现了以人为本的建造理念。尤其是设置的重症救护室可为海上病危人员第一时间提供更加有效的医疗条件，从而了提高救助工作的高效性。3.性能预估主要性能参数主尺度：船长14.5m；船宽4.2m；型深2m；设计吃水0.9m排水量：40t左右主机：1000KW航速：最高38.9节救助设备：救生衣、病床、医疗设备及其他搜救设备续航力：400里自持力：24小时最大获救能力：15人产品结构材质：玻璃钢作业环境：可在5级海况以上、风力12级条件下作业4设计方案:4.1设计思路：4.1.1根据母型船的图片用Tribonm2lines设计主船体型线并完成光顺，最后构建patch，以下是型线绘制及建立patch过程的相关图片：导出型线图：4.1.2设计主船体的各个舱室，利用Tribonm2surfae进行分舱。4.1.3借鉴其他公务船的船上布置，设计上层建筑。4.1.4大致估算主船体的各个舱室以及上层建筑各种设备设施的重量，借助Tribonm2calc&hydro并手动计算，校核船的稳性。经计算稳性衡准数K及重心和浮心高度差BG如下：空载出港：K=7.06471；满载到港：K=6.27781空载出港：BG=0.460.3；满载到港：BG=0.490.3因而认为该救助艇具有足够的稳性。4.1.5利用fluent软件按照叠模法计算船体阻力，从而选择相对应的主机功率。将船体模型导入fluent，网格及阻力系数、残差值曲线如下：流场图片：经大致计算，船体的总阻力为10KN，而设计的最大航速为38.9节，借鉴其他类似船型的主机，这里选择1000Ps的主机功率。4.2设计构想：海上抗风能力12级以上，浪高3米下的突发事件救援；实现降低同类船舶建造维护成本费用的3个百分点；提高自身在恶劣海况下的生存能力。4.3设计可行性分析：4.3.1技术实现可行性分析：本船舶的设计采用的是数字造船软件TribonM2,并进行过专业的船舶性能分析，经过生产设计后可用于船舶的生产加工。4.3.2批量生产可行性分析：目前我国对于小型高速救助艇市场需求很高，完全可以进行批量生产。4.3.3批量生产所需的设备：属于船舶生产一般的生产设备容易实现。4.4核心技术问题分析：4.4.1船舶的型线设计；船舶的型线决定了船舶行进过程中受到的阻力，本产品设计的型线在专业的力学软件下进行过阻力模拟，符合我国的玻璃钢船体船设计标准4.4.2船舶的分舱，及布置；本产品充分考虑到了救助艇特殊的工作性质，从人性化的角度出发进行了分舱和室内布置，充分保证整体船舶的舒适性。5技术发展途径：5.1提高柴油主机性能；废热回收系统；废气洗涤系统；废气再循环系统。5.2采用新型动力系统；太阳能，风能；高效柴油机加蓄电池（部分为燃料电池）的混合动力系统；吊舱推进器；生物柴油燃料，实现减排20%的目标。5.3提高推进系统效率；主要是提高螺旋桨效率，开发减少螺旋桨中心涡旋，减少螺旋桨叶片面积的方式提高效率。5.4实现船舶智能化智能通讯、导航系统。5.5打造绿色环保型船舶，综合减排技术。