基于系统设计的小水线面双体游艇造型研究(陈捷-)VIP免费

基于系统设计的小水线面双体游艇造型研究——以96英尺小水线面双体/三体动力游艇为例设计艺术学1103班陈捷小水线面双体船在民用船和游艇方面有了日渐广泛的用途，然而这种新型船体的造型设计在我国甚至国际范围内都仍属于新课题，从一定程度上限制了此类船体在游艇行业的市场。本文通过系统设计的方法，对小水线面双体船的结构和船体布置、运行原理进行了分析和研究，归纳出此类船体造型设计中的特点和制约因素；同时结合当代汽车造型设计的趋势，总结出小水线面双体游艇的造型设计方法，提高此类船体的造型设计工作的效率，为我国小水线面双体游艇的发展提供助力。关键词：系统设计小水线面双体游艇造型设计正文：小水线面双体船（smallwaterplaneareatwinhull;SWATH）是为改善耐波性，减少兴波阻力，将双体船的片体在水线处缩小宽度造成狭长流线型面的高速船舶。小水线面双体船的概念是从美国产生的。早在1905年美国的Nelson提出用两个下体构成小水线面双体船的原始概念。目前世界各国正致力于开发中速小水线面双体船，在阻力性能、支架型式、线型优化、运动控制等方面已有了很大的突破。1989年日本制造了新一代的载客410名的“海欧2”号小水线面客船，其航速已突破30节，设有鳍控系统，在5级浪中的旅客晕船率为2.8%，而在6级浪中仅为6.5%。英国的FBN公司为减少湿表面积、提高中速性能、提高纵摇稳定性、减小装载敏感性，采用了中水线面设计技术，这样可取消复杂的自控系统，已建造了400客FDC型艇。该艇在3m浪高下可达到31.7kn航速，创下了小水线面船目前最高航速的记录。1932年Faust提出小水线面双体船的初步设想。1946年加拿大的Creed、1967年美国的Leopold进一步予以完善并申请专利。1969年美国海军船舶研究与发展中心(DTNSRDC)和美国海军船舶工程中心(NAVSEC)开始进行并完成了一系列小水线面双体船的基础性能研究和方案设计工作。1970年美国海军水下中心(NVC)作为最终用户，对拟建造的靶场试验保障船开始论证并提出设计要求。1971年美国的ThomesGLang博士在美国加州创办Semi-SubmergedShipCo.(以下简称SSSCo.)申请的小水线面双体船专利，已提出在下体上用单或双支柱形式，及加装后稳定鳍、前鸭式翼鳍与控制系统技术。他也因而受美国海军委托，采用小水线面双体船型，组织设计建造"卡玛利诺"号靶场试验保障船。在充分利用美国海军大量研究试验储备支持下，1972年在马里兰州柯第斯海湾的海岸警备队船厂开工。“卡玛利诺”号于1973年建成，交给美海军水下中心(后改名为美海军海洋系统中心)夏威夷试验站。1974-1975年进行了一系列海上扩大试验，包括4级海情下直升机起降试验。该船成为世界上第一艘实用型小水线面双体船。它在服役中，又经历多次大风浪考验，在4.6米浪高条件下作业，未出现甲板上水现象；在7.6-9.2米浪高条件下航行，无结构损伤。1985年海洋考察部门的10位科学家随该船在夏威夷附近太平洋海域工作达2周之后，全都极力推荐今后海洋考察、水文测量等海上作业都应采用小水线面双体船型。小水线面双体船具有以下特点：1.出色的耐波性；2.良好的操纵性；3航向稳定性好；4宽甲板，易布置；5排水量变化敏感；6航态变化独特。在以上几个特点当中，我们总结出SWATH在游艇应用中应当能够成为空间大、速度快、操控出色的一类游艇。然而，由于SWATH船型有排水量变化敏感的特点，我们对本次研究设计的主体稍作更改，使之成为小水线面双体/三体船型杂交，并拥有一定储备浮力的新船型造型研究。在国内外双体/三体游艇应用方面，由于小水线面双体船目前为止仍是一种新型船体，因此国内外各大厂商对此种新型船体的应用基本仍在探索阶段。以下是我们在资料搜集的过程中所获得的一些此类船体在游艇设计中应用的实例，其中有部分实例仍在概念创作的阶段。在结构、船体布置方面，我们通过研究得出小水线面双体/三体船具有以下特点：1.甲板宽大，具有比普通船体多出50%-100%的船体布置空间；2.小水线面双体/三体船包括下潜体、支柱体、上船体、连接桥和上层建筑几大部分组成，如图所示为下潜体及支柱体横剖面示意图。3..动力部分一般置于船体水线面以下的潜体中，包括了发动机、螺旋桨、...