中國海洋大學(xué)本科生研究發(fā)展計(jì)劃(OUC-SRDP)項(xiàng)目立項(xiàng)書

1、項(xiàng)目編號項(xiàng)目分類自然科學(xué)社會科學(xué)中國海洋大學(xué)本科生研究發(fā)展計(jì)劃（OUC-SRDP）項(xiàng)目立 項(xiàng) 書項(xiàng)目名稱：14米級救助艇設(shè)計(jì)負(fù) 責(zé) 人：李東陽所在院系：工程學(xué)院海工系專業(yè)年級：船舶與海洋工程2014聯(lián)系電話子信箱：1316234574指導(dǎo)教師：王許潔、馮亮經(jīng)費(fèi)資助金額：3000元項(xiàng)目起止時(shí)間：2017年1月至2017年11月二一 6年 12 月 5 日本科生研究發(fā)展計(jì)劃（OUC-SRDP）管理委員會一、基本情況1、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人情況姓 名李東陽性 別男出生年月1994年8月學(xué)部、院（系）工程學(xué)院專業(yè)年級船舶2014學(xué) 號140900310122、項(xiàng)目組成員情況學(xué) 號姓 名

2、性別出生年月專業(yè)年級分 東陽221994.08船舶2014建模及穩(wěn)性校春林231993.11物理2014撰寫報(bào)告金寶201996.07船舶2014阻力計(jì)哲軒201996.02船舶2014繪制型線學(xué)銳211995.08船舶2014繪制布置圖3、指導(dǎo)教師情況姓 名王許潔、馮亮職 稱講師學(xué) 歷博士開設(shè)課程王許潔：結(jié)構(gòu)力學(xué) 馮亮：船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)研究方向王許潔：船體優(yōu)化設(shè)計(jì) 馮亮：船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究學(xué)部、院（系）工程學(xué)院海工系E-mail地

3、電 話186614896494、 負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目組成員的知識條件、特長、興趣、相關(guān)經(jīng)歷等5個(gè)組員都來自船舶與海洋工程專業(yè)，船體結(jié)構(gòu)是我們的強(qiáng)項(xiàng)，船體原理、船體設(shè)計(jì)、船體強(qiáng)度分析技術(shù)技術(shù)、材料力學(xué)、理論力學(xué)等學(xué)科都予以我們強(qiáng)有力的理論支持，而且經(jīng)過3年的本科學(xué)習(xí)我們中大多數(shù)人都參加過船舶航行器方面的比賽，對于3維模型設(shè)計(jì)及實(shí)物模型制作方面有豐富經(jīng)驗(yàn)，所有人都能熟練使用CAD軟件，兩人皆能熟練使用犀牛軟件、Tribon、Fluent等船舶方面專業(yè)軟件，機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性測量技術(shù)等技術(shù)在動手設(shè)計(jì)船體時(shí)都予以我們團(tuán)隊(duì)更好的實(shí)踐能力，當(dāng)要購入材料制作模型時(shí)能夠選擇最優(yōu)的方案。二、項(xiàng)目方案

4、1、目的及意義 隨著我國改革開放進(jìn)入深水期，進(jìn)軍海洋必然是我們的發(fā)展目標(biāo)之一，伴隨著海洋工程建設(shè)，沿海漁業(yè)及旅游，娛樂設(shè)施的發(fā)展，必然要求我國海上救助事業(yè)與之適應(yīng)。 當(dāng)代世界上發(fā)達(dá)國家的海上救助都非常強(qiáng)調(diào)時(shí)間和效果，希望在事故發(fā)生的第一時(shí)間能快速到達(dá)海事現(xiàn)場，并能有效開展救助工作。人命救助的關(guān)鍵是時(shí)間,而我國目前救助站點(diǎn)建設(shè)和船舶配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)救助任務(wù)的需要,因此在我國發(fā)展救助艇是非常必要的。救助艇對快速性、穩(wěn)性及操縱性要求高，此外船上的醫(yī)療救助配套設(shè)施也占有重要地位。而且我國也是一個(gè)海洋大國、擁有漫長的海岸線和星羅棋布的島嶼，為了完成我國領(lǐng)海水域的遇險(xiǎn)人員人命救生任務(wù)以及對沿海200 海里

5、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)海上作業(yè)人員的生命保護(hù)，需要大、中、小型各類救助船進(jìn)行分工協(xié)作，對于如此廣泛海域、廣泛救助對象、協(xié)同作業(yè)的需要，高性能救助艇是一種很合適的船型，相對而言，它造價(jià)低廉，對航道和水域的限制條件小，在沿海水域各種海難事故中將會大有作為。所以引進(jìn)、開發(fā)小型救助艇具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前我國不僅擁有吊架式全封閉救生艇、自由降落式救生艇、快速救助艇等各種艇型的救生、救助艇，而且涌現(xiàn)出一批品質(zhì)優(yōu)良、規(guī)模較大的具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的救助艇制造商。同時(shí)，我們引進(jìn)了國外知名品牌的救助艇制造商，為我國救助艇產(chǎn)業(yè)提供了有力的支持，但我國的救助艇在設(shè)計(jì)制造上仍處于被動地位，技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)品研發(fā)落后于發(fā)達(dá)國家

6、。要實(shí)現(xiàn)我國救助艇產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，我們不僅要引進(jìn)、借鑒國外的制造經(jīng)驗(yàn)，還要突破自己的發(fā)展瓶頸，大力創(chuàng)新，研發(fā)出具有高性能的新船型?；诖?，我們小組打算設(shè)計(jì)一款以人為本、科技含量高、節(jié)能環(huán)保的救助艇，希望這款救助艇在速度提升基礎(chǔ)上有更好的穩(wěn)性和高效的救助能力。2、內(nèi)容與方法研究內(nèi)容包括：船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本船體具有作業(yè)海況惡劣等特點(diǎn)。在其使用期內(nèi)可能遭遇較強(qiáng)風(fēng)浪流的作用，這些作用一旦產(chǎn)生，將對結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生不利的影響。船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是對船體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸，根據(jù)所承受的載荷與能力進(jìn)行計(jì)算和校核。我們從安全性、適用性、環(huán)保性、快速性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等方面，利用Tribon M2軟件對船體進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。船型

7、設(shè)計(jì)由于該救助艇必須有良好的機(jī)動性和考慮到被救助者的救治，所以必須提高該艇的快速性、舒適性和穩(wěn)性。提高快速性： 船首為前傾型首，船尾模仿軍艦采用方形尾，減小水流的能量損失，形成虛長度，水線面系數(shù)較大，有利于初穩(wěn)性，同時(shí)尾部排水體積大，有利于減小尾傾，結(jié)構(gòu)簡單、便于建造，最重要的是水流平緩地離開船尾，很好地降低阻力，提高了快速性。提高穩(wěn)性： 在左右舷及船舯設(shè)置一定艙容的壓載艙同時(shí)，舷側(cè)的兩個(gè)壓載艙可以起到壓載作用，當(dāng)空載出港時(shí)，可起到壓載作用，調(diào)節(jié)船的穩(wěn)性。船體材料由于該船設(shè)計(jì)的目的是為了適應(yīng)惡劣海況下的救援提高其救援的效率，于是為了提高它的速度和自身強(qiáng)度，所以打算采用鋁合金材料，該種材料的密度

8、相對傳統(tǒng)鋼材來說小了很多，但強(qiáng)度不低，特別適用于于惡劣海況下實(shí)現(xiàn)高效救援的特種船舶。船體內(nèi)部布置 上層建筑方面：設(shè)置了幾個(gè)功能不同的房間，有大廳、餐廳、重癥救護(hù)室、艇員休息室、駕駛艙和衛(wèi)生間，為船上人員的居住和醫(yī)療提供便利，實(shí)現(xiàn)了以人為本的建造理念。尤其是設(shè)置的重癥救護(hù)室可為海上病危人員第一時(shí)間提供更加有效的醫(yī)療條件，從而了提高救助工作的高效性。 艙室設(shè)置方面：在左右舷及船舯設(shè)置一定艙容的壓載艙，舷側(cè)的壓載艙縱艙壁為水密艙壁，當(dāng)舷側(cè)破損時(shí)，水密艙壁可以防止海水進(jìn)入艙內(nèi)，從而提高了船的抗沉性，同時(shí)，舷側(cè)的兩個(gè)壓載艙可以起到壓載作用。此外還設(shè)有淡水艙，當(dāng)空載出港時(shí)，既可起到壓載作用，調(diào)節(jié)船的穩(wěn)性，

9、還可提供淡水源，為船上的生活及醫(yī)療救治提供方便。為了上層建筑留有足夠的空間，本作品將救助用具和其他生活設(shè)施設(shè)置在儲物艙內(nèi)，這樣可以提高艙容的利用率，又為主船體的布置提供了便利。動力裝置 本船為滿足其快速性要求采用500kw功率的主機(jī)，并利用海上的太陽能，打算在船上安置一套太陽能發(fā)電裝置，來提供船上生活用電，必要時(shí)候可作為備用能源。研究方法包括：利用Tribon進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Tribon系統(tǒng)是由瑞典KCS(Kockums Computer System AB)公司設(shè)計(jì)開發(fā)的一套用于輔助船舶設(shè)計(jì)與建造計(jì)算機(jī)軟件集成系統(tǒng)。Tribon集CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)與MIS(信息集成)于

10、一體， 由于我們設(shè)計(jì)的是一個(gè)船體，通過TribonM3軟件對所設(shè)計(jì)的船體進(jìn)行建模、型線設(shè)計(jì)等。我們利用TrbonM3軟件對我們設(shè)計(jì)的船體進(jìn)行船體設(shè)計(jì),包括線型光順、船體平面模、船體曲面模、性能計(jì)算、零件分離等模塊。對船體進(jìn)行全面和具體的虛擬設(shè)計(jì)。初步完成本次船體設(shè)計(jì)。利用犀牛進(jìn)行3D虛擬模型設(shè)計(jì) 通過模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法稱為模型法。模型法借助于與原型相似的物質(zhì)模型或抽象反映原型本質(zhì)的思想模型,間接地研究客體原形的性質(zhì)和規(guī)律。犀牛是當(dāng)今較為流行的一種模具設(shè)計(jì)軟件，主要是因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)本次船體設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的過程3D虛擬，通過動畫的形式，通俗而且易懂。利用fluent進(jìn)行船

11、體阻力分析用疊模法對船體的阻力進(jìn)行計(jì)算，疊模法只能計(jì)算摩擦阻力與壓差阻力，無法計(jì)算船舶的興波阻力，興波阻力由參考相似船型得到，阻力計(jì)算為大致估算。將gambit導(dǎo)出的msh數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入fluent, 檢查網(wǎng)格質(zhì)量，并顯示網(wǎng)格顯示網(wǎng)格后要光順網(wǎng)格，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，并選定常流與端流模式。設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后可以計(jì)算了，得到阻力系數(shù)曲線和相關(guān)的流場圖片。3特色與創(chuàng)新關(guān)于整個(gè)船的構(gòu)思特色：本船設(shè)計(jì)時(shí)由于要考慮到其特殊的工作環(huán)境，和性能要求，不僅是在船型設(shè)計(jì)方面通過前傾型首和方形尾來從結(jié)構(gòu)方面減小其阻力提高其快速性，而且對于艙室的合理劃分也提高了它的抗沉性和穩(wěn)性。在船上配置完備的醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)護(hù)人員，本艇的

12、最終目標(biāo)是為了救助那些在海難中的傷員，最大程度的挽救他們的生命，現(xiàn)實(shí)中往往一些傷者在沒有當(dāng)場死亡，而是因?yàn)榈貌坏搅己玫尼t(yī)療救助，死亡在送往陸地的返程過程中。所以能夠在救助艇上得到第一時(shí)間的有效救助就顯得尤為重要。本艇基于此設(shè)置完備的醫(yī)療場所，分別普通救護(hù)室和重癥醫(yī)療室。創(chuàng)新部分：本船上實(shí)現(xiàn)了太陽能和常規(guī)燃料有機(jī)結(jié)合的全新動力能源系統(tǒng)，利用清潔能源作為救助艇的備用能源，應(yīng)對突發(fā)狀況，比如提供手術(shù)中設(shè)備的能源，最大程度保障傷員的治療救護(hù)。獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)?zāi)M流程（過程創(chuàng)新）：由于本隊(duì)伍所擁有的專業(yè)人才較多，能夠以專業(yè)知識的水準(zhǔn)更好的解決3D模擬、實(shí)物制作的具體問題，將電腦模擬與實(shí)物模擬，將理論分析與具體

13、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。所以，我們能夠以更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)、更完善的材料完成這一次項(xiàng)目。4、支撐條件分析（1）5個(gè)組員都來自船舶與海洋工程專業(yè)，船體結(jié)構(gòu)是我們的強(qiáng)項(xiàng)，船體原理、船體設(shè)計(jì)、船體強(qiáng)度分析技術(shù)技術(shù)、材料力學(xué)、理論力學(xué)等學(xué)科都予以我們強(qiáng)有力的理論支持，而且經(jīng)過3年的本科學(xué)習(xí)我們中大多數(shù)人都參加過船舶航行器方面的比賽，對于3維模型設(shè)計(jì)及實(shí)物模型制作方面有豐富經(jīng)驗(yàn)，所有人都能熟練使用CAD軟件，兩人皆能熟練使用犀牛軟件、Tribon、Fluent等船舶方面專業(yè)軟件，機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性測量技術(shù)等技術(shù)在動手設(shè)計(jì)船體時(shí)都予以我們團(tuán)隊(duì)更好的實(shí)踐能力，當(dāng)要購入材料制作模型時(shí)能夠選擇最優(yōu)的方案（經(jīng)濟(jì)性

14、）。（2）在船舶設(shè)計(jì)方面，TribonM2等軟件對于我們設(shè)計(jì)船體提供了軟件支持。在軟件模擬和實(shí)物模型方面，犀牛和CAD軟件作為機(jī)械專業(yè)的必修技能，為我們提供了很重要的制圖和模擬仿真的技術(shù)支持。（3）馮亮老師和王許潔老師作為我們本科生的老師，為我們提供足夠的理論及技術(shù)支持。同時(shí)他們是我們學(xué)校少數(shù)幾個(gè)船舶老師之一，擅長TribonM2軟件的應(yīng)用，在有限元分析和船體設(shè)計(jì)方面很深的研究，馮亮老師也有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，在生產(chǎn)工藝和研究上可以給我們很多幫助。（4）中國海洋大學(xué)工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室完善，設(shè)備齊全，完成樣機(jī)是得心應(yīng)手的，同時(shí)我們還有慧魚實(shí)驗(yàn)室，在一些機(jī)構(gòu)的可行性研究上，我們可以在慧魚實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬和

15、測試，進(jìn)行研究分析。（5）圖書館資源、網(wǎng)上圖書館資源豐富，文獻(xiàn)資源多而可得。5、結(jié)題驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)（1）運(yùn)用TribonM3軟件對船體進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成一個(gè)能夠展示船體具體部位的3D虛擬模型，并完成船體總體設(shè)計(jì)書。（2）運(yùn)用Fluent軟件完成對救助艇的各種環(huán)境下的阻力計(jì)算校核。（3）運(yùn)用運(yùn)用TRIBON M2中的Calc&Hydro模塊，得出船舶的各種穩(wěn)性相關(guān)曲線圖，并對其進(jìn)行穩(wěn)性校核計(jì)算。（4）運(yùn)用犀牛軟件進(jìn)行三維仿真，通過動畫模擬來展現(xiàn)船體制作的過程和模擬預(yù)先設(shè)計(jì)好的工況情景，并通過手工加工方式完成部件的制作。（5）進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)收，檢測反饋問題修改。（6）總結(jié)寫報(bào)告,發(fā)表論文。6、進(jìn)度安排2016.112016.12：對CAD、Tribon M3、犀牛、Fluent軟件進(jìn)行掘地式學(xué)習(xí)，進(jìn)一步將船體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)透徹。2017.012017.02：運(yùn)用Tribon M3軟件對船體進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成型線光順。2017.032017.04：運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行特定流場的阻力模擬，得到救助艇各種工況下的阻力計(jì)算報(bào)告書， 運(yùn)用Tribon M2的其中穩(wěn)性計(jì)算板塊，導(dǎo)入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到該救助艇的穩(wěn)性計(jì)算報(bào)告書。2017.052017.06：運(yùn)用犀牛軟件進(jìn)行三維建模，完成部分小部件的制作，最終完成模型的制作。2017.0