内河浅吃水肥大船双隧道尾型设计方法研究

摘要

内河航运在促进世界各国文明传播、经济发展、社会进步等方面都起到了非常重要的作用。内河货船作为内河航运的主力船型,在内河航运中发挥了巨大的作用。随着社会经济的发展,物流运输对货运量的要求也越来越大。在这种背景下,内河货运船舶为了获得更大的载货量,船舶吨位越来越大,尺度也越来越大。由于内河水深受限,内河货运船舶尺度的发展往往是船长和船宽的发展,吃水的发展相对有限,内河货船的船型逐渐发展成为浅吃水肥大船。浅吃水肥大船良好的经济性已被不少实践所证明,也越来越多地被人们所承认。但是新的船型也给型线设计带来了新的困难。浅吃水肥大船舶型线设计的主要矛盾在保持船舶有足够排水量的情况下解决船舶大载重吨趋势带来船舶推力不足的问题。这一矛盾主要体现在船舶尾部型线的设计上。
　　尾部型线的设计需要考虑的因素,除了要为满足推力要求的螺旋桨直径提供足够的空间之外,还包括改善螺旋桨伴流、提高推进效率和减小尾部阻力等方面。隧道尾型由于具有性能上和经济上的优势,在未来必将受到人们更多的关注。因此,开发出一套适合浅吃水肥大型船的隧道尾部型线具有重大的现实意义。
　　本文研究了隧道尾型的设计特点,将蒙面法生成曲面的思想运用到隧尾曲面的设计方法中。通过分析隧道尾型的形状特征,确立了隧尾曲面的特征控制线的定义目标。通过改变特征控制线的形状来改变隧尾曲面的形状特征,从而得到满足要求的隧道尾部曲面形状。在常规隧道尾型的基础上,针对浅吃水肥大船的船型特点,通过改变特征控制线的形状,得到了一种尾型更为丰富的隧道尾型。这种隧道尾型既能保持尾部丰富的排水量,又能为螺旋桨提供足够的安放空间,能够成为解决浅吃水肥大船尾部型线设计难点的有效方案。运用参数化的设计方法,以CATIA为设计平台,VB为编程语言,开发了此种丰满隧道尾型的参数化设计程序,实现了隧尾曲面的参数化设计。并以该隧尾的形状特征为目标建立优化模型,利用CATIA的知识工程优化模块,对隧道尾型进行了参数优化,得到了相对优良的尾部线型。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 内河货运船舶的发展趋势

1.2 国内内河浅吃水肥大船的船型特征以及存在的问题

1.3 浅吃水肥大船型设计的难点

1.4 国内外对内河浅吃水肥大船尾部型线的一些设计特点

1.5 论文的意义及主要工作

1.5.1 论文的意义

1.5.2 论文的主要工作

第2章 浅吃水肥大船尾部型线设计

2.1 尾部型线与船舶快速性

2.2 几种主要的浅吃水肥大船的尾型

2.3 隧道尾型的优点

2.4 本章小结

第3章 浅吃水肥大船隧道尾型的特征及参数化设计方法

3.1 隧道尾型的特征及主要几何参数

3.2 隧尾曲面的设计方法

3.3 隧道尾的特征控制线

3.3.1 推船隧道尾型横剖面的形状特征及特征点

3.3.2 浅吃水肥大船隧道尾型横剖面的提出

3.3.3 浅吃水肥大船舶隧道尾型的纵向特征线的选取

3.3.4 浅吃水肥大船舶隧道尾型特征控制线介绍

3.4 隧道尾型的参数化设计

3.5 参数化设计概论

3.5.1 参数化设计

3.5.2 参数化设计实现的基本要求

3.5.3 隧尾特征控制线形状的生成和参数控制方法

3.5.4 船尾参数化坐标系定义

3.5.5 浅吃水肥大船隧尾纵向特征控制线的参数定义

3.5.6 浅吃水肥大船隧尾横向特征控制线的参数定义

3.5.7 浅吃水肥大船隧道尾曲面参数化设计的实现

3.6 本章小结

第4章 基于CATIA的肥大型浅吃水船舶隧道船尾参数化设计程序开发

4.1 CATIA二次开发技术

4.1.1 CATIA二次开发的常用工具

4.1.2 CATIA二次开发的步骤

4.1.3 VB与CATIA的连接

4.2 设计流程图

4.3 边界线观察和显示原理

4.4 程序界面和功能介绍

4.5 本章小结

第5章 基于CATIA的浅吃水肥大船隧道尾型的优化设计

5.1 浅吃水肥大船隧道尾型的优化模型

5.2 CATIA知识工程的优化模块

5.3 优化过程介绍

5.4 优化实例

5.5 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文