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[前沿设计] 一艘7.9m巡航帆船的设计

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发表于 2015-8-7 17:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
我打算全新设计一艘帆船。全长限制在8米以下,英制就是26尺以下。实际长度为790cm。

之所以选择这个尺寸,主要考虑是我国规定8米以上的帆船为奢侈品。。。一方面26尺是个比较容易接受的较小尺寸。按头尾布置双铺位,中间为活动区域的设置方式,这个尺度有足够的使用空间(包括隔离的厕所、简易厨房)。而更长的尺寸也没法获得更多人(或者说更多铺位)的容纳空间。如果进行单人长距离航行,这个尺寸有足够的储存空间,而船的大小也方便单人操作。

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 楼主| 发表于 2015-8-10 10:47 | 显示全部楼层
龙骨和吃水深度

其实对于远航的帆船来说,最安全的考虑是用固定的长龙骨(Long Keel)。用一个特别重,但吃水深度不是很大的凸出于船底的通长压载。
海里有各种各样的漂浮物,比如各种渔网,绳索,水草,漂浮的木头和各种垃圾。。长龙骨不会被缠绕,受撞击的时候也比较容易跨越。由于深度不大,搁浅的可能性也小。由于是个固定结构,自然也不会出现任何机械故障。
不过这种龙骨类型自重大,浸湿面积也大,航速很慢,现在极少使用。另一方面是现代帆船以及航海的安全性都有很大提高,long keel带来的天然安全性优势并不凸显。而那个吃水较浅的优势也并不大(有4英尺左右)。

还有一类帆船使用压舱水来压载。优点也很明显:船底是平坦的吃水很浅(1英尺左右),放空压载水后吃水更浅了。这种帆船由于重心不是很低,难以靠压载物来翻正,所以必须设计船舱横截面为接近圆形的设计。让船体自身就拥有足够的扶正能力。因为船身截面接近圆形,船体受侧风压制后容易倾倒,这种设计一般还得采用滑行艇方式的设计以便在较小的风速下获得较高的速度,而滑行艇只能在轻载模式下才能正常升起,所以载重不能太大。

有些小帆船用所谓的中插板,这个只有稳定航向,以及减弱横摇的作用,并不能使得重心下移让帆船拥有自扶正能力。这种帆船一般翻个底朝天后,如没有外力帮助是不能自己翻正的。这种船不适合航海,只能在风平浪静的内水或者沿岸航行。

我还是考虑球茎式龙骨。也就是船底一个细长的支柱挂一个流线型的压载物。
使用球茎式龙骨可以让航速得到很大的提升。但吃水深度很大。显然想把这种船拖上沙滩是不可能的事情。而且在稍微浅点的水里就会搁浅。而且细长的伸出物体导致一旦搁浅很容易弄破船底。

解决之道是使用可升降的龙骨。进入浅水区域前把龙骨收起即可。完全放出的时候吃水深度6英尺,收起的时候只有1英尺多点。有的设计可以完全收进船底,这种可以让帆船直接冲滩。还有一类是向后折叠,折叠的方法不能完全收起龙骨,只能达到大幅度减少吃水的目的,折叠后龙骨依然凸出于船底。

龙骨受冲击(比如突然搁浅)后船体容易损坏的问题,对于固定式的龙骨来说,可以采用局部强化的方法,让结构不容易损坏。也可以在龙骨上设置缓冲,让龙骨局部可以破坏而保住船体主体结构安全。

对于向后折叠的这个问题易于解决,一般都设计为受撞击后会自动向后退以缓解受力。

对于升降式的,我考虑做个局部设计,让龙骨受冲击后有自动向后向上退让的旷量。
至于升降龙骨的机构,可以考虑弄个汽车的电动绞盘。手动备份可以用手拉葫芦。。。
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 楼主| 发表于 2015-8-10 11:49 | 显示全部楼层
材料选择

一般就3种材料可选: 胶合板、铝材和玻璃钢。

现代小帆船90%以上都是玻璃钢的。。。原因也很简单么,这些帆船绝大多数都是工厂生产出来的。对于工厂来说,大批量建造玻璃钢的帆船费用最低。它只要做好一套模具可以近乎无限地不停翻造出壳子来。

胶合板的其实也不能简单归类于“木制”,现代基本没有那种纯木质的帆船了。所谓胶合板的很大部分还是采用了玻璃钢。比如防水结构、节点连接完全依赖于树脂。用胶合板主要是可以免除纯玻璃钢建造中必须的那个模具。

用铝材很大一个问题是焊接。这是个专业技能。你不能解决这问题那就想都别想,能解决这问题就简单得实在太容易。用铝材焊接的在制造工时上会比胶合板的少很多。

胶合板和铝板做的在船型上差不多,都难以达到完美的流线型,它们适合做那种平板拼接出来的构造。而玻璃钢可以造出任意曲线。不过实际情况中这两者性能差异非常微小。


有些条件下用玻璃钢造有优点:比如你试图山寨一艘船,只要你找来原型船,然后直接在这个船壳上翻造出凹模,之后就可以复制出和原型一样的船来。

我比较倾向于铝材焊接,因为毕竟是个试验品。当然如果要大批量建造,还是玻璃钢好,便宜而且性能高。
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 楼主| 发表于 2015-8-7 17:37 | 显示全部楼层

790巡航帆船

 一艘7.9m巡航帆船的设计 790巡航帆船

先上一个图片。

通常的帆船是弄个通长甲板,你可以从船尾走到船头。然后在甲板上挖个洞,弄个局部凸起舱盖,让船舱中间略高一些。这种做法可以降低重心高度。节省一点重量。当然,室内空间自然也跟着压缩了。但一般的想法是反正船舷两侧不可能站立,那就没必要弄那么高。只要中间能站立就行了。

不过这种凸起的做法会导致结构比较复杂(凸起和甲板之间存在内凹),节省的重量又因为复杂的结构又增加了。实际也没多大作用。另一方面,由于这个凸起的排水量比较小,而导致了船的自动扶正能力比较差。

我还是搞简单一点。取消了通长甲板。这导致不能水平得从船尾走到船头。你得翻越船顶才能过去。或者从船舱内部过去,从船头的开口处爬出来。。这样确实有点费劲。对于运动性帆船来说,这简直无法接受。
不过我们并不是去参加比赛的对吧。这仅仅是个巡航帆船,四平八稳走固定航行的,没那么多要在甲板上跑前跑后的事情。

而这样带来的好处也是很显著的:
首先船舱内空间大大增加,不会有那么压抑。结构也比较简单了,船的强度啥都好。翻覆之后的自动扶正能力比较强,压载也可以轻点了。

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 楼主| 发表于 2015-8-7 18:40 | 显示全部楼层
船的宽度:
小帆船一般都是小长宽比的,也就是宽度相对长度来说特别大,8m的帆船长宽比大约为3,宽度可从2.4米到3米之间不等。对于停泊码头来说,一般不是太关心宽度。从公路运输的限制来说,我国有些地方有3m的限宽,一般的限宽是3.5米。如果是试图装在一辆货车的车厢中驮运,很明显,这个尺寸只有2.2米的样子,而正常的这类帆船宽度都超过了普通货车的货厢宽度(也就是说装进货厢运输不大现实,只能用个拖车)。

由于集装箱的宽度是2.4米(8英尺),导致很多尺寸都向这个尺度靠拢。也就是说如果你设计2.4米宽的话,一般运输不会碰到什么问题。当然,如果设计为2.2米,那完全可以塞进集装箱(内宽2352mm)。

当然,2.2m对于帆船来说是有点过小了。这里我还是考虑用2.8m的尺寸。9英尺左右的宽度还是比较合适的。
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发表于 2015-8-9 18:06 | 显示全部楼层
想法不错,基础想法都有了,开始学制图吧。maxsurf是第一课,欢迎观看我之前录的maxsurf视频。
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发表于 2015-8-9 21:25 | 显示全部楼层
7.9米私人船,相关部门不找你麻烦?

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我查过,4米以内没事。  详情 回复 发表于 2015-11-5 19:08
按理来说,你得造个5米以下的,“有关部门”才不找你麻烦。。。不过就算你没到5米,天朝要找你麻烦总会有的是理由,就算没有任何理由,生在天朝就是你的错对吧。  详情 回复 发表于 2015-8-10 11:29
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 楼主| 发表于 2015-8-10 10:02 | 显示全部楼层
船舱横截面和舱室高度

普通的帆船一般横截面都比较扁平。这一方面是因为船体比较宽,另一方面是因为舱内高度比较低。一个扁平的东西一旦翻了船底朝天了,又会进入一个稳定状态,想翻正,必须克服翻转的阻碍。光靠船体自己是不能翻正的,必须靠龙骨的压载。如果你的横截面接近圆形,那么可以减少或者不需要这方面的压载。

舱室高度:
因为你的船宽比较大(接近3m),如果想把横截面造成圆形,那高度必定和宽度一样了。实际用不了这么高。对于运动型帆船,所谓的“高大的舱室”也就猫着腰钻进去的水平。游览型帆船的高度则比较大,可以完全站直。
过高的舱室重量比较大,而且受风面积也大。一般在满足使用的前提下尽量压低。
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 楼主| 发表于 2015-8-10 11:29 | 显示全部楼层
沃得船 发表于 2015-8-9 21:25
7.9米私人船,相关部门不找你麻烦?

按理来说,你得造个5米以下的,“有关部门”才不找你麻烦。。。不过就算你没到5米,天朝要找你麻烦总会有的是理由,就算没有任何理由,生在天朝就是你的错对吧。

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说得好,小伙子是个明白人  详情 回复 发表于 2016-7-7 16:12
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 楼主| 发表于 2015-8-11 15:28 | 显示全部楼层

细化设计:舱室安排

 一艘7.9m巡航帆船的设计 790-2.jpg
整个船分成前中后3个区域。前后为铺位。中间为起居室。
起居室长度为3.3m。一侧布置洗手间、厨房。另一侧布置沙发,沙发底下是各种储存柜。空间是充足的,具体安排有待仔细规划。
正中心线地板下凹,以便获得最大的舱室高度(2m)。

前铺位从一侧进入,铺位斜置以充分利用船头三角形空间,位置比较宽敞,为双人铺位,铺位底下为储存柜。入口的床铺缺口可以补满。

后铺位因为位置比较宽(内宽约2.6m)分为左右两个,去掉中间隔壁后可以合并为一个。两个铺位有各自的入口。挤着点睡可以躺4人。这种小船通常很少有这么多人,一般来说可以用其中一个当储藏室。


动力舱:藏在楼梯下面的完全隔离的空间内。计划安装国产22hp柴油发电机。排气烟道安排还有待研究。
拟用电力推进。如果太复杂无法完成,就安装舷外推进器。

 一艘7.9m巡航帆船的设计 790-3.jpg

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我在youtube见过,有人设计升降龙骨是穿过甲板 电力推动后期维护少很多  详情 回复 发表于 2015-8-12 11:04
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发表于 2015-8-12 11:04 | 显示全部楼层
begun 发表于 2015-8-11 15:28
整个船分成前中后3个区域。前后为铺位。中间为起居室。
起居室长度为3.3m。一侧布置洗手间、厨房。另一 ...

我在youtube见过,有人设计升降龙骨是穿过甲板
电力推动后期维护少很多

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电动的主要是缺乏现成的商品供应,不好买。可能要自己去做,这就麻烦了。当然简单一点的做法是找个电动机,再拆一个垂直舷外挂机,只要传动杆和螺旋桨,用电动机替换掉原先的内燃机。这样就可以了。安装可以继续保持  详情 回复 发表于 2015-8-12 12:54
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 楼主| 发表于 2015-8-12 12:54 | 显示全部楼层
沃得船 发表于 2015-8-12 11:04
我在youtube见过,有人设计升降龙骨是穿过甲板
电力推动后期维护少很多


电动的主要是缺乏现成的商品供应,不好买。可能要自己去做,这就麻烦了。当然简单一点的做法是找个电动机,再拆一个垂直舷外挂机,只要传动杆和螺旋桨,用电动机替换掉原先的内燃机。这样就可以了。安装可以继续保持舷外挂装,也可以直接装船底。这方式避免了一般的船底螺旋桨轴套容易进水的问题。
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 楼主| 发表于 2015-8-12 15:45 | 显示全部楼层

几种方案

如果一两个人长期居住,可以把一个洗手间改为淋浴。船尾两个铺位都改成储藏室。厨房移动到一个船尾铺位入口处。
 一艘7.9m巡航帆船的设计 QQ图片20150812125607.png
如果多人短期使用,那就双洗手间,厨房设置在一侧。


国内用帆船的很少在船上住的。可以做另外一种变形船,主要以钓鱼或者潜水。船壳结构基本不变。舱室缩短,延长后甲板长度。并加宽尾甲板的可行走宽度。
 一艘7.9m巡航帆船的设计 QQ图片20150812153224.png
船尾的两个铺位变窄,使之只能容纳单人。铺位整体向前移动一个肋位,尾部作为储藏室。储藏室可从尾甲板打开方便甲板作业。
铺位中间空开位置设置冷冻室。甲板上开大开口冷冻室舱门。钓到的鱼可以直接丢进冷冻室。

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差不多8米的船,相关部分不上船招呼一下是不可能 楼主真有方法应对?  详情 回复 发表于 2015-8-12 16:04
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发表于 2015-8-12 16:04 | 显示全部楼层
begun 发表于 2015-8-12 15:45
如果一两个人长期居住,可以把一个洗手间改为淋浴。船尾两个铺位都改成储藏室。厨房移动到一个船尾铺位入口 ...

差不多8米的船,相关部分不上船招呼一下是不可能
楼主真有方法应对?

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还没考虑这么深远的问题。。。一般不用太担心这类事情。  详情 回复 发表于 2015-8-12 17:22
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 楼主| 发表于 2015-8-12 17:22 | 显示全部楼层
沃得船 发表于 2015-8-12 16:04
差不多8米的船,相关部分不上船招呼一下是不可能
楼主真有方法应对?

还没考虑这么深远的问题。。。一般不用太担心这类事情。

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那为什么不造双体?空间舒适度还有建造难度都很理想  详情 回复 发表于 2015-8-12 17:27
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发表于 2015-8-12 17:27 | 显示全部楼层
begun 发表于 2015-8-12 17:22
还没考虑这么深远的问题。。。一般不用太担心这类事情。

那为什么不造双体?空间舒适度还有建造难度都很理想

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尺寸太小的双体船谈不上什么空间舒适。。。尺寸大了建造费用高,没地方停放,能找到泊位开销也很贵。  详情 回复 发表于 2015-8-13 15:04
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 楼主| 发表于 2015-8-13 15:04 | 显示全部楼层
沃得船 发表于 2015-8-12 17:27
那为什么不造双体?空间舒适度还有建造难度都很理想

尺寸太小的双体船谈不上什么空间舒适。。。尺寸大了建造费用高,没地方停放,能找到泊位开销也很贵。
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发表于 2015-8-31 15:56 | 显示全部楼层
后来呢?
后来呢?
后来呢?
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发表于 2015-8-31 20:13 | 显示全部楼层
好啊,看来下了很大功夫,等高人来点评 @尼采  @萌面超人
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发表于 2015-9-15 11:49 | 显示全部楼层
这里藏龙卧虎啊  能人真多   谢谢分享
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