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设计理论 设计帆船如何确定龙骨和帆的位置,如何确定龙骨的重量

2019-3-14 12:53 · 帆船设计
来自: 山东

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本人想设计一艘帆船,但是设计刚开始发现考虑的因素太多,书中也没有介绍龙骨和风帆位置确定,龙骨的重量。设计帆船的流程是怎样开始的,请各位大神赐教
问题中年 楼主 来自: 山东
是确定船体重心和浮心,然后跟重心和浮心在一条线上吗?
2019-3-5 09:53
begun 来自: 加拿大
你提的这个问题比较复杂,解释起来很费劲。类似一个俄文字母都不认识的人要去尝试写部俄文长篇诗歌。

建议找一个别人设计好的图纸,然后你在上面稍微做些非关键性改动就好了。也就是问题变成如何去寻找合适的图纸。如何分辨哪些图纸是你需要的。

比如你要造艘什么样的帆船? 干什么用的,装多少人,要多大?
2019-3-7 14:26
2019-9-22 05:32
这主意不错,适合咱有想法专业却为零的小白  详情 回复
2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风帆的性能,龙骨的水动力学性能,并没有阐述如何计算安装风帆和龙骨。您的意思就是通过仿照其他类似的风帆游艇  详情 回复
begun 来自: 加拿大
如果铁了心了,一定要一条路走到黑,就是要创造自己独特的船型。。。

可以参考这几本书:
游艇设计基本知识   (美)E.S.布鲁尔
这本书基本就是泛泛而谈,让你了解点基本常识,没有什么具体的设计计算之类的。
而且这书是中文版的。

principles of yacht design
这本书是以一艘40尺的帆船为例,做了个完整的数值计算,算是一本设计专业的教材。
这本书偏重于帆船设计好之后的各种验算。

风帆游艇设计原理  [瑞典]拉尔·拉尔森
这本我没看过,不过看目录内容和作者,好像就是前面那本。

不过呢,帆船设计特别是小帆船,基本还是一种“经验技术”, 而非一种精准的科学计算。所以你看着他算得津津有味,其实基本然并卵。绝大多数时候仅仅靠经验数据就可以免去这些繁琐计算了。或者简单点说,照以前的样式套用完事。
2019-3-7 14:50
2022-9-18 00:29
说的对  详情 回复
问题中年 楼主 来自: 山东
begun 发表于 2019-3-7 14:26
你提的这个问题比较复杂,解释起来很费劲。类似一个俄文字母都不认识的人要去尝试写部俄文长篇诗歌。

建 ...

谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风帆的性能,龙骨的水动力学性能,并没有阐述如何计算安装风帆和龙骨。您的意思就是通过仿照其他类似的风帆游艇,进行套用,然后进行基本稳性计算,不合适再进行调整位置就可以了是吧
2019-3-8 10:32
2019-3-8 17:32
简单一点说,比如你找的游艇都是些敞口船,改成帆船后一侧身就进水了,这还怎么玩。 帆船上的那个龙骨,基本作用有2个,一个是给帆船提供侧风下的较好航行能力(实际是鳍的作用)。另外一个用途是减弱帆船的侧倾  详情 回复
2019-3-8 17:22
你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而  详情 回复
begun 来自: 加拿大
问题中年 发表于 2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风 ...

你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。

而普通的帆船航行速度都很低,是完全的排水型船型。

当然,也有专门设计成慢速航行的动力游艇,不过现代很少见。救生艇里面倒是有很多这种类型的。另外即使是排水型的低速动力艇,船体设计和帆船也都不一样。这些船很少考虑大倾斜角度下的航行问题。强行安装个压重龙骨比较麻烦。
2019-3-8 17:22
2019-10-15 12:19
楼主说到普通帆船船型的关键点:“现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而普通的帆船航行速度都很低,是完  详情 回复
2019-10-15 12:12
这一点是关键:“尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而普通的帆船航行速度都很低,是完全的排... 
2019-3-8 17:44
至于帆的大小如何选择,其实人们总是希望帆越大越好,只不过受限于真实环境,只能选择不那么大的而已。 作为一个经验数据,一般选择桅杆高度 = 船体长度的1.5倍为宜。船越大,桅杆高度相对越低。 现在帆船一般采  详情 回复
begun 来自: 上海奉贤区
问题中年 发表于 2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风 ...

简单一点说,比如你找的游艇都是些敞口船,改成帆船后一侧身就进水了,这还怎么玩。

帆船上的那个龙骨,基本作用有2个,一个是给帆船提供侧风下的较好航行能力(实际是鳍的作用)。另外一个用途是减弱帆船的侧倾(也就是压载的作用)。前面那个作用并不需要这种龙骨也可以有别的方法达成:比如中插板或者船体两侧的披水板。

在内河受风不大的帆船上,可以不安装压载龙骨,因为风力较小,船不会倾斜太大。这时通常考虑较宽的船身。利用船体侧倾时的侧边浮力来拮抗风压力。侧风航行的问题交给中插板之类的即可。
像双体船或者三体船,也可以视为这类,不需要压载龙骨。

2019-3-8 17:32
begun 来自: 上海奉贤区
begun 发表于 2019-3-8 17:22
你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型( ...

至于帆的大小如何选择,其实人们总是希望帆越大越好,只不过受限于真实环境,只能选择不那么大的而已。
作为一个经验数据,一般选择桅杆高度 = 船体长度的1.5倍为宜。船越大,桅杆高度相对越低。

现在帆船一般采用三角形的帆。现在桅杆高度已经知道了,那么也大致知道了帆的面积。
假设帆的底和帆船长度相同,而帆的高度是比桅杆高度少的,假设为船长度的1.2倍,那么可知帆的面积=0.6x船长度的平方。

比如一艘帆船船体长10米,那么桅杆高度大概有15米,风帆的面积有60平方米。
如果是一艘偏重速度的船,可能风帆会更大些,反之则更小下(太大的帆比较容易侧翻,如果不追求速度那么把帆弄小点增加航行安全)。

现在你已经可以确定帆的面积了。那么就可以看书中的数据去推算龙骨的尺度了。而其实这种推算 一般也是个经验数据,比如你搞重一点 也许帆船可以在更大的风浪下航行,而搞轻一点,帆船只能在较小的风浪下航行。那到底搞多大呢? 说起来就是个经验选择而已。
2019-3-8 17:44
begun 来自: 上海
principles of yacht design(2nd)
风帆游艇设计原理  [瑞典]拉尔·拉尔森
关于这两本书的问题,我昨天买了一本《风帆游艇设计原理》,确定这两本书是同一个作者的同一系列书籍。中文版的这个是比较新的版本(第四版)。
英文第二版里面那个样船是YD-40,中文版这个变成了YD-41。造型也更加接近现在流行的样式。

不过这个书里面也有些落伍于时代的东西。比如讲到CAD的时候居然还想着去把图纸打印成1:1的东西。。。这完全是没有必要的,因为现在切割钢板直接用CAD数据数控切割了,没必要出纸质的图纸再拓印到钢板上去切割。
2019-3-11 10:33
begun 来自: 上海奉贤区
一些帆船设计的基本参数:

桅杆高度 = 船长的1.5倍
这个实际是错的,桅杆高度和船长度本身并没直接关系,确切的说是桅杆高度和船的宽度成一定比例关系。

但因为在小帆船里面,
船长 = 船宽的3倍,基本是固定不变的(船越大,越狭长,最小的帆船有可能到2的长宽比)

那么所以桅杆高度也就和船长有固定的比例了。在实际应用中一般人们重视小帆船的长度(因为这会直接反应码头的收费)却很少去考虑宽度,所以就变成桅杆高度和船长度的比例关系了。

对于给定船宽的单体船来说,为了满足一定的抗倾覆性能,重心要在合适的位置。帆船上一般是用加重的龙骨压载来实现这个目的的。很显然,龙骨的相对吃水(相对于船宽来说)越深,越容易满足抗倾覆要求。
但实际的游艇码头的水深都是有限制的。一般来说超过8英尺(2.4m)的游艇码头非常罕见。作为一个限制,一般不要超过7英尺,否则很难找到停靠码头。对于赛艇来说,有可能忽略这个限制条件而大大增大龙骨吃水深度来获取性能优势。但常规游艇必须考虑吃水限制。

这会导致什么状况呢? 也就是龙骨的吃水深度也被限制了。即使有些游艇设计了可收放的吃水深度可变的龙骨,也依然要面临难以在浅水区域活动的问题。

具体采用多大的龙骨吃水深度,这要看当地的码头建设状况。比如以前可能5英尺的是个比较容易接受的数值,而现在因为经济发达了,码头建设可能普遍增加到了7英尺。

那么你会注意到,即使你的船较大(比如长达60尺),但因为码头只有7英尺深,所以你的龙骨也不得不限制在小于7英尺(最起码收起后要小于码头水深)。而这个龙骨深度又限制了你的桅杆高度(尽管你可以增加龙骨的相对重量来改善桅杆高度的限制)。所以在较大的帆船上,桅杆的相对高度不得不降低,以满足吃水限制。

另外一些尺寸设计的限制来自人。你的帆船是给人用的,那么就必须满足人体的尺寸要求。比如10米的船舱最大净空高度是1.9米,但你20米的帆船如果只有一层甲板的话,你绝不会把净空高度给放大成3.8米。因为1.9米已经够用了,你最多也是稍微加点比如到2.1米(另外一种考虑是改成双层甲板)。同样,5米的帆船如果要满足和10米的基本使用环境,你也不能把净空高度压缩到0.95米,而顶多是把高度稍微压低比如到1.7米。

最终你可以看到,很多参数都纠结在一起彼此影响,改变一个后其他全部都会变动。所以实际设计的时候,不得不预先指定一些参数,以减少设计工作量。
2019-3-14 12:53
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2019-3-19 09:36
谢谢您,那么船宽与桅杆高度的比例大体是1:4.5吗?帆船的船体算圆舭型吗?  详情 回复

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本人想设计一艘帆船,但是设计刚开始发现考虑的因素太多,书中也没有介绍龙骨和风帆位置确定,龙骨的重量。设计帆船的流程是怎样开始的,请各位大神赐教
是确定船体重心和浮心,然后跟重心和浮心在一条线上吗?
2019-3-5 09:53
你提的这个问题比较复杂,解释起来很费劲。类似一个俄文字母都不认识的人要去尝试写部俄文长篇诗歌。

建议找一个别人设计好的图纸,然后你在上面稍微做些非关键性改动就好了。也就是问题变成如何去寻找合适的图纸。如何分辨哪些图纸是你需要的。

比如你要造艘什么样的帆船? 干什么用的,装多少人,要多大?
2019-3-7 14:26
2019-9-22 05:32
这主意不错,适合咱有想法专业却为零的小白  详情 回复
2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风帆的性能,龙骨的水动力学性能,并没有阐述如何计算安装风帆和龙骨。您的意思就是通过仿照其他类似的风帆游艇  详情 回复
如果铁了心了,一定要一条路走到黑,就是要创造自己独特的船型。。。

可以参考这几本书:
游艇设计基本知识   (美)E.S.布鲁尔
这本书基本就是泛泛而谈,让你了解点基本常识,没有什么具体的设计计算之类的。
而且这书是中文版的。

principles of yacht design
这本书是以一艘40尺的帆船为例,做了个完整的数值计算,算是一本设计专业的教材。
这本书偏重于帆船设计好之后的各种验算。

风帆游艇设计原理  [瑞典]拉尔·拉尔森
这本我没看过,不过看目录内容和作者,好像就是前面那本。

不过呢,帆船设计特别是小帆船,基本还是一种“经验技术”, 而非一种精准的科学计算。所以你看着他算得津津有味,其实基本然并卵。绝大多数时候仅仅靠经验数据就可以免去这些繁琐计算了。或者简单点说,照以前的样式套用完事。
2019-3-7 14:50
2022-9-18 00:29
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你提的这个问题比较复杂,解释起来很费劲。类似一个俄文字母都不认识的人要去尝试写部俄文长篇诗歌。

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谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风帆的性能,龙骨的水动力学性能,并没有阐述如何计算安装风帆和龙骨。您的意思就是通过仿照其他类似的风帆游艇,进行套用,然后进行基本稳性计算,不合适再进行调整位置就可以了是吧
2019-3-8 10:32
2019-3-8 17:32
简单一点说,比如你找的游艇都是些敞口船,改成帆船后一侧身就进水了,这还怎么玩。 帆船上的那个龙骨,基本作用有2个,一个是给帆船提供侧风下的较好航行能力(实际是鳍的作用)。另外一个用途是减弱帆船的侧倾  详情 回复
2019-3-8 17:22
你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而  详情 回复
问题中年 发表于 2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风 ...

你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。

而普通的帆船航行速度都很低,是完全的排水型船型。

当然,也有专门设计成慢速航行的动力游艇,不过现代很少见。救生艇里面倒是有很多这种类型的。另外即使是排水型的低速动力艇,船体设计和帆船也都不一样。这些船很少考虑大倾斜角度下的航行问题。强行安装个压重龙骨比较麻烦。
2019-3-8 17:22
2019-10-15 12:19
楼主说到普通帆船船型的关键点:“现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而普通的帆船航行速度都很低,是完  详情 回复
2019-10-15 12:12
这一点是关键:“尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型(也就是在强大的动力下船体会被水力托举出水面,从而获得高速),造型如同快艇,这种船低速下阻力很大。 而普通的帆船航行速度都很低,是完全的排... 
2019-3-8 17:44
至于帆的大小如何选择,其实人们总是希望帆越大越好,只不过受限于真实环境,只能选择不那么大的而已。 作为一个经验数据,一般选择桅杆高度 = 船体长度的1.5倍为宜。船越大,桅杆高度相对越低。 现在帆船一般采  详情 回复
问题中年 发表于 2019-3-8 10:32
谢谢您,我主要是想将一艘游艇去掉上层建筑,设计改装成帆船游艇,我看过了您介绍的第二本书,只介绍了风 ...

简单一点说,比如你找的游艇都是些敞口船,改成帆船后一侧身就进水了,这还怎么玩。

帆船上的那个龙骨,基本作用有2个,一个是给帆船提供侧风下的较好航行能力(实际是鳍的作用)。另外一个用途是减弱帆船的侧倾(也就是压载的作用)。前面那个作用并不需要这种龙骨也可以有别的方法达成:比如中插板或者船体两侧的披水板。

在内河受风不大的帆船上,可以不安装压载龙骨,因为风力较小,船不会倾斜太大。这时通常考虑较宽的船身。利用船体侧倾时的侧边浮力来拮抗风压力。侧风航行的问题交给中插板之类的即可。
像双体船或者三体船,也可以视为这类,不需要压载龙骨。

2019-3-8 17:32
begun 发表于 2019-3-8 17:22
你如果试图把一艘动力艇改装成帆船。。这种可能性比较小。尤其是现代的动力艇,多半采用的是滑水型船型( ...

至于帆的大小如何选择,其实人们总是希望帆越大越好,只不过受限于真实环境,只能选择不那么大的而已。
作为一个经验数据,一般选择桅杆高度 = 船体长度的1.5倍为宜。船越大,桅杆高度相对越低。

现在帆船一般采用三角形的帆。现在桅杆高度已经知道了,那么也大致知道了帆的面积。
假设帆的底和帆船长度相同,而帆的高度是比桅杆高度少的,假设为船长度的1.2倍,那么可知帆的面积=0.6x船长度的平方。

比如一艘帆船船体长10米,那么桅杆高度大概有15米,风帆的面积有60平方米。
如果是一艘偏重速度的船,可能风帆会更大些,反之则更小下(太大的帆比较容易侧翻,如果不追求速度那么把帆弄小点增加航行安全)。

现在你已经可以确定帆的面积了。那么就可以看书中的数据去推算龙骨的尺度了。而其实这种推算 一般也是个经验数据,比如你搞重一点 也许帆船可以在更大的风浪下航行,而搞轻一点,帆船只能在较小的风浪下航行。那到底搞多大呢? 说起来就是个经验选择而已。
2019-3-8 17:44
principles of yacht design(2nd)
风帆游艇设计原理  [瑞典]拉尔·拉尔森
关于这两本书的问题,我昨天买了一本《风帆游艇设计原理》,确定这两本书是同一个作者的同一系列书籍。中文版的这个是比较新的版本(第四版)。
英文第二版里面那个样船是YD-40,中文版这个变成了YD-41。造型也更加接近现在流行的样式。

不过这个书里面也有些落伍于时代的东西。比如讲到CAD的时候居然还想着去把图纸打印成1:1的东西。。。这完全是没有必要的,因为现在切割钢板直接用CAD数据数控切割了,没必要出纸质的图纸再拓印到钢板上去切割。
2019-3-11 10:33
一些帆船设计的基本参数:

桅杆高度 = 船长的1.5倍
这个实际是错的,桅杆高度和船长度本身并没直接关系,确切的说是桅杆高度和船的宽度成一定比例关系。

但因为在小帆船里面,
船长 = 船宽的3倍,基本是固定不变的(船越大,越狭长,最小的帆船有可能到2的长宽比)

那么所以桅杆高度也就和船长有固定的比例了。在实际应用中一般人们重视小帆船的长度(因为这会直接反应码头的收费)却很少去考虑宽度,所以就变成桅杆高度和船长度的比例关系了。

对于给定船宽的单体船来说,为了满足一定的抗倾覆性能,重心要在合适的位置。帆船上一般是用加重的龙骨压载来实现这个目的的。很显然,龙骨的相对吃水(相对于船宽来说)越深,越容易满足抗倾覆要求。
但实际的游艇码头的水深都是有限制的。一般来说超过8英尺(2.4m)的游艇码头非常罕见。作为一个限制,一般不要超过7英尺,否则很难找到停靠码头。对于赛艇来说,有可能忽略这个限制条件而大大增大龙骨吃水深度来获取性能优势。但常规游艇必须考虑吃水限制。

这会导致什么状况呢? 也就是龙骨的吃水深度也被限制了。即使有些游艇设计了可收放的吃水深度可变的龙骨,也依然要面临难以在浅水区域活动的问题。

具体采用多大的龙骨吃水深度,这要看当地的码头建设状况。比如以前可能5英尺的是个比较容易接受的数值,而现在因为经济发达了,码头建设可能普遍增加到了7英尺。

那么你会注意到,即使你的船较大(比如长达60尺),但因为码头只有7英尺深,所以你的龙骨也不得不限制在小于7英尺(最起码收起后要小于码头水深)。而这个龙骨深度又限制了你的桅杆高度(尽管你可以增加龙骨的相对重量来改善桅杆高度的限制)。所以在较大的帆船上,桅杆的相对高度不得不降低,以满足吃水限制。

另外一些尺寸设计的限制来自人。你的帆船是给人用的,那么就必须满足人体的尺寸要求。比如10米的船舱最大净空高度是1.9米,但你20米的帆船如果只有一层甲板的话,你绝不会把净空高度给放大成3.8米。因为1.9米已经够用了,你最多也是稍微加点比如到2.1米(另外一种考虑是改成双层甲板)。同样,5米的帆船如果要满足和10米的基本使用环境,你也不能把净空高度压缩到0.95米,而顶多是把高度稍微压低比如到1.7米。

最终你可以看到,很多参数都纠结在一起彼此影响,改变一个后其他全部都会变动。所以实际设计的时候,不得不预先指定一些参数,以减少设计工作量。
2019-3-14 12:53
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2019-3-19 09:36
谢谢您,那么船宽与桅杆高度的比例大体是1:4.5吗?帆船的船体算圆舭型吗?  详情 回复
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