游艇设计与实践研究：伯爵号80英尺商务游艇的设计与展示

　　主要从影响游艇设计的因素和根据大数据获得的符合中国人审美和生活习惯出发，分别使用了Rhino、 Maxsurf、Ansys、Aqwa、Fluent、Flow-3D、Matlab以及3dMax等工具进行了游艇的造型设计、总体设计、船体性能分析优化、结构设计、推进装置设计、主要设备的选取方法以及三维立体互动展示方法。提出了一整套自主知识产权的游艇设计方法。

　　辛峻峰，男，1982年生，中国海洋大学船舶与海洋工程专业博士学位毕业，2010年美国罗德岛大学访问学者，现任青岛科技大学机电学院船舶与海洋工程游艇专业负责人、游艇研发中心副主任、青岛银海旅游集团公司副总经理。发表SCI/EI检索论文10篇；拥有10项实用新型专利、2项发明专利（①应用于浅海导管架海洋平台上的远程无线振动检测装置，②基于ARM的无人船控制系统，③海洋结构振动探测系统，④海洋水面风速加速感应装置，⑤螺旋减摇仪，⑥海洋平台结构安全检测系统软件，⑦游艇控制系统，⑧港口安全一体化只能控制云平台系统，⑨海洋用过水面加速检测定位报警系统，⑩游艇外观）；承接青岛城乡建设委员会课题“智能城市建筑结构安全监测信息系统”项目、山东省旅游局课题“山东省游艇产业发展专题调研及游艇俱乐部服务标准制定项目”、交通运输部课题“交通运输部科技项目“船联网传输网络关键技术研究”通信物理节点设备测试”项目；出版专著《设计与实践：海狼号60英尺商务游艇的设计与展示》（上海交大出版社出版）一本。

目录

第1章游艇概述1
1.1认识游艇1
1.1.1游艇的定义1
1.1.2游艇的分类1
1.2游艇发展史8
1.2.1第一阶段： 经典沿袭和现代游艇萌发期8
1.2.2第二阶段： 现代游艇成长期8
1.2.3第三阶段： 世界游艇高速发展期9
1.2.4第四阶段： 稳定成熟期9
1.3游艇设计的影响因素10
1.3.1消费需求10
1.3.2舒适性10
1.3.3安全性11
1.3.4艺术性11
1.3.5设计灵感与实际性11
1.4游艇设计现状与趋势11
1.4.1国外游艇设计现状11
1.4.2国内游艇设计现状12
1.4.3游艇设计发展趋势12
第2章总体设计16
2.1外观造型设计16
2.1.1造型与功能18
2.1.2造型与材料工艺18
2.1.3造型与品牌19
2.1.4造型与美学20
2.1.5造型与船舶原理22
2.2游艇造型23
2.2.1船体造型影响权重24
2.2.2伯爵号外观设计25
2.3内装艺术设计28
2.3.1船艇内装设计28
2.3.2游艇各部分空间的设计要点34
2.3.3游艇内装模块化建造过程37
2.4实例解析38
2.4.1奔驰汽车与游艇38
2.4.2Zaha Hadid——建筑与游艇39
2.4.3阿斯顿·马丁——品牌与游艇40
2.4.4游艇仿生设计42
2.5伯爵号游艇设计实践42
2.5.1建模思路及流程介绍43
2.5.2内装设计流程及思路解析45
2.5.3材质设置和背景设置中的注意事项46
2.5.4渲染功能的使用及后处理47
2.5.5游艇效果图演示47
第3章船体性能分析48
3.1行业软件介绍与比较48
3.1.1常用船舶设计软件介绍48
3.1.2同类软件比较49
3.2AQWA简介49
3.2.1AQWA基本理论50
3.2.2物理理论基础50
3.3MAXSURF 20.0软件介绍51
3.3.1MAXSURF八大模块介绍51
3.3.2MAXSURF Modeler模块54
3.3.3计算前期建模依据55
3.3.4单体建模基本步骤60
3.3.5三体船建模69
3.3.6MAXSURF Stability模块94
3.3.7MAXSURF Motions模块100
3.3.8MAXSURF Resistance模块103
3.3.9耐波性计算步骤演示110
3.4各种装载状态下重量重心计算114
3.4.1空船的重量重心计算114
3.4.2空载到港重量重心计算116
3.4.3满载出港重量重心计算116
3.4.4满载到港重量重心计算116
3.4.5满载出港具体步骤（以某一船型为例）117
3.5舱室划分121
3.5.1定义舱室121
3.5.2舱室类型124
3.6稳性计算126
3.6.1初稳性计算126
3.6.2大倾角稳性计算132
3.6.3KN值计算142
3.7耐波性计算144
3.7.1船舶运动理论研究概述144
3.7.2横摇模拟145
3.8基于AQWA的船体水动力学分析151
3.8.1频域分析151
3.8.2时域分析159
3.9阻力估算164
3.9.1基于MAXSURF的阻力估算（阻力估算模块）164
3.9.2基于Fluent的船舶阻力分析168
3.9.3以伯爵号为例进行基于Fluent的阻力分析171
第4章结构设计185
4.1艇体结构形式185
4.2玻璃钢艇体结构设计的一般原则186
4.3艇体构件尺寸设计188
4.4伯爵号结构计算188
4.4.1材料及胶接方法188
4.4.2伯爵号游艇的主要参数188
4.4.3总强度189
4.4.4艇重心垂向加速度189
4.4.5局部计算压力191
4.4.6构件结构尺寸194
4.4.7桁材有效腹板面积199
4.4.8结构形式200
第5章船体有限元分析202
5.1有限元分析方法简介202
5.1.1有限元分析的概念202
5.1.2有限元分析的意义203
5.1.3有限元分析的优点203
5.1.4有限元分析的缺点203
5.1.5有限元分析的方法步骤203
5.2有限元分析在船舶游艇上的应用204
5.3ANSYS Workbench介绍205
5.3.1Workbench启用方式206
5.3.2Workbench工作界面206
5.3.3Workbench 文件管理208
5.3.4单位制209
5.4基于ANSYS的伯爵号全船静结构强度检验及优化分析209
5.4.1有限元模型建立209
5.4.2玻璃钢材料设置方式213
5.4.3计算分析215
5.4.4结果输出221
第6章推进装置的设计及匹配224
6.1推进装置设计方法图解224
6.2主机设计226
6.2.1船体阻力的计算226
6.2.2推进干扰因子228
6.2.3阻力与推力需求的平衡229
6.2.4推进装置集成230
6.2.5主机特性与艇功率间的关系230
6.2.6推进器非最佳转速的影响231
6.2.7规范中对主机的一般要求231
6.3轴的设计232
6.3.1强度要求232
6.3.2轴的直径232
6.3.3轴材料233
6.4轴套233
6.5尾管及轴承234
6.6联轴器234
6.7推进装置的设计235
6.7.1高恩桨设计方法235
6.7.2利用Bδ型设计图谱设计AU型螺旋桨239
6.7.3螺旋桨校核251
6.8伯爵号部分推进设计253
6.8.1伯爵号的基本数据253
6.8.2主机的确定254
6.8.3螺旋桨设计254
6.8.4传动轴257
6.8.5联轴器257
6.9基于PropExpert软件的船机桨匹配258
6.9.1PropExpert软件概述258
6.9.2以伯爵号为例的船机桨匹配物理模型的建立259
6.9.3以伯爵号为例PropExpert软件选型261
6.10本章小结264
第7章电气设计265
7.1生活电器265
7.1.1伯爵号生活电器配置265
7.1.2伯爵号游艇空调选择详述269
7.2照明系统275
7.2.1正常照明系统275
7.2.2应急照明设计277
7.2.3探照灯和投光灯277
7.2.4伯爵号照明的设计与计算278
7.3通信和导航280
7.3.1无线电通信280
7.3.2导航系统281
7.3.3伯爵号通信导航的配备284
7.4电力系统286
7.4.1简述286
7.4.2负载表的编制286
7.4.3游艇电源种类和容量的确定287
7.4.4主发电机负载功率的确定288
7.4.5负载变化特性288
7.4.6蓄电池容量的确定289
7.4.7电源变压器容量的确定289
7.4.8船用电力系统保护方式及装置289
7.4.9船用配电装置291
7.4.10船用电缆294
7.4.11伯爵号电力系统的计算与配备296
第8章触发式陀螺减摇器300
8.1触发式陀螺减摇器概述300
8.1.1陀螺减摇器分类300
8.1.2陀螺仪的安装位置301
8.1.3触发式陀螺减摇器的优点301
8.1.4触发式陀螺减摇器的缺点301
8.1.5触发式陀螺减摇器发展前景301
8.2陀螺减摇器工作与控制302
8.2.1随机海浪仿真302
8.2.2船舶横摇运动数学建模303
8.2.3陀螺减摇器与船舶联合物理模型的建立304
8.2.4触发式陀螺减摇器机械与控制模型的建立305
8.2.5相关建模软件308
参考文献309