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游艇设计
Chap2 初步考虑
在实际开始设计工作之前，我们必须清楚了解游艇设计的目的：什么是需求限制和设计目标？在本章中，我们将列出设计起点的考虑事项。
船型的选择无论客户是个人船东还是造船厂，他都会对他想要的船的类型有明确的想法，所以大多数人都有一种特殊的游艇， 尺寸，款式，布置，装配的形式，需要满足他们的要求。这些偏好通常会被其他考虑因素所改变，例如当地条件，经济因素和预期用途。个人观点通常支配这种类型的选择，以至于更多的逻辑和科学论证可能成为次要关注的问题，如果不完全搁置的话。预期用途游艇的预期用途是首先考虑的事项。 第一个区别在于竞速和巡航之间。对于船来说，我们必须自然地决定应该设计哪条规则，以及属于哪个级别。通过与现有的成功设计进行比较，这给了我们一个关于船员和船员人数，钻台尺寸和类型的良好开端。 在确定了船的类型和尺寸后，我们可以继续进行以下章节中描述的设计过程，并进行调整以符合我们正在实施的规则。对于巡洋舰来说，影响船体，甲板，河流和斜坡的设计类型的初级要求是游艇的广泛意义上的预期用途，即无限制的海洋通道制造，开放或测试离岸使用，或沿海或遮蔽用途。显然，它是 更容易达到高标准的安全性，稳定性和大型游艇的性能，只要有足够的船员来处理船只。这给我们带来了需要妥协的问题。 速度，适航性，干燥性，耐候性，易操作性，舒适性和其他品质的要求经常发生冲突，但塔架的妥协越好，设计就越好。我们必须在早期阶段决定我们最希望或最需要的特质。 通过从一开始就确定我们的优先事项，我们知道可以以最少的伤害做出妥协。太多游艇的设计是基于这样一种假设，即可以实现完美游艇的所有品质，而不考虑所选类型的限制及其预期用途。 为了实现良好的设计，权衡这些对游艇的要求，和选择一种设计元素满足这种需求的游艇，定义预期用途是至关重要的。当选择这种类型的游艇时，我们会在整个设计过程中坚持使用它当然，沿途会有变化，但是如果我们发现需要进行任何重大更改，最好从一开始就开始设计工作。
预期用途不仅涉及航行区域，性能和航程，而且还涉及谁将使用该船以及在何种情况下。如果我们采用旨在用于包机的设计，那么通常需要大量的泊位和宽敞的驾驶舱以适应航行时的每个人。在海上的时间将会受到限制，大部分的睡眠都会在港内或停泊，新手必须理解处理系统。相比之下，有经验的业主希望与一个小组进行扩展段落将会有相反的要求。
主要尺寸
人们普遍认为，增加船的尺寸会使性能和舒适性得到更好的设计; 另一方面船可能更难以由小团队掌控。大小也与预期的使用范围有关：无限的海洋使用自然对船只提出更高的要求，而不是使用避风用水。它不仅需要承受强风和海浪，还需要更多的燃料，水和存货空间——所有这些都指向更大的游艇。 但是，这方面的规模意味着长度并不是不言而喻; 一个更好的措施也许会是排水量，因为这描述了船的体积。以两艘类似排水量的艇为例：较长的一艘通常具有更好的性能，但其运载能力将与较短的大致相同。
发动机，钻机和甲板设备的要求在很大程度上取决于尺寸，重量和长度以及梁。 为了在有限的动力源下达到一定的速度，长度重量比是非常重要的，而携带足够风帆所需的稳定性更依赖于梁和重量。在这种情况下，值得注意的是，倾斜力随着尺寸以3的幂增加，而稳定性随着尺寸以4的幂增加。因此线性地缩小船形并不能产生良好性能和稳定性兼容的设计。
根据苏格兰圣安德鲁斯大学的H.M.Barkla计算出的游轮LOA = 7m至LOA=19m的异速游艇系列的比例随着尺寸的增加而变化（见图2.1），我们可以清楚地看到的，不同的尺寸和参数随着长度的不同而缩放 图中所示的比例因子产生的船只在性能和“感觉”方面都有类似的行为，当从基本模型的任一方向缩放时都是如此。图2.1中的#39;L#39;是指基本模型和导数之间的长度关系。 例如，如果我们将船的长度增加50％，即1.5倍L，则梁，深度和干舷将增加原始值的1.33倍，将船保持在相同性能系列中。
在有任何图纸或计算之前，为新设计的船体和钻台建立尺寸的一个非常好的方法是确定一些可以根据已知设计检查的重要无量纲比率。第5章更详细地介绍了这一点，并解释了涉及的因素。 图2.2显示了对于YD-40，主要尺寸的第一次估计值所得出的比值，与现有的相同尺寸的游艇进行比较。 一旦我们对数字感到满意，我们就有了一个很好的设计起点。
成本
没有人有兴趣建造一艘更昂贵的船。 考虑到这一先决条件，显而易见的答案似乎是尽可能小的建造船，因为建筑成本直接与规模（或者说重量）有关。但是，为了减轻重量，我们可能会被迫使用特殊材料和先进的建筑方法，这反过来会增加成本，与使用更重的材料和更传统的建筑技术相比的话。天平的另一端是钢铁和铁合金所需的重型建筑方法，例如，它们当然提供廉价材料，但生产需要大量动力（帆和发动机）来驱动它们的重型船，以及用于处理它们的坚固的甲板设备 ，所有这些都是成本费用。
在设计小尺寸船以降低成本时，常见的问题是小型化。 一切看起来都可能在纸面上看起来很平衡，但实际上设计可能无法正常工作，因为人不能缩小比例。 此外，试图挤入太小的体积不会产生一个具有成本效益的设计，这不仅因为在一艘更大的游艇中发现的所有东西都会存在，而且因为缺乏空间而难以适应。
船体形式基本上来源于流体动力学和流体静力学要求，而甲板的形式可以让设计师的兴趣，时尚和潮流，以及设计打算辐射出什么样的#39;性格#39;甲板有很多角度与拐角处的平滑区域和大半径相比，急剧转折点（玻璃钢建筑）要难得多。这里我们有一个选择，绝对会影响建设成本。 设计需要多个模具才能使脱模成为可能的甲板或甲板部件也将使成本更高，我们必须确信，这种设计的好处超过了随之而来的成本增加。
在某种程度上，同样的推理可以适用于船位。显然，以直角角度连接到另一个平板的生产比以倾斜角度连接的平板更便宜。另一方面，圆形面板和倾斜角度可以 被用来实现更好的空间利用率，最终使船更好，增加建筑成本是合理的。增加可用空间的另一种方式是让区域和隔间相互重叠。“游艇设计原则”并不总是必要的。
在船的整个长度上并不总是需要船舱高度。 例如，厕所可以位于驾驶舱座位下，并且上部结构下方的头部区域的其余部分。不要把船位看成是一个二维拼图游戏，它可能会被视为一个三维的难题，以便以最好的方式利用可用的空间。但是，一个警告的话：太复杂的东西可能会提高 成本超出所有比例，所以更好的方法是让整个船更大更简单，以满足要求。
标准设备的数量在船的整体成本中也起着重要的作用，不管她是轻便还是沉重。因此，我们可以确定是否有空调/加热器，运行冷热水，制水机， 冰箱，电动绞车，带雷达的全电子设备，chartplotter和自动驾驶仪，自动收帆等等。 所有这些物品几乎等于船的其余部分的成本。
注意事项
为了突出上述设想，可以应用以下事项：
1定义使用范围和限制。
2收集有关类似船只的信息。
3决定主要的气候和比例。
4决定初步布局和外观。
5首先对权重和形状参数进行初步近似。
6检查3并根据需要进行更正。
7制定一个初步设计，以便开始工作。
YD-40清单
考虑到这些问题，我们现在正在着手制定初步设计。 为了达到这个目的，我们必须确定一个具体的目标，本书中我们将使用YD-40。 这艘游艇的设计简介如下：
1长期居住4艘的远洋游艇，能够由两名船员处理。 表现应该足够好，才能成功进入俱乐部级比赛。远洋要求要求能够承载水和商店长达一个月的时间，而不需要重新配置船的俯仰中心。
- 参见图2.2与同类游艇进行对比。
- 主要尺寸和比例从图2.2中的比较图中可以看出。
- 图2.3（参见反面）是游艇的第一张草图，展示了主要的住宿区域。基本上它们都是围绕着这样的设计而设计的，它们将以四人乘员组的方式运行。 这意味着四个良好的海上泊位，两个在船尾舱内，两个在轿车内，船上的一个厨房，头部和导航区域。 轿车的大小应足够容纳偶尔的赛车队员，以及其他在港口的社交娱乐活动，并且前舱应作为港内的客舱。舱房不得压入船尾以提高性能 ，并且只根据长度进行判断，这将消除建筑成本。
在确定了主要支柱，船型和使用面积后，我们可以进行更精确的设计工作。与图2.2相比，我们可以看到设计摘要得到了很好的满足，并选择了主要尺寸和相关比率。
Chap3 船体几何参数
一艘游艇的船体是一个复杂的三维形状，不能用任何简单的数学表达式来定义。船体的整体特征可以用尺寸量来描述，例如长度，梁和吃水深度，或者像棱柱系数那样的无量纲尺寸 或细长（长度/位移）比率。对于船体的准确定义，传统的线条绘制仍然是一种常用工具，尽管大多数专业游艇设计师现在都利用了第1章中介绍的CAD的快速发展。
在本章中，我们首先定义一个“游艇数量”的词汇，在游艇文献中经常提到，它描述了游艇的一般特征。 之后，我们将解释传统绘图的原理和生成它所需的工具。 我们建议一个准确制作图纸的特定工作计划，最后，我们将简要介绍现代CAD程序中如何生成船体线条
定义
下面的定义列表包括用于定义游艇船体的基本几何量。 在船舶的一般流体动力学中使用的数量更多，但在游艇领域通常没有提及它们。完整列表可参见国际牵引坦克会议（ITTC）船舶水动力学词典。
船长 (LoA) ——船体从最前端到最后端的最大长度（见图3.1）。 根据惯例，不包括桅杆或配件，如斜桅船，讲台等，舵也不包括在内。
水线长度（LWL）——设计吃水线的长度（通常称为DWL）。
垂线间长（Lpp）——这个长度在游艇上并没有太多用处，但对于船舶来说非常重要。 首垂线（FP）是设计吃水线的前端，而尾垂线（AP）是舵杆的中心。
额定长度——任何评级规则中最重要的一个参数。 通常L是通过或多或少地考虑船首和船尾部分的完整性而获得的。
横梁（B或Bmax）——不含配件的船体最大横梁，如摩擦板。
水线梁（BWL）——设计吃水线处的最大横梁。
吃水（T）——游艇在设计的吃水线上漂浮时的最大吃水深度。 Tc是没有龙骨的船体的吃水（“独木舟”体）。
型深（D）——从龙骨最深点到陡直线的垂直距离（见下文）。 Dc是没有龙骨的。
排水——可能是最大排水量（m），即游艇的质量，或体积排水量（V或▽），即游艇浸没部分的体积。 mc，vc和▽c是没有龙骨的相应记号。
船中剖面——对于船舶来说，这部分位于前后垂线的中间。 对于游艇来说，将它放在水线的前端和后端中间更为常见。 船中部分（淹没部分）的面积用AM表示，标志#39;c#39;表示不包括龙骨。
最大面积部分——对于游艇，最大面积部分通常位于船中部分的后面。 其面积表示为Ax（AXC）。
菱形系数（CP）——这是体积位移和最大剖面面积乘以吃水线长度的比值，即Cp = ▽ /（A· LWL）。 这个值受龙骨的影响很大，而在大多数游艇应用中，只考虑了独木舟船体：Cpc= ▽c（Axc·LWL）见图3.2。棱镜系数代表游艇的丰满度。 端点越饱满，Cp越大。 如第5章所述，其最佳值取决于速度。
方形系数（CB）——虽然在一般船舶流体动力学中非常重要，但这个系数在游艇设计中并不常用。 现在将体积位移除以外接块的体积（只有独木舟本体值具有任何相关性）CB c= ▽C/（LWL·BWL·TC）。 见图3.3。
浮心（B）——排水体积重心。 其纵向和垂直位置分别由LCB和VCB表示。
重心（G）——游艇的重心必须与浮力中心处于同一垂直线上。在图纸G中经常标有由圆圈和十字架创建的特殊符号。 这也用于标记几何重心。 例如参见图5.27或8.2。
舷弧线——甲板和上部之间的交叉点。 传统上，这条直线在飞机上的投影是凹面的，“舷弧”是正面的零和负面的舷弧可能被发现在一些竞速游艇和摩托艇上。
干舷——舷梯和水线之间的垂直距离。
内倾——当最大横梁低于舷弧线时，上部的上部向内弯曲（见图4）。 这在一定程度上减少了甲板上的重量，但同时也减少了迎风列车上乘员的照明时间。 此外，船体在港口更容易受到外皮损伤。
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