摘 要

本文阐述了航行于我国长江中下游A、B级航区的内河高速公务艇的设计。内容包括任务书分析、外观及总体布置说明、船型和主要要素的确定、船体型线设计、静水力计算、总布置设计、船舶阻力计算及螺旋桨的设计、各种载况下的稳性计算、最小干舷计算以及船舶吨位计算。

整个设计过程以船舶稳性，适用性，安全性和快速性为首要考虑要素，在此基础上尽量减小船舶重量确保其经济性和快速性，同时还要考虑船舶的外形美观和可靠性。设计船舶的主要数据如下：总长 L_oa=39m，垂线间长 L_pp=34m，设计水线长L_wl=35m，型宽 B=5.8m，型深 D=2.7m，吃水 T=1.331m，排水量△=101.50t，浮心纵向位置X_B=-2.783m，方形系数C_b=0.451，棱形系数C_P=0.662,中横剖面系数C_M=0.681，水线面系数C_WP=0.783。

全文分十个部分，用数据和图表对上述内容进行了说明，对内河 A、B 级航区的内河高速公务艇的设计做了全面的阐述。

关键词：内河高速公务艇；高速排水型艇；快速性；稳性；安全性

Abstract

This paper describes design of inland river high-speed official business craft which sails in navigation area of level A,B inland river.The main contents consist of assignment analysis, appearance and overall layout, determination of ship type and principal dimensions, ship lines design, calculation of hydrostatics,general arrangement design, ship resistance calculation and propeller design,stability calculation under various loading conditions,minimum freeboard calculation and tonnage calculation.

During the whole design process,key issues to be considered are ship stability, applicability, safety and power performance.Then economy and power performace are ensured through possible reduction of ship weight. At the same time, aesthetic appearance and reliability of the ship are also considered.The design date of the ship are as follows:Length overall Loa=39m, Length between perpendiculars Lpp=34 m,Waterline length Lwl=35 m,Breadth moulded B=5.8 m,Depth moulded D=2.7 m, Draft T=1.331 m, Displacement △=101.50 t, Longitudinal position of the center of buoyancy X_B=-2.783m,Block coefficient C_b=0.451,Prismatic coefficient C_P=0.662,Midship section coefficient C_M=0.681,Coefficient of waterplane C_WP=0.783.

The paper consists of eleven parts,which describes the contents mentioned above with data and diagrams,and makes a comprehensive exposition of design of inland river high-speed official business craft which sails in navigation area of level A、B inland river .

Key Words: inland river high-speed official business craft; high-speed displacement vessel; power performance; stability; safety

目 录

第 1章 绪论 1

第 2章 设计任务书分析 2

2.1 船型 2

2.2航速 2

2.3设计中相关矛盾分析 2

第 3章 外观及总体布置说明 4

3.1外观设计说明 4

3.2总体布置说明 4

第 4章 全船说明书 5

4.1概述 5

4.1.1用途与航区 5

4.1.2 船型 5

4.1.3 规范 5

4.2 主要尺度及性能 5

4.2.1 主要尺度 5

4.2.2 甲板间高、梁拱及舷弧 6

4.2.3 动力装置 6

4.2.4 航速 6

4.2.5 自持力 6

4.2.6 稳性及干舷校核 6

4.2.7 人员定额 7

4.2.8 布置概况（详见总布置图） 7

4.2.9 液舱容积 7

4.2.10 吨位 7

4.3 舾装设备 7

4.3.1 锚泊设备 7

4.3.2 系泊设备 7

4.3.3 操舵设备 8

4.3.4 救生设备 8

4.3.5 消防设备 8

4.3.6 桅樯设备 9

4.3.7 门、窗、盖、梯 9

4.4 通风与空调 9

4.4.1 通风系统 9

4.4.2 空调系统 9

4.5 航行信号设备 9

4.5.1 航行设备 9

4.5.2 信号设备 10

4.6 通讯与助航 10

4.6.1 船内通讯 10

4.6.2 船外通讯 10

4.7舱室设备 11

4.8甲板敷料、舱室绝缘及装饰 11

4.8.1甲板敷料 11

4.8.2隔热和绝缘 12

4.9油漆和标志 12

4.10 阴极保护 12

4.11 其它 12

第5章 确定主要要素及绘制布置草图 14

5.1任务书分析及布置草图绘制 14

5.2主要要素的初步确定 14

5.2.1船长 14

5.2.2 船宽 15

5.2.3 吃水 16

5.2.4 型深 16

5.2.5方形系数 16

5.2.6 排水量初估 17

5.2.7 功率初估 17

5.3 排水量估算 17

5.3.1空船重量 LW 估算 17

5.3.2载重量 18

5.3.3 排水量裕度 19

5.3.4船舶总重量 20

5.4 性能校核 20

5.4.1重力与浮力平衡校核 20

5.4.2快速性校核 20

5.4.3 重力与浮力平衡重新校核 22

5.4.4快速性重新校核 23

5.4.5 稳性校核 23

5.4.6 横摇周期校核 23

5.4.7 小结： 24

5.5方案比选 24

第6章 型线设计与静水力计算 26

6.1概述 26

6.1.1基本思想 26

6.1.2型线设计精度的基本要求 27

6.1.3控制船体型线的要素 27

6.2公务艇型线特征 27

6.3型线设计的方法及步骤 28

6.3.1型线设计的方法 28

6.3.2型线设计的步骤 28

6.4主要型线要素的选择 29

6.4.1棱形系数C_p和中剖面系数C_m的选择 29

6.4.2浮心纵向位置的选择 29

6.5船型建模 30

6.5.1母型船建模 30

6.5.2仿射变换 32

6.6设计船横剖面面积曲线 33

6.7设计船型线的绘制 34

6.7.1确定设计船在侧视图上的轮廓线 34

6.7.1.1尾轮廓线 34

6.7.1.2首轮廓线 34

6.7.2 设计船型线图 35

6.8静水力曲线的绘制 36

6.9型线设计小结 38

第 7章 总布置设计 40

7.1 概论 40

7.2 总布置设计的基本原则和主要工作 40

7.2.1 总布置设计的基本原则 40

7.2.2 总布置设计的具体工作 40

7.3 总布置图构成和表达方法 41

7.4 设计、绘制总布置图 41

7.4.1 主船体 41

7.4.2 锚泊设备 42

7.4.3 系泊设备 43

7.4.4舵的选取与布置 43

7.4.5救生设备 43

7.4.6消防设备 44

7.4.7桅墙设备 44

7.4.8门、窗、盖、梯 44

7.4.9 通风与空调 45

7.4.10航行设备 45

7.4.11信号设备 45

7.4.12 通讯及助航设备 45

7.4.13 舱室设备 46

7.4.14甲板敷料、舱室绝缘及装饰 47

7.5 纵倾调整 48

7.5.1 船舶浮态 48

7.5.2 纵倾调整方法 48

第8章 螺旋桨图谱设计 49

8.1实船阻力及有效功率的计算 49

8.2 螺旋桨设计输入参数 49

8.3本船螺旋桨的设计过程 50

8.3.1螺旋桨初步设计 50

8.3.2 螺旋桨终结设计 51

8.3.2空泡校核 54

第9章 稳性和浮态校核 57

9.1 各载况下船舶重量与重心位置计算 57

9.2自由液面对初稳性高度的修正 59

9.3 甲板边缘入水角及进水角计算 60

9.4 各种载况下浮态，初稳性高，横摇周期和横摇角 60

9.5 各种载况下静稳性及动稳性力臂计算 63

9.6 风压倾侧力臂和风压稳性衡准数和的计算 63

9.6.1 受风面积及面积矩 63

9.6.2 风压倾侧力臂 64

9.6.3 风压稳性衡准数（ 由动稳性曲线得到） 65

9.7 乘客集中于一舷时稳性校核 66

9.8 全速回航时稳性校核 67

9.9 各载况详细静、动稳性力臂曲线图 69

结束语 72

参考文献 73

附表 74

致谢 76

第 1章 绪论

我国境内河流众多，其中流域面积在100平方千米以上的河流有50000条，1000平方千米以上的河流有1500条，目前已经初步形成了以长江、珠江、黑龙江、京杭运河等水系为骨干的内河航运体系。近年来，在内河船型标准化工作的推动下，内河运输效率大幅提高，京杭运河航道和船闸通过量增长了93.7%，闸室利用率提高了60%，过去频发的堵航事件已难觅踪迹，实现了内河航运的畅通高效。内河运力结构显著改善，截止到2011年，全国内河运力规模达到8700万载重吨，船舶平均吨位突破500吨，是2003年的3倍。

随着内河流域航运的快速发展，需要建立一只高效的内河执法队伍以保证内河流域航运的健康发展，有效打击水上违法犯罪活动，及时处理水上突发事件，这些都需要一批优质的高速公务艇作为执法队伍的帮手。公务艇主要用于边防、海关、公安、交通、水利、行政、环保等部门，应用范围较广，由于公务艇担负的特殊任务，通常要求其具有较高的快速机动性。近几年来，政府也在不断地加大高速公务艇研发设计的投入，以满足市场的巨大需求。

内河高速公务艇已在世界范围内得到蓬勃发展,澳大利亚、娜威、意大利等欧美国家是建造内河高速公务艇的先驱,日本、韩国等紧随其后,在互相借鉴和竞争中相继发展,并在内河高速公务艇市场各领风骚。