摘 要

本文在初步调研的基础上完成了任务书分析；通过学习《游艇设计原理》，提出了帆船游艇总体设计时主尺度确定、总布置设计、帆装设计的方法；在老师的帮助下学习了delftship船舶建模软件和从ctjs静水力计算程序，完成了型线设计和静水力计算；最后按照法规进行了稳性计算和干舷计算。

本文结构安排如下：

第1章介绍了本设计的目的及意义，简述了设计的基本内容，分析了国内外的研究现状，拟定了初步的技术方案。

第2 章对任务书进行了简要的分析，指出了本船的设计要点，明确设计中应该解决的中心问题。

第3章先初步确定了主尺度，之后估算了排水量，对重量、快速性进行了初步校核，对初稳性和横摇周期进行了估算。

第4章确定了横剖面面积曲线的相关参数，分析了尖舭型横剖面的形状及特征参数，总结了型线几何形状特征。应用delftahip软件建立母型船的模型，通过仿射变换得到设计船模型，并用ctjs程序进行静水力计算，绘制静水力曲线和稳性横截曲线。

第5章介绍了帆装类型的选取，确定了帆面积、帆各项尺度和帆装定位，对桅杆和索具的强度进行了计算，选定了桅杆和索具的规格。

第6章确定了舵和龙骨的形状和尺寸。

第7章按照《郑和宝船航速分析》对设计船进行了航速校核。

第8章确定了舱室划分、布置及配置的原则，确定了肋骨间距、水密舱壁等的布置，对舱室进行了划分，对游艇各种设备进行了布置。

第9章进行了不同载况下的重量重心计算，计算了初稳性、横摇周期、横摇角，分别按照CCS和BV的游艇规范进行了稳性校核。

第10章计算了基本干舷并对其进行了各项修正，并校核了夏季最小干舷。

关键词：帆船；游艇；delftship；总体设计；

Abstract

This paper completes the analysis of the task book based on the preliminary research. by studying the “Principles of Yacht Design”, it proposes the method of main scale determination, general layout design and sail mounting design for the overall design of sailing yachts. the delftship is studied with the help of the teacher. The ship modeling software and the ctjs hydrostatic calculation program completed the profile design and hydrostatic calculation. Finally, the stability calculation and freeboard calculation were performed according to the regulations.

The structure of this paper is as follows:

The first chapter introduces the purpose and significance of the design, briefly describes the basic content of the design, analyzes the research status at home and abroad, and draws up a preliminary technical plan.

Chapter 2 briefly analyzes the mission statement, points out the main points of the design of the ship, and identifies the central issues that should be addressed in the design.

In Chapter 3, the primary scale was preliminarily determined, then the displacement was estimated, and the preliminary verification of weight and rapidity was conducted, and the initial stability and roll period were estimated.

Chapter 4 determines the relevant parameters of the cross-sectional area curve, analyzes the shape and characteristic parameters of the tip-type cross-section, and summarizes the geometric characteristics of the profile line. The delftahip software is used to build the model of the mother ship, and the design ship model is obtained by affine transformation. The ctjs program is used for hydrostatic calculation to draw the hydrostatic curve and the stability transversal curve.

In Chapter 5, the selection of the type of sail is introduced. The sail area, sail dimensions and positioning of the sail are determined. The strength of the mast and rigging is calculated, and the specifications of the mast and rigging are selected.

Chapter 6 determines the shape and size of the rudder and keel.

In Chapter 7, the design ship was checked for speed based on the analysis of Zheng He's ship speed.

Chapter 8 determines the principles for compartmentalization, arrangement, and deployment, determines the spacing of ribs, and the arrangement of watertight bulkheads, divides the cabins, and arranges various equipment for the yacht.

In Chapter 9, the calculation of weight center of gravity under different loading conditions was carried out, and the initial stability, rolling period, and roll angle were calculated. The stability check was performed according to the yacht specifications of CCS and BV, respectively.

Chapter 10 calculated the basic freeboard and corrected them, and checked the minimum freeboard in summer.

Keywords: sailing; yacht; delftship; overall design;

第1章 绪论

1.1 帆船游艇概述

1.1.1 帆船游艇及其分类

帆艇作为游艇的一种，兼备了游艇和帆船的特性，其在船中配备住宿设施，，外形讲究，主要以帆作动力，是出海游玩的不二选择，在如今，成为品味的新象征。其采用强度高、重量轻、耐腐蚀的新型、轻型材料制造船体各主要部件，设计上兼顾舒适休闲型与高速运动型为一体，船体线形流畅、航速高、操作平稳舒适、轻便灵活。舱内设计合理，各项设施一应俱全。其代表着游艇中最具品味和乐趣的方面，意味着积极、乐观、进取、高尚、阳光和驾驭。消费文化代表了高端优雅生活方式，顺应了品质生活、彰显身份的消费升级需求。从国际市场看，动力艇始终未能占据主流市场，并有逐步被帆艇取代之势。

1.1.2 帆船游艇现状研究

游艇兴起的地域在欧洲一带,它作为一种水上娱乐、运动、休闲为一体的高级设施,早期在欧美国家只有上流社会人士才有能力购买。随着后来全球经济的普遍发展,如今越来越多的发展中国家也开始盛行游艇行业。其中我国作为发展中国家的代表,游艇行业如今在我国日趋成熟。

从我国的消费市场上来看,更多热衷于休闲娱乐的高端消费者涌现,这为游艇行业的消费群体奠定了基础;再者,由于消费性、坏境性等一系列局限性的原因,游艇俱乐部在我国还是鲜为人知的,这也是今后游艇行业的一个主要需求市场;由于游艇行业能够极大的带动我国的经济发展,因此国家在这个方面给予了极大的支持。

目前，游艇的用户群体主要分为两类：私人游艇拥有者和租用旅游公司游艇的旅行者。前者数量有限，对市场的带动作用不大，而后者群体巨大，市场还未开发完全，潜力很大。面向大众的产品才能带来更大的市场。我国的游艇行业的发展前景不仅没有颓废的状态,而且还是处于一个刚刚起步的状态,在今后必然会成为我国经济发展的重要支柱之一。

我国不同区域里，游艇行业的兴盛状况。其中，最为发达地区为长三角地区，其次是珠三角、福建、海南，再次是环渤海和北方地区。

而乘坐游艇出游的娱乐的人群，则集中在海南三亚、珠海、上海等地，都是沿海地带且风景优美的区域。

1.2 设计目标

充分理解任务书要求，查阅资料并深入学习和理解，把资料和任务书相结合，仔细思考设计方案并且思考实施途径，学习相关软件并且投入使用。

根据任务书要求，设计出符合要求的帆艇：中式帆装，个性化设计舱室功能,用于休闲、娱乐；内装舒适豪华，操作方便、安全可靠、便于维修等要求；各种机电设备及材料根据环保安全、性能优良、工作可靠、国际先进的原则进行选取。

a.船型：

本船设计、建造为单体船型，云杉木质结构船舶。

b.航速/客位数

设计吃水时的巡航速度≥10n；自持力1天；船员服务人员2人，乘客4人。

c.主机、辅机及燃料

其中主机 数量：1台。

d.舱室布置及设备：

按照船东要求进行配置。通用设备根据规范通过计算舾装数进行配备。

e.所需完成的主要任务及要求

1）在进行毕业设计任务分析、资料检索、调研的基础上完成开题报告。

2）进行船型设计、确定设计船主要要素、帆装选型。

3）进行型线设计及静水力计算、绘制型线图、静水力曲线图等。

4）进行总布置设计、纵倾调整，绘制总布置图。

5）确定帆装设计及校核。

6）校核1－2个状态的稳性及浮态计算，风压计算及稳性衡准。

7）编写设计报告书。按照有关写作规范含摘要、目录、计算书、说明书、参考文献等，报告书字数不少于10000汉字。

8）阅读有关外文文献。其中外文文献3篇以上；中文文献10篇以上。翻译与设计任务有关文章，译文不少于5000汉字（约2-3万英文字符）。

9）选作项目的完成，由指导老师根据个人情况来定。

10）设计图纸：折合不少于5张2#图纸设绘工作量。

1.3 技术方案

1.3.1 设计要点

舒适性是游艇设计的首要问题。相比较于看重经济性的载客、载货船舶，游艇的功能在于供人休闲和娱乐，意义在于它带给乘客愉快舒适的出海体验。因此，舒适性在这里是首要考虑因素。

为了达到舒适的目的，可以把以下因素纳入考量：室内环境是否宽敞、明亮，家具配备是否实用，甲板间高度尽量大等等。

1.3.2设计思路

首先，深入分析设计任务，明确各项要求，并以此为目标。再由母型船和经验公式，初步确定主尺度，并根据要求校核和修正主尺度。再初步估算快速性、耐波性、稳性等各项性能，并以此继续修正不符合要求的主尺度。然后借助船舶建模软件建立三维模型，并绘制型线图，最后完成总布置图得绘制以及各项性能的计算。

第2章 任务书分析

2.1 设计对象

设计对象为30英尺中式帆船游艇。本船采用单桅，以风帆为主要动力来源，环保又经济，并且设置舷外挂机为辅助动力，在游艇出港和靠岸时提供动力。因为本船为中式仿古帆艇，因此外观来源于中国古代帆船。中国帆船构造与欧洲不同，欧洲帆船两端尖而上翘，中国帆船两端用木板横向封闭形成平底的长方形盒子，舵位于尾部中线上，船尾有楼形高台以防上浪，船内有多道水密舱壁，结构坚固。帆装更是需要与西式帆船相区别开来。

2.2航区及用途

本船的航区为广州港附近海域，属于近海海域。广州港位于珠江三角洲北缘，河网密布，水丰沙少；四季常青，气候宜人；岸线资源丰富，建港条件良好。广州港属亚热带气候，在北回归线的南缘，年平均温度21.8摄氏度；温暖多雨，年平均降雨量约1720毫米，终年无雪；由于海洋性气候的调剂，每年十月至次年二月吹北风，其余月份刮东南风及南风。夏季间偶有台风袭击，但抵达本港的风力一般在6至8级左右；年平均雾日5天；年平均湿度79%，年平均气温21.9 ℃ ，历年最高为 38.7 ℃ ，历年最低为 0 ℃ 。广州港的航道信息如图2.1所示。

图2.1 广州港航道信息

水文情况：

径流：珠江多年平均年径流量3260亿m3，由八大口门入海。广州港出海航道沿线有东部四个口门汇入。

潮汐：广州港水域属不规则半日混合潮，日潮不等现象显著。

波浪：虎门以内难以生成较大风浪。外海波浪传入虎门后，风浪小。伶仃洋西北部南沙作业区水域开阔，波浪不大，无需考虑防护建筑物。

泥沙：珠江流域山清水秀，植被良好，河水含沙量小。年平均每立方米含沙量0.24公斤，年平均输沙量8872万吨，其中80%经8个口门入海，经虎门的泥沙年平均658万吨，占总量的7.4%。

2.3 设计依据的规范及规则

本船应满足CCS《大型游艇规范》。帆装设计满足《北欧小船标准》（NBS），帆船稳性满足ISO国际标准：ISO/FDIS 12217-2 Small craft — Stability and buoyancy assessment and categorization — Part 2: Sailing boats of hull length greater than  or equal to 6 m。

2.4 设计要求

游艇设计满足中式帆装，个性化设计舱室功能,用于休闲、娱乐；内装舒适豪华，操作方便、安全可靠、便于维修等要求；各种机电设备及材料根据环保安全、性能优良、工作可靠、国际先进的原则进行选取。

1. 船型

本船为单体帆船游艇，主船体采用云杉木材质。船尾部采用方尾，尾部纵剖线坡度缓和近于直线,从而可使水流大致沿纵剖线方向流动,减小高速水流的扭转和弯曲程度,从而减少能力损失,改善阻力性能,更重要的是高速水流沿着方尾边缘一直延伸到尾后相当距离处,其作用相当于增加了船体的有效长度,从而有利于减小剩余阻力。

主机采取挂机型，作为辅助动力，使用挂机型可以留出更多空间来更合理地划分舱室。布置各个功能舱室和通道，要满足安全、实用和美观大方。

1. 航速和客位

本船设计吃水时候的巡航速度11kn，自持力1天，船员及服务人员2人，乘客4人。

本船首部布置1张双人床，尾部布置1张双人床，可供4人同时休息，满足船上所有乘客的休息需要。

该船的傅汝德数0.59，为高速排水量艇。

1. 主机及燃料

主机：1台。拟采用雅马哈30马力舷外挂机。

本船采取风帆作为主要动力来源，对主机功率要求不如母型船高，因此选择母型船相近甚至略低的功率即可，携带燃油量不必多，只在进出港及紧急情况时使用。

1. 舱室布置及设备

舱室布置参考母型船，如图2.2所示。锚、系泊、救生、消防及航行信号等设根据规范要求及实际需要配备。

本船是典型的布置地位型船，既要充分考虑本船的各项使用功能，又要兼顾本船的适航性。船上应包含以下舱室：

居住场所：主卧，客卧；

公共处所：沙发，茶几等；

航行及控制处所：海图室、驾驶室；

服务处所：厨房；

卫生处所：卫生间、浴室；

机器处所：舵机舱、侧推舱、配电室；

通道处所：梯道、内走道、逃生出口。

图2.2 母型船布置图

第3章 方案设计

3.1 主尺度初步确定依据

3.1.1 概述

船舶主尺度，是指表示船体外形大小的基本尺度。包括船长、船宽、船深和吃水。除此之外，用以描述船体形状的还有排水量和船型系数，它们是描述船舶几何形状的一些最基本的特征性数据，这些要素对船舶的主要技术性能都有重大的影响。恰当地确定这些要素，是船舶总体设计中的一项最基本的工作。

3.1.2 实际资料

统计Beneteau公司的First系列、Oceanis系列和Sense系列，获得一系列L/B数据：

表3.1 系列船舶数据

从以上数据可以看出，L/B的值在2.69~3.37之间浮动，其值随着L增长呈现增大趋势。

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