摘 要

本文通过初步调查与研究完成了开题报告，结合任务书，作任务书分析。在此过程中，选定了德国汉斯公司设计的船舶Hanse675作为母型船，完成70英尺帆船游艇船型方案设计与稳性计算分析。在调研阶段，初步确定主尺度，并在此后依次完成了型线设计、静水力曲线绘制、总布置图的设绘，最后，对设计船舶的稳性进行了校核。

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章介绍了结合任务书对船型进行了初步的确定，选取了母型船，讨论帆船的发展现状，以及设计的主要内容。

第3章介绍了结合母型船主尺度的初步确定，对浮性和稳性的初步校核，对快速性的校核，确定了总布置草图。

第4章介绍了结合母型船，确定型线设绘的方法，并完成了型线的设绘，以及静水力曲线和稳性横截曲线的设绘。

第5章介绍了总布置设计的主要内容，完成了总布置设计，和总布置草图的绘制，以及浮态调整。

第6章选定了稳性校核的方法，并完成了稳性校核。

关键词：帆艇；总体设计；

Abstract

In this paper, I complete the opening report through preliminary investigation and research. I combined with the mission statement for the mission statement analysis. In the process, I selected the ship Hanse675 designed by German Hanse company as the parent ship to complete the ship type design and stability calculation analysis of the 70-foot yacht，In the research stage. I initially determined the main scale, and in the following, I completed ship lines design, hydrostatic curve drawing, general Arrangement drawing, at the last, I checked the stability of the designed ship.

This is the structural of this paper:

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

The second chapter introduces the preliminary determination of the ship type based on the mission statement, selects the mother ship, discusses the development status of the sailboat, and the main content of the design.

The third chapter introduces the general layout sketch combined with the preliminary determination of the master dimensions of the mother ship, the preliminary check of buoyancy and stability, and the check of rapidity.

The fourth chapter introduces the method of determining the profile drawing combining with the mother ship, and completes the profile drawing, as well as the design and drawing of hydrostatic curve and stability cross-section curve.

The fifth chapter introduces the main contents of the general layout design, and completes the general layout design, the drawing of the general layout sketch, and the adjustment of floating state.

The sixth chapter selects the method of stability checking and completes the stability checking.

Keywords: sailing yacht; overall design;

目录

第一章 绪论

1.1 目的及意义

1.1.1 研究背景

近些年来，随着科技的进步与经济的发展，帆艇这曾经属于王公贵族的奢侈品，逐渐走进了普通大众的生活中。同时，随着改革开放的深入进行，越来越多的家庭达到了富裕的生活程度。据人民网2019年01月31日报道，随着全国各省份进入地方“两会时间”，各地2018经济“成绩单”也陆续揭晓。经济总量方面，广东、江苏双双晋升为“9万亿俱乐部”成员。上海，天津，深圳，广州等沿海城市稳居前沿。这些因素为我国发展帆艇等海上休闲娱乐品，提高国民的精神文化提供了契机。

1.1.2 研究目的及意义

本论文的题目是70Feet帆船游艇船型方案设计与稳性计算分析，在设计过程中，将分别确认船舶的船型，主尺度，总布置图，型线设计，稳性校核。在实际设计中，将会结合任务书的具体任务，例如航速，载客人数与尺寸的规定，同时结合现实情况，与资料查证，选择适合的设计方案。本次设计研究宗旨在于得出海上帆艇的主尺度设计，型线设计还有总布置设计，同时通过调研与计算分析，得出在规定的航区内，找出适合的船型，设计出符合要求的船型与规定尺寸下的船型设计。

1.1.3 国内外发展和研究现状

帆艇是比游艇更高档次、更有品味，以灵动和奢华著称。外形精致、依靠帆作动力、敏捷有品位，趣味性、挑战性强、低碳环保、无污染，适合近海游乐和远海航行。巧妙地将商务公干、休闲娱乐、旅游度假和海上竞技融为一体。帆艇是游艇中最具品味和乐趣，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。

在我国，帆船早在公元前200年的汉朝便已出现。经改良演变后，直至20世纪初仍活跃于中国近海，多用来贸易载运。以帆为动力的船舶早已有了较为完善的设计思路，近百年来，随着科技的发展，新型材料被用于船舶制造，帆船也不在只用于运输物质，或者军事用途。现阶段，新型能源的应用使得帆动船舶退居幕后，帆艇这一概念的提出，使得风帆作为动力的船舶有了发展的空间。在西方社会，已经有了成熟的帆艇设计公司，帆艇出售公司与租赁公司。而在我国，帆艇行业处于发展阶段，在市场上有着广阔的发展空间。

帆艇稳性研究现状：帆船稳性是指船受到外力作用时,船体产生纵倾和横倾后,恢复倾侧的能力,是帆船航行的基本保障和帆船检验的主要内容,也是帆船设计和使用人员最为关注的问题之一。目前,国内外对龙骨帆船稳性研究的文献较少, 国内已有载荷位置对龙骨帆船大倾角稳性影响，龙骨帆船完整稳性研究及应用，海洋母子风帆船的稳性研究，以及仿古帆船型制及静水与波浪稳性计算研究等

1.2 研究设计的主要内容

1.2.1 基本内容

进行70Feet帆艇设计方案的型线、总布置设计，及部分性能校核。

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等。 
3. 进行型线设计及静水力计算、绘制型线图等。 
4. 进行总布置设计，绘制总布置图。 
5. 计算满帆、半帆、以及考虑稳定鳍时的稳性，并进行分析。 
6. 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。毕业设计报告书应符合“武汉理工大学本科生毕业设计（论文）撰写规范（理工类）”的要求。 
7. 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）。 
8. 选作项目的完成，由指导老师根据各位学生的具体情况来定。 
9. 设计图纸：折合不少于5张2#图纸设绘工作量。  

按本题要求，通过总体设计方案构思及相应的计算绘图工作，利用所学的基础理论以及基本技能，学会综合分析问题、解决问题，培养专业技术工作的初步能力。

1.2.2 技术方案

1.2.2.1 主尺度的确定

设计船的主尺度主要参照母型船进行初步估算。

1. 根据设计要求选取船长。
2. 船宽、吃水根据系列母型船的主尺度资料进行拟合。
3. 然后用已经确定的船长插值进行初步确定，型深根据系列母型船资料以及设计船内部舱室净空高度进行初步估算。

1.2.2.2 型线设计

型线设计通常是在船舶主尺度（L、B、D、d、C_B）确定后与总布置设计配合进行的。型线设计考虑是否周到，设计出的型线是否优秀，对船舶的航海性能、使用及建造等方面有很大的影响。

型线设计应注意以下几个方面：

1. 保证良好的航海性能。
2. 考虑总布置的要求。
3. 考虑船体结构的合理性和工艺性。
4. 外观造型。

1.2.2.3 总布置设计

总布置设计是指在保证船的航行性能和安全行的前提下，合理地确定船舶的整体布置，使得船舶满足紧凑、舒适地要求，并绘制详细的总布置图。

总布置设计主要步骤为：

1）根据新船的使用特点和技术任务书的要求，在调查研究和分析母型船资料的基础上，先拟定一个能总布置大体轮廓和布局的草图。在初步设计时，往往需要绘制几种具有不同特点的总布置方案，供讨论审查时选用。

2）经过上述草图设计和核算分析，解决了总体布局以后，参照有关规范和标准进行各种设备和舾装的选型。

3）根据型线图的型值，具体详细地布置各类舱室和设备，绘出正式的总布置图。

1.2.2.4 浮态调整

浮态调整的目的是保证船舶在各种载况下均有适宜的浮态。浮态调整工作首先要计算出船在各种装载情况下的浮态，然后根据计算结果分析各载况的浮态是否符合要求，如不满意，则需调整总布置，即改变各部分重量的纵向分布，进行浮态调整，直至满意为止。

浮态调整的方法有：

1）改变船舶燃油舱位置；

2）调整机舱位置；

3）改变浮心纵向位置；

4）压载状态的浮态调整。

1.2.2.5 稳性衡准

完整稳性是指船舶未受破损时受外力作用发生倾斜而不致倾覆，当外力作用消失后，船舶仍能回复到原来平衡位置的能力。

稳性的衡准包括：

1）气象衡准：应满足稳性衡准数K≥1。

2）稳性曲线的特征值：绘制出各载况下的静、动稳性曲线，计算进水角，横摇角以及各载况下的最小倾覆力臂，最后计算稳性衡准数，要满足规范的要求。

1.2.2.6 最小干舷计算

本船最小干舷系按中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》对B型船的要求进行计算，以满足其使用要求。

1.3 进度安排

第1周：毕业设计知识讲解及帆艇知识学习，调研报告撰写、任务书、规范的理解，帆艇船型的确定、主尺度及布置草图绘制。确定翻译的原文。

第2周：帆艇船型的确定、主尺度及布置草图绘制。方案完善性能初步核算、提交船型方案及论证，提交调研报告。

第3-4周：英文翻译、型线设计、稳性规范及校核方法的学习、水动力计算。相应软件的学习。

第5-6周：提交型线图以及水动力计算报告，总布置设计-舱室划分、舾装设计，提交总布置设计图。

第7-10周：相关稳性或快速性的软件学习与计算

第11-13周：其他相关性能校核或设计补充

第14-15周：完善提交

第二章 任务书分析

2.1 任务书提要

2.1.1 船型、用途及设计要求

该船为70英尺帆艇，航区为沿海航区;有个性化设计舱室功能,用于休闲、娱乐或航海运动。材料采用复合材料，设计吃水时的巡航速度11Kn; 自持力1天; 船员服务人员4-6人，;乘客4-6人。并设置主机，供进出港时使用。

2.1.2 规范

设计应满足规范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。及相应帆艇规范。

2.1.3 选取的母型船

参考德国Hanse 675船型，其主要参数如下。

图2.1 德国Hanse 675主要参数

2.1.4 设计要求

游艇设计满足外观个性化设计，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。

2.2 船型简要分析

2.2.1 帆船发展现状

随着人们出行需求的变化以及 客运市场竞争的日趋激烈，对水上客运发展的思考引起业内外有关人士的广泛关注。根据我国现阶段国民经济的发展水平，水上客运应该紧密结合客运市场的实际情况，谋求适合行业发展的市场空间。根据国内外广泛的实践证明，传统水上客运会逐渐转向包括滨水旅游、游艇旅游、游船旅游、邮轮旅游以及水上船艇运动娱乐等方式在内的水上旅游的发展。

我国存在一系列优越条件，有利于推动中长途水路旅游客运市场的发展与兴起：横贯东西的长江水系、纵通南北的沿海海域、海湾以及遍布大江南北的湖泊、河流、水库以及其它水系等构筑了在我国开展水上旅游活动的广阔空间，发展水上旅游事 业大有可为；分布在沿海、内河流域两岸的旅游资源极其丰富，水路旅游线路自成体系，旅游产品可以进行有 深度的、自由无限的组合；伴随大众观光、周末旅游、黄金周长假旅游的普及，银发旅游市场近年在神州大地也悄然兴起；而水上旅游正非常适合时间富余、经济条件宽裕、游玩节奏慢的群体。

目前国内帆船制造业的厂家不多，尤其大帆船，中端以上品牌均靠进口，关税极高，且售后服务难以跟上，高端品牌国内制造几近空白。全国制造帆船的企业只有五、六家，引进国外高端品牌落户中国生产帆艇的，仅浙江瓦萨帆艇有限公司一家。

2.2.2 帆艇介绍

帆艇采用强度高、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。

在外型上，帆艇与普通船舶的区别则在于，帆艇是以风帆作为船舶的动力来源，相比于蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等。帆艇以风为动力的清洁能源更符合当下社会发展的需要。

2.2.3 布置方法

帆艇设计流程主要如图。

图2.2 帆艇布置方法

2.3 设计应解决的问题

本船为帆艇，其主要用途为休闲娱乐，故要保证各个舱室合理的位置，以及人机协调问题。由于帆艇具有桅杆，故船舶稳性会有较大影响，一般需要加尾鳍来保证稳性，故本船主要在于在各个功能舱室下保证稳性快速性。另外船舶设计主机，以保障进出港动力及操纵性。

目前主要从以下3个方面考虑：

1）稳性：为了保证稳性的要求，要求船舶具有一定的初稳性高。因为稳性和初稳性高成比例，有两种办法可以增加游艇稳性，即降低重心的高度或者增加M的高度。较低的重心常见于狭窄，质量大，有着大的压载比的游艇，他们都是质量稳性。另一方面，现代竞赛游艇，船较宽并且吃水浅，升高M，他们是形式稳性，此外还可以增加尾鳍来平衡稳性。另外，注意到船舶稳性过大会影响横摇，对于游艇来说，横摇并不太好，但是设计应避免横摇周期太小，防止乘客晕船，影响游艇娱乐的使用价值。另外，为使游艇具有更好的稳性和快速性，风帆经过初步设计为单桅杆，双前帆布置。

2）舒适性：为保障乘客具有良好的舒适性，除了上述提到的横摇周期问题，还应考虑科学与齐全的舱室布置，例如完善的家居式的布置，包括卧室，厨房，厕所，沙龙等，考虑符合人体的舒适性要求，例如人体舒适坐姿，舒适的空间感等。本次设计中船舶人员为10人，航区为近海航区，主要活动范围定在海南三亚地区，人员身高为设计为185cm。船舶舱室布置也应该最大化利用。

3）美观性：帆艇属于休闲娱乐品，在满足安全性能与舒适性能的前提下，需要尽可能地满足美观的要求。本船主要沿用母型船外观，主要有滑动式帆布，需要遮阳时打开，不需要时，可轻松收起，满足美观的要求。船尾巧妙设计的台阶，船身，上甲板与顶棚甲板呈现阶梯型设计，给人以层层递进的美感。

2.4 本船的设计船型设想

1）本船为单体帆艇，单桅杆，双前帆。

2）本船采用滑动式帆布，需要遮阳时打开，不需要时，可轻松收起，好看，好用又十分方便。

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