摘 要

此次设计船为沿海航区30米级高速巡逻船，其主要使用目的是完成监管、救援、执法等公务任务，设计的主要特点包括高航速、操纵性能好以及良好的稳性和抗沉性，此次设计将快速性和稳性作为主要目标。

本文内容包括：船舶主尺度设计、型线设计、总布置设计、螺旋桨和舵的设计以及必要的性能计算。全文分为两个部分，第一部分是完成设计后船舶的主要参数，第二部分是设计和性能的计算过程。

此次设计通过总布置和母型船资料确定船舶主尺度，利用二次式变换函数法改造型线，根据船舶主要用途进行总布置设计。在设计中，牺牲舒适性、总布置等方面的要求，保证船舶的快速性和良好的操纵性。

在性能计算和调整中，此次设计使用“AutoCAD”、“Rhinoceros 5”和“Maxsurf”软件进行图纸绘制、3D建模和性能计算，使船舶满足任务书要求。

关键词：高速船；船舶设计；Rhinoceros 5；Maxsurf

Abstract

The designed ship is a 30-meter high speed patrol ship which could sail on the coastal navigation area. The main function of this ship is to complete official tasks such as supervision, rescue, law enforcement, etc. The main features of the designed ship in this paper include high speed, good maneuverability, and good stability and resistance to sinking. The main aim of this design is the rapidity and stability of ship.

This paper focuses on the design of major elements, hull line, general layout, propeller and rudder, and performance calculations, and is divided into two parts. The first part focuses on the main parameters of the ship after the design, and the second is the design process and performance calculations.

In this design, the main scale of the ship is decided by the general arrangement and the data of the parent ship, and the profile is modified by the quadratic transformation function method as well as the general layout design is carried out according to the main purpose of the ship. In the design, comfort, general layout and other requirements remain to be optimized so as to ensure the rapidity and good maneuverability of the ship.

Through the whole design, the author uses “AutoCAD”, “Rhinoceros 5” and “Maxsurf” software for drawing, as well as 3D modeling and performance calculations to ensure the ship could meet the requirements of the mission statement.

Key words: high speed ship; ship design; Rhinoceros 5; Maxsurf

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 设计内容 2

1.3 论文内容 2

第2章 30米高速巡逻船全船设计说明书 3

2.1 总体性能和总布置 3

2.1.1 用途及航区 3

2.1.2 船型 3

2.1.3 设计建造依据 3

2.1.4 主要性能 3

2.1.5人员编制 4

2.1.6 总布置 4

2.2 船体结构 7

2.2.1 主船体材料 7

2.2.2 主船体结构 7

2.3 装置和设备 7

2.3.1 锚 7

2.3.2 舵 7

2.3.3 拖曳系泊装置 7

2.3.4 桅杆 7

2.3.5 信号设备 7

2.3.6 救生和消防设备 8

第3章 船舶主要要素的确定 9

3.1 任务书分析 9

3.1.1 任务书内容 9

3.1.2 设计分析 9

3.2 船舶主要要素 10

3.2.1 确认船型 10

3.2.2 船型特征 10

3.2.3 拟定主要要素 10

3.2.4 排水量估算 11

3.2.5 空船重量估算 12

3.2.6 载重量估算 14

3.2.7 主要要素的修改 15

3.3 性能估算及主要要素的修改 15

3.3.1 快速性 15

3.3.2 初稳性 16

3.3.3 横摇周期 17

3.4 小结 17

第4章 型线设计 18

4.1 概述 18

4.1.1 设计方向 18

4.1.2 设计思路 18

4.2 母型船型线分析 19

4.2.1 母型船型值表和型线图 19

4.2.2 横剖面面积曲线 19

4.2.3 横剖线形状 20

4.2.4 船首和船尾 21

4.3 主要型线要素确定 22

4.3.1 棱形系数 22

4.3.2 重心纵向位置 22

4.3.3 浮心纵向位置 23

4.3.4 船首、船尾和横剖线形状 24

4.4 型线改造 24

4.4.1 无因次横剖面面积曲线 24

4.4.2 变换函数 25

4.4.3 确定系数 25

4.4.3 水线以上部分的型线绘制 32

4.4.4 型值表 32

4.5 静水力计算 32

4.5.1 静水力曲线 32

4.5.2 邦戎曲线 33

4.5.3 稳性横截曲线 33

4.6 小结 34

第5章 总布置设计 35

5.1 概述 35

5.1.1 设计内容 35

5.1.2 设计思想 35

5.1.3 总体规划 35

5.2 主船体舱室划分 35

5.2.1 肋骨间距 35

5.2.2 主船体结构 36

5.2.3 舱室划分 36

5.3 上层建筑 36

5.3.1 建筑形式 36

5.3.2 甲板室 37

5.3.3 驾驶甲板 38

5.4 舾装设备 38

5.4.1 锚泊和系泊 38

5.4.2 救生设备 39

5.4.3 信号设备 39

5.5 液体舱 40

5.5.1 液体舱布置 40

5.5.2 液体舱容计算 40

5.6 重量重心和浮态 41

5.6.1 纵向重心位置 41

5.6.2 横向重心位置 43

5.6.3 垂向重心位置 44

5.6.4 浮态计算 45

5.7 小结 46

第6章 螺旋桨和舵的设计 47

6.1 船体主要参数 47

6.1.1 船舶主尺度 47

6.1.2 主机型号 47

6.1.3 有效功率曲线 47

6.2 螺旋桨的B-δ图谱设计 48

6.2.1 图谱选择 48

6.2.2 螺旋桨的初步设计 48

6.2.3 螺旋桨要素 48

6.2.4 航速计算 48

6.3 舵的设计 49

6.3.1 设计思路 49

6.3.2 舵形式 49

6.3.3 舵尺寸 50

第7章 干舷计算和吨位丈量 52

7.1 干舷计算 52

7.1.1 基本干舷 52

7.1.2 干舷修正 52

7.1.3 夏季干舷 53

7.1.4 热带干舷 53

7.2 吨位丈量 53

7.2.1 总吨位 53

7.2.2 净吨位 53

第8章 船体建模与船舶稳性检查计算 55

8.1 船体建模计算 55

8.1.1 计算说明 55

8.1.2 船舶装载状态 55

8.1.3 船体建模 55

8.2 自由液面对稳性的修正 58

8.2.1初稳性高 58

8.2.2 静稳性臂 58

8.3 初稳性及纵倾计算 59

8.4 横摇周期与横摇角 60

8.4.1 横摇周期 60

8.4.2 横摇角 60

8.5 大倾角稳性 61

8.5.1 开口进水角 61

8.5.2 稳性横截曲线 61

8.5.3 静稳性和动稳性 61

8.6 风压倾覆力臂及稳性衡准数的计算 63

8.6.1 风压倾覆力臂计算 63

8.6.2 稳性衡准系数计算 64

8.7 稳性计算总结 65

结束语 66

参考文献 67

附录A 母型船型值表 68

附录B 设计船船型值表 70

附录C 设计船静稳性计算表 72

附录D 设计船邦戎曲线计算表 74

附录E 设计船稳性横截曲线计算表 76

致谢 77

第1章 绪论

1.1 设计背景

我国的主张管辖海域高达300万平方公里，约是总国土面积的三分之一，大陆海岸线长1.8万公里，对外贸易94%通过航运进行，促进海洋经济开发、加强海洋环境保护、维护海洋权益事关我国的战略安全和经济发展。因此，在十八大时党中央明确提出海洋强国战略，习近平总书记也在十九大报告中明确要求“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”。可以预见，我国对海洋的依赖度将进一步增加，航运经济将会在政府支持下快速发展。但与此同时，我国在海洋领土问题上与周边国家摩擦不断，这对我国海事服务事业提出了越来越高的要求。在此背景下，因从人才培养、装备研发、完善立法等方面进一步提高海事管理水平，使海事管理水平与航运行业发展速度相匹配。

当前，海事管理业务大致可分为海事安全监管、海事应急救援以及航海保障三大业务。我国海事部门针对业务范围，加大船舶设计建造力度，促进船舶向专业化、大型化、综合化发展，配备了完成调查、执法、测量和搜救等任务的各类专业船舶。其中，巡逻船用途最广，广泛参与到海上监管、搜救、执法、取证等作业中，不仅可在日常负责巡逻、监管、执法、疏导工作，在紧急事件中还能承担违法行为查处、船舶险情救援、突发情况应急等任务，还有作为指挥船、交通艇等使用的功能。近年来，我国巡逻船活跃在国家管辖海域内，各种执法实例见诸报端。

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