30米海巡艇技术设计（总体方案及第六部分）.doc

30米海巡艇技术设计（总体方案及第六部分） 专 业： 船舶与海洋工程 学生姓名： 熊光稳 指导教师： 李奇豪 重庆交通大学航海学院前 言海巡艇在重庆航段主要用于负责辖区内水上安全管理、海上航标管理、水上安全通信管理、防止船舶污染及其他有关管理工作，还有执法人员测量航道以及标识航标的工作，它还可以用于船舶救援等特殊任务，因此它需要具备快速性和稳定性高的特点。但由于巷道段的限制，所以船型不能太大，吃水不能太深，上层建筑不能过高，还要满足快速性的要求。本人所设计的任务是海巡艇，其主要航行于嘉陵江航段及三峡库区。嘉陵江：中国长江上游的支流。发源于秦岭，来自陕西省凤县的东源与甘肃天水的西汉水汇合后，西南流经略阳，穿大巴山，至四川省广元市昭化纳白龙江，南流经南充到合川先後与涪江、渠江汇合，到重庆市注入长江。长1,119公里，流域面积近16万平方公里，是长江支流中流域面积最大，长度仅次於汉水，流量仅次於岷江的大河。上游河谷狭窄，水流湍急，常有滑波、泥石流现象。中游河床平缓，水面宽阔，河曲发育。下游河道流向与四川盆地东部平行岭谷相交，形成著名的小三峡，峡谷陡峻，阶地河滩相间。流域内降水充沛，植被覆盖率低，水土流失严重，河水含沙量大。广元以下可以通航。嘉陵江是长江北岸主要支流之一，自北向南纵贯四川盆地中部，于重庆市朝天门码头注入长江，全长1120公里。嘉陵江流域自北向南流的干流与自西北向东南流的涪江和自东北向西南流的渠江在合川附近汇合，构成巨大的扇形向心河网。信息技术的进步及广泛应用，使得世界制造业进入了一个新的发展时期，呈现出全球化、信息化、敏捷化、网络化、虚拟化和绿色化的发展趋势。信息技术的发展，制造业的全球化、信息化的趋势已成为必然。面对全球化和信息化的浪潮，为提高制造业的信息化和现代化水平，世界各国纷纷制定了各种层面的信息化研究发展计划，对设计船舶产品来说，目前国内相关设计与制造一体化水平远落后于国外制造业，因此提高船舶产品的设计与制造水平是亟待解决的问题。作为大学四年学习的一次综合检验，毕业设计为我们提供了很好的展示平台。不仅能将我们所学的文化知识作一次综合复习，还能有效的锻炼我们的团队合作意识。但船舶设计是一门综合性的科学技术学科，涉及很多专业知识。一艘船的设计，依据设计任务书，经过大量而详细的设计计算和绘图，提供船舶建造和使用所需的全部图纸和技术文件，工作量大，涉及面广。因此就要求设计人员必须认真、细致地做好每一步工作，才能保证整艘船的设计质量。作为船舶专业的学生，不仅要求在设计过程中做到认真、细心，更应当要勇于创新，发挥自己的长处。此次设计主题是海巡艇，作为本次设计小组的一员，我的任务重点是船舶结构的设计以及对船舶的总布置设计。所要完成的项目有：1、船型方案及主要要素比选论证书；2、型线图；3、总布置图；4、肋骨型线图；5、外板展开图；6、甲板室结构图；7、船体说明书；8、毕业设计说明书。在满足规范的基础上对母型船进行局部改造、对性能进行优化，形成规范的系列船型图谱。合理划分舱室，周密总体布局，营造舒适的居住环境和工作环境。在确保船舶结构安全的同时还要同当地的实际情况相结合，充分考虑当地执法船的使用环境，使船舶具有地方特色。促进海事局执法能力的提高。本课题的重点还有对稳性设计的要求：尽量降低船舶的重心，在设计中就要高度重视船上各种设备和重量布置的重心高度，在船舶的底部加压载物是最常用的一种方法，可以减小上层建筑的长度和高度。本文调查总结了近几年国内海巡艇的发展状况，分析研究了嘉陵江和三峡库区的水流特点和水域情况，根据重庆地区工作船舶的总体情况制定出设计船舶的总体方案。通过分析母型船的性能特点，在确保设计船操纵性和经济性的基础上，制定出该船初步设计内容，具体包括船型和主要要素的确定、船体型线设计、总布置设计、肋骨型线设计、外板展开设计和甲板室结构设计。型线设计采用母型船改造法，运用优秀母型船的型线资料进行改造；并对肋骨型线设计中型线的绘制提出了个人的看法和意见; 对船舶的外板缝排列提出自己的理论及方法。位前的一次很好的锻炼的机会，我们要格外珍惜，要拿出百分百的努力去完成这次设计，让自己的大学生涯画上圆满的句号。设计者：熊光稳2010年6月于重庆交通大学目 录摘 要IIABSTRACTIII第1章 绪论11.1 概述11.2 设计背景说明11.3设计任务书21.4任务书分析21.5设计方法21.6母型船资料2第2章 主要要素的比选论证书42.1概述：42.2调研情况42.3对设计船的分析：52.4主要要素确定步骤62.4.1船长L暨舱室的划分62.4.2船宽B的估算82.4.3吃水T的估算92.4.4型深D的估算92.4.5方形系数CB的估算92.4.6排水量的估算102.4.7首尾部选形102.5估算后的主要要素11第3章 型线设计123.1 概 述123.2控制型线的要素133.3 母型船改造133.3.1 母型船的选取133.3.2主尺度改造143.3.3 横剖面面积曲线的改造143.3.4 横剖线的改造153.3.5 型值的产生153.3.6 型线修改153.4本章小结15第4章 总布置设计164.1 概述164.2船舶主体及上层建筑的划分174.2.1主体舱室的划分184.2.2上层建筑194.3 船舶浮态的调整204.4舱室和通道布置204.4.1生活舱室的布置204.3.2工作舱室的布置204.3.3通道的布置214.4主要舾装设备布置214.5外部造型与内装设计224.5.1外部造型设计224.5.2内装设计224.5本章小结23第5章 肋骨型线设计245.1概述245.2肋骨型线图的表达内容245.3肋骨型线图绘制245.3.1格子线255.3.2绘制肋骨型线255.3.3绘制构件交线255.3.4图形加框255.3.5绘制外板接缝线255.4外板接缝线的排列265.5本章小结26第6章 外板展开设计276.1概述276.2外板展开图的表达特点和内容276.3外板展开图的绘制276.3.1外板展开286.3.2外板接缝线的排列286.3.3图形加框296.4本章小结29第7章 甲板室结构设计307.1概述307.2绘制甲板室结构图的方法和步骤307.2.1确定试图307.2.2选取图样比例和图纸幅面307.2.3布置视图的位置307.2.4绘制视图307.2.5编制件号、标注尺寸和焊缝代号317.2.6编制明细栏、填写技术要求和标题栏31第8章 船体说明书328.1适用规范：328.2用途及其航区：328.3船型：328.4主尺度及设备：328.5主要性能:328.6总布置：338.7船体结构348.8舾装设备：348.9稳性和浮态358.10重量控制358.11工艺和试验35第9章 结论与展望36谢 辞38参考文献39附 录392010届船舶与海洋工程专业毕业设计 摘 要本文主要介绍30米海巡艇的技术设计部分，该船主要航行于嘉陵江航段及三峡库区，属于B、C级及J级航区，主要用于重庆市港航局在该航段执行任务。由于本船拥有大量的优秀船型，因此在设计本船时主要采用母型船改造法并与该船所运行水域的特点相结合。本次设计分为七部分由不同组员完成，本人承担设计的第六部分设计，包括：1、船型方案及主要要素比选论证书；2、型线图；3、总布置图；4、肋骨型线图；5、外板展开图；6、甲板室结构图；7、船体说明书；8、毕业设计说明书。具体的图纸设绘过程将在本文中叙述。而且本文还详细论述了主尺度的确定、型线图及总布置的设计。本船为V形尖首、方尾快艇线形。具有航向稳定性、操纵灵活、航向快的特点。本船设计满足任务书对安全性和经济性要求，外观设计符合当地特点。关键字：海巡艇，主尺度，技术设计，结构图。 ABSTRACTIn this paper, patrol boats 30 meters of the technical design, the ship sailing in the Jialing River in the main leg, part B, C Class and Jlevel navigation area, mainly in Chongqing PMB mission in the leg. As the ship has an abundance of excellent ship, so the design of the ship, the main use of the mother and type of ship and ship the transformation method combining the features of running water. This design is divided into seven parts completed by different team members, I have designed the sixth part of the design, including: 1、ship type, and comparison of the main elements of the certificate; 2、profile map; 3、the general arrangement; 4、rib-type line graph; 5、 shell expansion plan; 6、deckhouse structure chart; 7、ship instructions; 8、graduation design specifications. Set of specific drawing painting process described in this article. And the article also discusses in detail the determination of the main scale, type map and general layout design. The ship is the first V-shaped tip, square tail boats linear. With the course stability, control and flexible course and quickness. The ship design to meet the mission statement on the safety and economy requirements, design to local characteristics.Keywords: Coast Guard boats, the main scale, technical design, structural drawings.第1章 绪论1.1 概述本次毕业设计的课题是：30米海巡艇技术设计（总体方案及第六部分）。本任务被分为七部分，分别由七人来完成。作为本次设计小组的一员，我的任务重点是船舶结构的设计以及对船舶的总布置设计。所要完成的项目有：1、船型方案及主要要素比选论证书；2、型线图；3、总布置图；4、肋骨型线图；5、外板展开图；6、甲板室结构图；7、船体说明书；8、毕业设计说明书。在满足规范的基础上对母型船进行局部改造、对性能进行优化，形成规范的系列船型图谱。合理划分舱室，周密总体布局，营造舒适的居住环境和工作环境。而本次设计的海巡艇有许多相似船型，因此大大降低了设计的难度。而本人此次设计以图纸设计和结构设计为主，所以本说明书将着重介绍各部分图纸的绘制。1.2 设计背景说明设计船主要航行于嘉陵江航段及三峡库区，主要航区为B、C级航区及J2级航段。设计船主要用于嘉陵江航段及库区的海事巡逻工作。我国水域广泛，分布复杂，特别是重庆市地区河流较多。本船船东是重庆市港航管理局，其成立于2000年8月，为重庆市交通委员会直属的承担全市水上交通运输行业行政管理职能的副厅级事业单位，同时挂“重庆市地方海事局”、“重庆市船舶检验局”的牌子，实行三块牌子，一套班子，统一定编，合署办公。其主要职责为：贯彻落实我市交通行业发展战略、中长期规划和年度计划，并按照有关政策、法规、规章、标准，负责对全市水上交通运输行业的行政管理，监督管理水路运输市场，维护市场秩序；负责全市（长江除外）水上交通安全管理，维护支小河流、湖泊、水库等通航水域的通航秩序；负责对港口、码头、港埠企业实施行业管理，维护港口经营秩序；负责嘉陵江、乌江等地方航道的管理、养护和建设；负责船舶图纸审验、船用产品检验、船舶检验、船舶焊工资质管理；负责征收水运交通规费。本海巡艇的设计就是为了提高执法部门的工作效率，为了使执法人员更有利执行任务和水上作业，我们需要建造新型海巡艇，树立水上的新航标。1.3设计任务书1.3.1用途、船型、船级及稳性、载重量本船为钢质横骨架式柴油机驱动的海巡艇。主要航行于嘉陵江。本船航区为内河航区为B、C级航区、J2级航段。本船满足中国船级社钢质内河船舶入级规范（2009）、川江及三峡库区航行船舶检验补充规定 2004、中华人民共和国海事局内河船舶法定检验技术规则（2004）及其修改通报（2007）（2008）的要求。本船设计的载客量为15人，船员4人。满载试航速度不小于21km/h。1.3.2 任务要求按照相关船舶设计和建造规范要求，在规定时间内完成主要技术设计，包括：船型方案及主要要素比选论证书、型线图、总布置图、肋骨型线图、外板展开图、甲板室结构图、船体说明书、毕业设计说明书。1.4任务书分析从任务书可以看出本船运行于嘉陵江的海巡艇，是国家水上执法的标志，因此要在外形设计及甲板布置方面兼顾其外观具有可观性。本任务书为总体设计的第六部分，以图纸设计和结构设计为主。之前还要进行结构计算，主要要素选取等，通过本组同学的共同努力把海巡艇设计好。在完成以上所有项目后编写船体说明书以及毕业说明书。1.5设计方法本船将采用母型船改造法，完善总布置，并在设计时突出创新，满足其作为工作船舶的需要。1.6母型船资料本船选取了一艘同类型的工作船作为母型船， 25米海巡艇。其主尺度资料如下：25米海巡艇船型资料总长L25.8m型宽B5.0m水线长22.45m型深D1.9m垂线间长21.70m吃水T1.0m最大载客15人满载排水量63.967t第2章 主要要素的比选论证书2.1概述：船舶的主要要素（以字母c表示）是指描述船舶主尺度（船长、船宽、型深、吃水）、排水量、载重量及载客数、航速、主机功率、船员人数以及船型系数（方形系数、菱形系数、水线面系数、中剖面系数）等有关于船舶的各种性能和指标的统称。最重要的船舶主要要素是船舶的主尺度船舶主尺度是指船长L(一般指垂线间长Lpp)、型宽B、型深D和设计吃水T，通常把方形系数及主尺度比参数也划入主尺度的范围。船舶主尺度是描述船舶几何特征的最基本的参数。主尺度对船舶的运载能力、航海性能、操作使用和船舶的经济性等都有重要影响。合理地选择和确定主尺度是船舶总体设计中最基本最重要的工作之一，也是开展各项具体设计工作的基础。因此，在新船设计初始阶段的总体设计方案构思中，主尺度的选择是首先要考虑的问题。由于选择主尺度要涉及新船设计的各个方面，在初始阶段这些工作尚未开展。许多因素还不能确定，所以方案构思时对主尺度只能先进行一些基本的考虑和初步的选择，在设计深入以后逐步完善和最终确定。本章主要要素确定的内容有：排水量的确定、船长L、型宽B、型深D、吃水T以及方形系数CB。设计时除主要参考母型船资料及根据母型船改造之外，同时要考虑四点因素：1、满足舱室划分对船舶性能的需要；2、保证船的各种技术及经济性能；3、考虑使用、工艺等条件。4、满足有关规范对船舶技术性能的要求，如：快结构、稳性、强度等。2.2调研情况为提高设计质量，在着手设计工作之前，我们组组员做了大量的调研工作。我们先到造船现场和作业现场观看和考察重庆市正在造和已服役的海事巡逻艇，通过对比我们发现调研船舶有如下特点：l 为了方便靠泊，几乎所用的海巡艇都采用V形尖首；l 为了提高螺旋桨的推荐效率，大多数船舶都采用隧道尾；l 为了达到快速性，服役船都有较大的长宽比；l 其中较为豪华的船舶都采用了双舵，以提高船舶的操纵性。2.3对设计船的分析：设计船为航行于嘉陵江B、C级及J航段的海巡艇，在满足排水量、总布置等方面的要求下，为了使海巡艇具有较高的工作效率及快速性的要求，所以设计成单体船。要注重满足总布置和操纵性方面的要求，所以要注意设计船的船宽B不能设计得太宽，但也要适当的满足工作人员的日常需求，比如过道不宜过窄，这就要求我们在总布置的时候尽量考虑船舶的适宜居住性。设计船航速比较高，从航道的限制条件以及操纵性和造价方面考虑，船长不宜太长，因此设计船的时候要把握好L/B和B/T值的大小。吃水由于受限制，型深也不宜太深，以满足干舷的要求。船长主要从总布置、经济性、浮力方面以及限制因数考虑；船宽从总布置、浮力和限制因数考虑；型深从造价、保证强度和保证干舷要求方面考虑；吃水从螺旋桨布置，舵效以及推进效率等方面考虑，方形系数从浮力方面和经济性等方面考虑。同时也要充分考虑船东的要求，这也是我们设计船舶的重要依据。本船的船东，即海巡艇的使用单位为重庆市港行管理局。重庆市港航管理局成立于2000年8月，为重庆市交通委员会直属的承担全市水上交通运输行业行政管理职能的副厅级事业单位，同时挂“重庆市地方海事局”、“重庆市船舶检验局”的牌子，实行三块牌子，一套班子，统一定编，合署办公。其主要职责为：贯彻落实我市交通行业发展战略、中长期规划和年度计划，并按照有关政策、法规、规章、标准，负责对全市水上交通运输行业的行政管理，监督管理水路运输市场，维护市场秩序；负责全市（长江除外）水上交通安全管理，维护支小河流、湖泊、水库等通航水域的通航秩序；负责对港口、码头、港埠企业实施行业管理，维护港口经营秩序；负责嘉陵江、乌江等地方航道的管理、养护和建设；负责船舶图纸审验、船用产品检验、船舶检验、船舶焊工资质管理；负责征收水运交通规费。近似航道的型船不应该有较大的变化；船长在设计任务书已给出了相应的长度，故在主尺度的选择中总长无需再变，选取中的主要工作是参照型船的舱室划分和规范中对舱室划分的相关要求对其舱室进行合理的划分以提升新船的各方面性能，特别地，设计中对船员及工作人员的生活和工作环境的改善是新的设计的一个亮点，因此在舱室划分也要考虑到该方面的相应的因素，已使新船设计更为合理和人性化；型宽的选取是新船设计的重点，总布置方面型宽的增加对总布置和稳性方面都很有利，但是型宽的增加对快速性的不利影响也很明显，故型宽的选取应综合各方面的问题，尽量协调其中的矛盾以保证设计船各方面的性能。新船快速性和良好的操纵性是本设计的重点，增加船长对航速的提高有着重大的影响，但是由于型宽的增大，对快速行也会产生较大的影响，因此设计时要注意调和这两方面的问题，新船主要注重其安全性和性能，所以可以使船长和型宽都相应的增加到比较合适的尺度，然后加大主机功率，如此可使该矛盾将会得到相应的调和，既满足了快速性，也保证新船会有较大的空间供布置取用，同时也改善了船员的工作和生活环境。型深方面则主要是从保证干舷要求，保证螺旋桨布置，舵效及推进效率等方面考虑。为了保证新船有足够的干舷，同时使得螺旋桨发挥出较好的性能，同时考虑吃水的限制因此型深较之在近似航道的型船不应该有较大的变化；船长在设计任务书已给出了相应的长度，故在主尺度的选择中总长无需再变，选取中的主要工作是参照型船的舱室划分和规范中对舱室划分的相关要求对其舱室进行合理的划分以提升新船的各方面性能，特别地，设计中对船员及工作人员的生活和工作环境的改善是新的设计的一个亮点，因此在舱室划分也要考虑到该方面的相应的因素，已使新船设计更为合理和人性化；型宽的选取是新船设计的重点，总布置方面型宽的增加对总布置和稳性方面都很有利，但是型宽的增加对快速性的不利影响也很明显，故型宽的选取应综合各方面的问题，尽量协调其中的矛盾以保证设计船各方面的性能。2.4主要要素确定步骤2.4.1船长L暨舱室的划分参考25米海巡艇船的舱室划分，设计船沿船长方向上，首尾两端分别是艏尖舱和艉尖舱，中间依次是空舱，机舱，空舱，空舱，清水舱。设计船舱室跟母型船布置一致，只将尺寸略作调整。艉尖舱：本船中的艉尖舱设有舵机，参照母型船，同时为了使舵机的布置更为科学和方便并且考虑改善船员的工作环境，取其长度为2.85米。但是考虑到舵和螺旋桨的配合效果，因此在后期工作中将舵和螺旋桨确定之后应将舵和螺旋桨的最佳配合工况优先考虑，此长度可以和之前的空舱做相应的调整。机舱:因为本船的主机与母型船主机是一样的，新船在功能及航速上较母型船将有一定的提升，因此可选取机舱长度为：6.5米。空舱:空舱是用于装载平时的一些工作用品和生活物品的舱室，所以可参考母型船，取空舱的总长度为：12.2米。详细信息可以参考本船的总布置图。如下：燃油舱:因为燃料需要加热后才能将其抽出，故为了便于布置和减少加热管系，燃料油舱采用深舱，燃料深舱可布置在机舱的前端和两侧。本船根据母型船将其燃油舱布置在机舱的右前端。为了保证新船的具备充足的续航能力，燃油舱将在母型船的基础做适当的加大，又由于主机现还未选定，因此燃油舱的最终尺度可根据最终定型的主机为依据做出选择，所以在长度方面可以取：2米。压载舱：压载舱用于调整压载状态，本船属于公务船，一般情况下船上上的载荷不会发生太大的变化，所以本船的压载能力与其的装载能力有关也可参考母型船取长度为1.15米。艏尖舱：按钢质内河船舶建造规范2.12.11 防撞舱壁合理的设置位置为距首垂线0.050.1L的范围内，参照母型船资料和结合新船舱室布置的实际情况将其设置在距首垂线2.7米处，故艏尖舱的总长度为5.3米。按照规范防撞舱壁的高度将至首升高甲板。根据以上六个舱室的长度，可以初步定出：船舶总长=艏尖舱+压载舱+燃油舱+空舱+机舱+艉尖舱 =5.3m + 1.15m + 2m + 12.2m + 6.5+2.85 =30.00m根据钢质内河船舶建造规范：当船长小于30m 时，肋骨或纵骨间距应不大于500mm，因此取肋距为500mm。2.4.2船宽B的估算在对设计船的分析和开题报告中我们多次提到，设计的新船由于其航区和自身的特殊性，新船在总布置方面将会较型船要丰富得多。新船用户为重庆市港航局，属于公务船，船上会经常召开会议、接待上级领导等等举行一些集会性活动，因此要求新船必须有足够的会议室，根据与会人数和船员人数估算总人数可能达到15人以上，为了保证有足够的空间供支配，会议室的宽度选取应在4米左右，同时保证人员在船上的移动方便主甲板上两舷的过道宽度确定为0.8米。根据上文我们已知设计新船主要考虑安全和工作效率，加之船东给船舶的设计和建造提供了更多的资金空间，因此在设计过程我们也尽可能的使设计船舶能给其上的工作人员提供舒适的生活和工作环境，这势必要求我们将船宽和上层建筑的高度增大，上层建筑的加高将使船舶的稳性下降，故我们通过增大的船宽改善环境同时也保证了的稳性。但是船宽的增加也使船舶行进时的阻力增加，而设计船又必须保证其快速性，为了协调这些方面的矛盾，我们只有将选取功率相对较大的主机，以保证其航行的快速性同时也为新船的功能的多样性提供充足的动力。长宽比L/B是一个常用作反映船舶快速性的量，我们希望该值尽可能的取大，其具体的值我们通过对型船的分析确定。型船资料及对型船的调研分析如下表：(由于部分型船与设计船主尺度相差过大未一一列出，故只列出部分型船主尺度)型船资料船名建造/改建日期船舶主尺度：LBd（m）主机配置长宽比L/B海巡艇7.52.221.26雅马哈柴油机3.38渝海巡08022009-0923.695.01.8TBD226B（110X2KW）4.72渝海巡11112006-07-077.52.221.263.39渝海巡11012009-0123.695.01.8TBD226B（110X2KW）4.72渝海巡20012008-05-0410.53.01.38ME270STIL86.42KW3.43渝海巡13012009-0311.12.61.25TBD226B-C115KW4.29渝海巡23112006-06-267.52.221.263.38渝海巡040311.12.61.25TBD226B-C115KW4.29渝海巡03112006-03-017.52.221.26水星舷内外机3.3825米多用艇2009-1223.695.01.8TBD226B（110X2KW）4.74渝海巡2211200711.32.20.755.14海巡艇16.23.61.814.5渝海巡10112006-04-177.52.221.263.38渝海巡24112006-06-297.52.221.26水星舷内外机3.38渝海巡09012009-0411.12.61.25TBD226B-C115KW4.29通过型船的资料我们不难看出，型船的L/B值一般都在4以上，快速较好的可以达到5以上。由于海巡艇必须具有一定的快速航行能力，所以长宽比应该大一些，所以取船宽不能过大。同时居住舱也一定不能太小，工作人员的居住环境要尽量做到适宜居，取长为3.8m，宽为2.0m。根据规范中对内河小型船舶的室外通道宽度的要求取两侧通道宽各取0.8m，则船宽取B5.4m。2.4.3吃水T的估算设计吃水的选择主要从浮力及保证螺旋桨有适宜的直径这两个方面来考虑。同时因为海巡艇主要是执行任务的工作船，有时候要去标识航标等工作，是航道比较浅的地方，所以海巡艇的吃水选择也要考虑航道浅滩处的深度限制。因为嘉陵江航区水域情况及母型船的参考数据取吃水T=1m。2.4.4型深D的估算为了适应海巡艇的工作形式和工作种类，为尽可能的避免连接桥甲板在迎浪航行时受到波浪的拍击，工作船应具有适当的干舷，同时也要满足规范中最小干舷的要求，故取干舷为0.9米，所以型深D=1+0.9=1.9米。2.4.5方形系数CB的估算根据母型船的相关数据和结合“主尺度选择参考船舶”中的船舶特点，根据船舶设计手册中参考数据和公式进行方形系数的计算。根据亚力山大公式：C=C-1.68Fn。其中Fn=V/设计航速V=21km/h=21*1000/3600=5.8333m/s所以Fn=5.8333/=0.36730.3，所以压力山大公式不适合本船的计算。 从快速性方面考虑，与F的关系还有许多经验公式，下图以曲线形式给出了几种估算资料。由上图取得=0.542.4.6排水量的估算由阿基米德原理知，船舶所受的浮力等于排开水的重量，即：1.00625.745.410.5475.508t（式中是水的比重，单位，为附体体积系数）2.4.7首尾部选形首部：海巡艇在执行公务时将会经常与其他船舶靠拢或者靠岸，为了方便这种泊靠，首选尖首。并且尖首看起来很具有动感，与设计船的快速性相呼应，比较美观，这也是我们之前设计中所想要的，复合船舶建造的美学，因此选尖首。同时首部尽量前倾，有效的避免上浪，改善船员的工作环境。由于机舱设在船的尾部，为了减下尾倾，将燃油舱也设在首部。尾部：为了使螺旋桨得到充分的来流，提高推进效率，尾部做成潜尾隧道，在做线型设计时要注意线型的光顺性和调整好尾部线型的丰满度。2.5估算后的主要要素船长30.00m 吃水1.00m垂线间长L=25.74m 总宽5.4m 方形系数0.54 型深1.90m 排水量75.508t第3章 型线设计3.1 概 述船体型线是关系船舶技术所有性能的全局性设计项目之一。型线设计是船舶总体设计的重要内容；船体型线的好坏对船舶的技术经济性能有重大的影响。主尺度确定之后，型线设计应与总布置设计互相配合进行。正式的型线图是后续的结构设计性能计算的依据。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、使用和建造等方面有很大影响。首先，型线与阻力性能关系重大；此外，型线与船舶稳性、操纵性、横摇阻尼、船在波浪上的运动特性、砰击有关系；在使用上，型线影响布置和舱容；在建造上，型线的设计的好坏直接影响建造的难易程度，同时也会影响到船舶的总布置和建造工艺。综合起来，型线设计应注意以下几个方面：一、要保证设计船具有良好的航海性能。型线对新船的快速性和耐波性影响很大，对稳性、抗沉性及操纵性等都有一定的影响。新船的型线设计主要考虑对快速性的影响，通过良好的型线来提高在相同的功率下，能够提高船舶的航行速度。本次设计海巡艇的主要工作是航道管理及各种海巡工作，所以快速性是重点并同时兼顾耐波性、操纵性和稳性。二、应满足总布置的要求。新设计的船为布置地位型船，在型线设计时，主要考虑与总布置有关的甲板地位、船舱尺度、机舱和设备的布置、浮态调整等。在型线设计时，若与总布置发生矛盾时，则适当的提高设计船舶的性能。三、考虑船体结构合理，适合工作人员巡视工作。型线设计除了应考虑以上几个方面以外，还应满足型线设计精度的基本要求： 应符合要求的排水体积，其误差要求与设计中对排水量考虑的余量有关。 应符合要求的浮心纵向位置。在方案设计或初步设计阶段，由于重量估算和重心估算比较精确，因此型线主要用于对基本性能的计算和总布置的安排，此时型线设计的精度可以适当降低。要充分考虑船体结构的合理性和工艺的可行性，本船是布置地位型船，机舱在尾部，所以船尾型线与主机和齿轮箱的布置关系较大，这点必须加以注意，目的是使船舶能以比较紧凑的尺度满足布置的要求。不必要的复杂曲面的船体形状，不仅增加建造工时，多耗材料，而且不易保证施工质量，影响结构强度；过长过浅的尾悬体影响船尾部的强度和刚度；过度的外飘、船首平坦的底部增加了波浪的冲击和船底的砰击。这些都是本次型线设计中应注意的问题。考虑到本次设计的船为港行局工作船舶，在船舶造型、舱室空间组织、装饰材料选择、舱室技术装备运用等方面应尽善尽美，使工作人员有更好的工作环境和居住环境，同时也要使工作人员便于执行任务。本设计主要采取母型船改造法。由于所给母型船船型与设计船舶有着许多相近的技术特征，因此在主尺度的选取以及总布置设计上均参考了母型船，这就大大降低了本次设计的难度。用母型船改造方法生成的型线，可以保持优秀母型船的型线特征，因而对新船的性能容易把握。然而，用母型改造法设计新船要突出一个改造，即在参考母船的过程中要有所改进和创新。现有母型船在型线上与设计船舶存在着些许冲突之处，因此要进行一定量的修改、改进以及光顺工作。型线设计是船舶设计的基础，为其他设计提供依据，因此在设计型线时要特别认真并要反复修改，力求图纸清晰，型线关顺。3.2控制型线的要素型线设计的结果是以型线图来表达船体外形的几何状态。控制船体型线的因素主要是： 横剖面面积曲线； 设计水线和横剖线形状； 侧面轮廓线和甲板边线。因此，型线设计因首要考虑和确定以上要素。选择好这些要素，生成型线时就可以得到有效的控制。3.3 母型船改造3.3.1 母型船的选取船舶型线设计同其他任何产品设计一体一般总是可以找到比较成功的优秀船做母型。这是因为当今世界上已有成千上万条船在参加营运或正在设计与建造，通过它们的大量实践总可找到在性能上比较好的一些船型做为母型船以进行新船的设计。但是，由于具体设计任务和要求不同，设计船与母型船总不能在尺度比及船型系数上都一样。因而要参照母型线进行设计时，必须对型船的型线进行改造以满足设计船的要求。拥有优秀母型船不仅能大大缩短设计时间，还能保持母型船的优秀性能。通过一定的改造，就可以得到符合新船设计要求的型线。但在选择母型船时，不仅要考虑到母型船型线的优良性，还要注意到新船与母型船诸多要素(如Fn 、CP 、CM、X b等)的接近程度，否则修正量太大，就很难保持母型船的优良性能。所以在选择母型船时，要对母型船的性能和型线特征加以分析，结合需要改造的参数和修改量对新船的性能作出评估，使修改有的放矢，做到扬长避短。本设计母型船由指导老师提供，无论从载客量还是设计航速上均与新船相同。其型线符合设计船的要求，且其诸多要素与设计船相近，可以作为母型船使用。3.3.2主尺度改造新船与母型船的主尺度只有船宽不同，因此要对船宽作尺度变换，常用的线性变换即 宽度 Y=YO(B/BO)式中带有下标“o”者为母型船。本船在主尺度的选取上与母型船有相同之处，因此站线和水线的划分可与母船相同。尺度经线性变换后，船型系数（CP 、CM、CB）和浮心纵向相对位置X b都保持不变。由于L/B有所变化，则设计水线进流角和水线去流角以有所改变，但变化不大。3.3.3 横剖面面积曲线的改造横剖面面积曲线的确定是绘制型线图的关键，许多参数是为其展开的，其有五大特征： 曲线面积等于船体水下排水体积； 曲线的形状表示排水量沿船长的分布情况； 曲线面积的丰满度系数为船的棱形系数CP； 面积形心的纵向位置等于船浮心的纵向位置XB； 曲线的形状对摩擦阻力影响不大，但对剩余阻力有相当大的影响。将母型船的横剖面面积曲线作为新船初始得到的横剖面面积曲线，对其采取“迁移法”进行修改。修改后，如果新船的中剖面系数CM、与母型船相同，则新船的方形系数满足要求。本设计并没有提供母型船的横截面面积曲线，所以新船并没有采取修改横截面面积曲线的方法。3.3.4 横剖线的改造新船的型深和船长都和母型船相同，因此在站线和水线的划分依旧沿用母型船。全船从尾垂线到首垂线分成020站位。水线设置有200WL、400WL、600WL、800WL、设计水线和1200WL，因此使横剖线的修改工作就变的相对简单。3.3.5 型值的产生横剖线形状修改完后，在横剖线图上量取新船的各站位与各水线的坐标，绘制型值表。依据型值表绘制半宽水线图。新船的机舱轴隧与母型船不同，因此要对尾部型线进行修改。纵剖线图取值与母型船大致相同，只是对纵剖线做了部分修改。由于新船的型线是通过母型船的剖面形状移动得来，因此，首轮廓一般也应有母型船的形状按相同规律修改而得。尾框尺寸涉及浆和舵的位置，按新船的要求参照母型船自行修改。3.3.6 型线修改由于母型船本身存在一定的不合理之处，在检查图形时发现一些错误，因此，对型线图要进行部分的修改。又因总布置不同，在船中载客甲板处也作了相应的调整。取消了原有的槽型的设计，采用平甲板，型线图也作出相应的调整。设计水线以上的型线，由于甲板边线需满足新船的型深和舷弧要求，通常情况下不会与母型船的甲板边线高度经吃水比例修正后相同，因此要另行绘制。但本船的吃水和型深都相同，因此可参考母型船设计。本船的首尾均采用母型船相同的设计，在首尾型线设计上也可以应用母型船。3.4本章小结新设计船舶的型线设计考虑了多方面的内容，参考母型船型线设计，主要对船体首尾形状进行研究与分析。具体对船舶尾部形状作了调整，以及对船舶的折角边线做了调整。船舶型线形状没做大的改动，对船舶稳性及浮态的影响不大。第4章 总布置设计4.1 概述总布置设计是船舶设计中一项非常重要的任务。它不但对船的使用效能和航行性能有十分重要的影响，而且是其他各项设计和计算的主要依据。总布置设计是总揽全局性的一项具体的布置工作，它不仅涉及各个方面，而且贯穿了一艘新船设计的各个阶段。总布置的结果对船的使用效能，航行性能以及结构工艺性能有直接影响。总布置设计的任务，简单的说是在满足营运要求和保证船的航行性和安全性的前提下，合理地确定船舶的整体布置，绘出详细的总布置图。总布置设计的具体工作包含以下主内容：（1） 区划船舶主体及上层建筑，包括确定机舱、货舱、油水舱、工作舱室、居住舱室和其他各种舱室的位置和地位。（2）调整船舶的浮态，妥善合理地安排船的各部分重量沿船长方向的分布，并且注意控制重量的垂向分布，协调稳性和摇摆性能对重心高度的不同要求。（3） 舱室与设备的布置，包括各类居住和工作舱室的内部布置和露天甲板上各种设备的布置等。（4）规划各部位的通道和出入梯口。不同类型的船舶，由于其用途及航行条件的不同，总布置的特点也有所不同。在总布置设计时，在注意各类船舶布置的特殊要求的同时，都应遵循以下原则：（1） 最大限度地满足和提高船的使用效能，这是考虑问题的出发点。例如：客船应合理分区，客舱布置应经济实用，保证旅客的舒适安全，交通方便；货船应充分利用舱容提高装卸效率，确保运输质量；拖船、渔船应保证拖带与捕捞作业的安全与方便等等。（2） 保证船舶具有良好的航行性能。合理地进行船上各项重量分布以保证船舶在各种装载情况下有良好的浮态；降低重心减小受风面积及合理设计干舷甲板上的开口位置以改善大倾角稳性：合理地布置水密舱壁以改善船舶抗沉性与结构强度；采用舷弧或升高甲板保证首部干舷以减少甲板上浪；良好的驾驶视线和航行信号设备布置以减少航行事故；此外还要注意当事故发生时便于船员对船舶及乘客进行施救与逃生等。（3） 注意船体结构的合理性和工艺性。舱室布置时，要尽力改善船员与旅客的工作和生活条件。在经济适用的前提下，注意外部造型与内部装潢的关联，给人美感和舒适感。（4） 满足各有关规范、规则及公约的要求。例：布置上要考虑结构合理性以满足建造规范的要求保证船体结构强度的要求(如：注意主要构件的连续性，避免纵向构件截面的突变；注意开口对强度的不利影响；上层建筑内的纵、横隔壁和支柱应与甲板纵桁和横梁相对应等)。尽力搞好外部造型和内部装潢。本次设计总布置最终确定下来是在浮态调整完成后，总布置设计结合型线设计和浮态调整等内容一起考虑，整个设计过程参考了母型船的布置方式，并作出了一定的修改。在总布置设计上要更加开放，敢于创新，突出其旅游性能。结合新船的要求和特点，考虑新技术、新设备、新工艺、新材料在新船上的应用，做到在设计中有所创新、有所前进。初步设计阶段总布置设计工作一般分为以下两步进行。第一，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，先拟定一个能反映总布置大体轮廓和布局的草图。第二，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。最后，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。在后续设计过程中，往往要对总布置结果提出修改意见，调整和完善总布置设计。4.2船舶主体及上层建筑的划分船舶主体是指船的连续露天甲板以下的部分；上层建筑是对上甲板以上各种围蔽建筑物的统称。总布置区划就是根据船舶的技术要求和使用特点，参考有关型船资料，并遵守法规和规范的规定，对全船空间进行合理的安排，如对船主体部分区划出各种不同用途船舱的位置及大小上层建筑部分则是确定其区数、长短及其内部舱室的区划。总布置设计的工作内容主要包括； (1) 主船体与上层建筑的总体区划； (2) 调整船舶浮态； (3) 舱室及交通路线的设计；(4) 造型设计；（5）舾装布置。4.2.1主体舱室的划分船舶主体这部分的总布置设计有确定水密舱壁、甲板、机舱位置等设置与划分。设计船的主船体布置比较简单，可根据型船设置。肋骨间距：确定舱壁的首先需要确定肋骨间距。本船在设计时，全船取整数500mm，其值完全满足钢质海船入级规范对各舱室的要求。（1）水密舱壁的确定本船主体长30m左右，根据规范要求：船长小于或等于30米的船舶的防撞舱壁距首垂线的距离不大于3.0m；在尾端也应设置一道水密舱壁，其高度应延伸至干舷甲板或尾升高甲板。设计船一共划分为8个舱室，包括艉尖舱、机舱、首尖舱各2个；船员舱、燃油舱各1个；压载舱2个、设置了10道水密横舱壁。（2） 机舱位置的确定本船为海巡工作船舶，中前段为客舱，参考母型船的机舱布置后，本船机舱选择尾机型。尾机型优点：对于客船来说乘客的舒适度放在首位选取尾机型可以与会议室隔开，利于保持客舱的卫生环境降低船舶噪音污染。增加船前甲板有效面积，方便工作人员执行任务。此外，尾机型可缩短轴系长度，提高轴系效率，降低造价，有利于结构的连续性和工艺性。还可以有效利用尾部空间设置生活舱室。尾机型的缺点：浮态调整较困难，尾机型船的振动源都集中在尾部，位于机舱上部的上层建筑内振动较大，因此人员舒适性较差。另外，尾部型线的收缩，机舱布置地位的利用率较低，导致机舱长度增加，对方型系数小的船不利。（3） 甲板布置本船设置有主甲板、上甲板和驾驶甲板。主甲板布置非常简单，前端甲板设计要适当加大，为工作人员提供工作平台以及设置锚泊设备；尾部为小型观光甲板，设置有机舱棚和卫生间；中部为船员室，中部两边设置护栏。前端为会议室，用于工作人员工作及接受领导视察工作等。上甲板主要是尾部较大的