摘 要

本文在100吨级渔政船为母型船的基础上，设计了200吨级高速单体公务艇，并依照相关法规和规范论证其可行性。

本文按照船舶设计流程和步骤，完成了主尺度确定、船舶总布置以及螺旋桨的图谱法设计，并利用Maxsurf软件完成了所设计船的型线设计、静水力计算和完整稳性计算，并按照法规和规范完成了本船的完整稳性校核以及最小干舷及吨位计算。

设计结果表明：200吨级高速单体公务艇设计流程合理规范，该船性能优异，各性能指标符合相关法规及规范的规定。

关键词：高速船；型线设计；总布置设计；规范

Abstract

Based on the mother ship method and Maxsurf software, a 200-ton high-speed single-unit official boat on the basis of a 100-ton fishery vessel as a mother ship is designed in this article, and its feasibility and reliability in accordance with relevant laws and regulations is demonstrated. .

Based on the mother ship method,this article studies the design of the new design ship's main scale, the layout of the ship and the design of the propeller's map method. Based on the Maxsurf software, the design of the new design ship's profile, hydrostatic calculation and complete stability calculation are studied, and according to regulations and The specification studies the complete stability check of new design ships and the calculation of minimum freeboard and tonnage.

The research results show that the design of 200-ton high-speed single-unit official boat is reasonable,and the new designed ship has excellent performance, and each performance index complies with relevant regulations and specifications.

Key Words：high speed ship；molded lines design；general layout design；specification

目录

第1章 绪论 1

第2章 设计任务书分析 3

2.1设计目标 3

2.2需完成的设计工作 3

2.3本船设计特点 4

2.4本船方案设计的主要矛盾及解决办法 4

第3章 全船说明书 6

3.1概述 6

3.1.1 用途与航区 6

3.1.2 船型 6

3.1.3 船级及规范 6

3.2主尺度及性能 6

3.2.1 船舶主尺度 6

3.2.2 甲板间高、舷弧及梁拱 6

3.2.3 动力装置 7

3.2.4 航速 8

3.2.5 续航力 8

3.2.6 稳性及干舷 8

3.2.7 人员定额 8

3.3 舾装设备 8

3.3.1 锚泊设备 9

3.3.2 系泊设备 9

3.3.3 救生设备 9

3.3.4 桅樯设备 9

3.3.5 消防设备 9

3.4 通风 9

3.5 舱室设备 9

第4章 主尺度确定 10

4.1客观因素及船舶性能对船舶主尺度的制约 10

4.1.1船舶阻力性能对主尺度的制约 10

4.1.2船舶稳性对主尺度的制约 10

4.1.3船舶耐波性对主尺度的制约 11

4.1.4船舶操纵性对主尺度的制约 11

4.2 基于母型船方法的船舶主尺度论证 11

4.2.1母型船主要要素 12

4.2.2基于总布置及阻力性能要求的船舶主尺度论证 12

4.3基于母型船方法的船舶性能校核 15

4.3.1浮性校核 15

4.3.2初稳性校核 18

4.3.3横摇周期估算 18

4.3.4快速性校核 18

4.3.5推进效率估算 20

4.3.6伴流分数估算 20

4.3.7推力减额估算 20

4.3.8船身效率估算 20

4.3.9相对旋转效率估算 20

4.3.10推进效率及推进功率 20

4.4方案比选 21

第5章 型线设计及静水力计算 24

5.1优良型线的设计要求 24

5.2型线设计的控制要素及其选取 24

5.2.1棱形系数的选取 25

5.2.2浮心纵向位置的选取 25

5.2.3首尾端形状的选取 26

5.3母型船建模及其型线改造 27

5.3.1母型船建模及仿射变换 27

5.3.2横剖面面积曲线改造 27

5.3.3船舶型线和静水力曲线图 28

第6章 总布置设计 32

6.1总体布局的划分 32

6.1.1主船体内船舱的划分 32

6.1.2主甲板 33

6.1.3驾驶甲板 33

6.1.4罗经甲板 34

6.2交通路线布置 34

第7章 螺旋桨图谱法设计 35

7.1螺旋桨桨型 35

7.2有效马力曲线 35

7.3螺旋桨初步设计 36

7.3.1螺旋桨直径的确定 36

7.3.2螺旋桨的推进参数确定 36

7.3.3螺旋桨初步设计结果 37

7.4螺旋桨终结设计 37

7.5空泡校核 40

第8章 完整稳性计算 43

8.1各载况下船舶重量重心位置计算 43

8.2自由液面修正 44

8.3各装载状态下浮态和初稳性计算 45

8.4横摇周期及横摇角计算 46

8.5各载况下的稳性衡准 47

8.5.1初稳性高和静稳性曲线衡准 48

8.5.2最小倾覆力臂计算 48

8.5.3稳性衡准数计算 51

8.5.4全速回转静倾角计算 52

8.5.5完整稳性总结 53

第9章 吨位丈量和干舷校核 54

9.1船舶吨位丈量 54

9.1.1总吨位计算 54

9.1.2净吨位计算 55

9.2.2干舷修正 55

9.2.3最小干舷校核 56

致谢 57

参考文献 58

第1章 绪论

随着世界海洋资源的逐步开发和国际贸易的日益频繁，世界各地都有人类活动的身影。船舶作为海运设备的主要工具，在贸易和资源开发中有着不可替代的作用。各国为了争取海上资源，相继划定专属经济区和20海里毗连区，为的是储备起海洋资源以及培养自身的海洋资源开发技术。这就导致了各国之间可能会因为海上利益而导致摩擦和冲突。此外，随着国际贸日的增加和远海渔业的发展，各国维护海洋权益、抢险救灾和监察执法的任务日益繁重、形势日渐严峻。海监船在维护领海主权方发挥着重要作用。

作为公务执法船的一种，海监船主要用于对管辖海域的巡航监视、海洋权益的维护以及实施救助等。我国海监执法力量由国家海洋局下属的中国海监总队管理，分为国家、省、市、县四级执法队伍。目前，我国各级海监部门拥有执法船艇共400余艘，其中千吨级以上海监船27艘，是我国海洋行政执法的主力。虽然我国海监执法船队初具规模，但相对于我国管辖的近300万平方千米的海域而积，数量仍显不足，吨位仍然较低，性能相对落后，无法满足日益增强的海监执法要求^[1]。

渤海湾为渤海西部海湾，地处河北乐亭大清河口，南至山东省黄河口。渤海湾海底地形大致自南向北，自岸向海倾斜，沉积物主要为细颗粒的粉砂与淤泥。渤海湾中有丰富的石油储藏，其北部是著名的旅游和度假区，西部塘沽是重要港口。渤海湾的气候为暖温带海洋季风气候。渤海湾是我国环渤海经济区的核心地带，随着海洋资源的开发利用活动，渤海的资源和生态环境同时受到较大的破坏。渤海环境质量严重恶化，表现于海岸带污染明显，污染范围扩大，生态系统弱化，生态环境退化，赤潮，富营养化等。渤海环境状况已经引起政府和研究机构的关注。对其环境质量已经开展了大量的研究工作，诸如生态系统、环境参数、赤潮、富营养化等。

渤海海域监察执法的难度在于，我国海监船、渔政船大多是上世纪70年代建造，船龄过高、设备老化严重，不适合当前渤海海域的基本情况^[1]；随着船舶工业和海洋工程装备的日益发展，渔船也逐渐优化，海洋资源开发逐渐向深海发展，目前的海监船难以适应如此繁重的任务；此外，现有近海执法船在性能上也较为落后，航速慢、设备缺乏、武器装备短缺，难以应对紧急情况和海上原油泄漏等安全事故，亟待更新换代，以适应当前近海执法的新形势、新任务。

200吨级高速单体海监船设计着眼于渤海海域海清平稳而海洋污染严重、监察执法难度大的特点，具有巡航速度高、续航力和自持力强的优点，特别适合近海执法检查。本船设计航速高，能够在突发案件中迅速出动，抵达事发现场；本船设有医疗室、指挥室，有能力应对海上安全事故，在大型救援船到来之前迅速控制安全事故现场，降低人员和财产损失。本船为钢铝混合高速单体船型，结构强度高而船体轻盈，能够应对追堵、碰撞等低烈度对抗；本船双机双桨推进，具有良好的快速性、耐波性，能够适应渤海海清，有效避免高速船普遍具有的低纵向稳定性的缺点。此外，本船外形庄重，整体和谐、美观，布局合理，且具有标准化船型，可使船舶的前期建造和后期维修成木大大降低，节约政府开支。高速船本身具有的绿色环保、低能耗的特点也使本船具备了新型船舶的特点。

综上所述，200吨级高速单体海监船具有广泛的前景和高效节能的船型设计符合当前近海执法和节能减排的要求。

第2章 设计任务书分析

本章简述本船的设计目标、需完成的设计工作以及方案设计需满足的技术指标。

2.1设计目标

设计任务书指出，设计船为中国海监指挥公务艇，用于渤海海洋监察执法等任务，应外形庄重，整体和谐、美观，布局合理。

设计船为钢铝混合高速单体船，具备良好的快速性、耐波性，采用双机双浆推进。

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