26米海巡艇技术设计总体方案及第二部分.docx

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26米海巡艇技术设计总体方案及第二部分

26米海巡艇技术设计

（总体方案及第二部分）

专业：

船舶与海洋工程

学生姓名：

王晓开

指导教师：

李奇豪

重庆交通大学航海学院

前言

船舶设计是一门综合性的科学技术，必须从港、航、船整个系统着眼，不能只考虑单船的技术经济性，而要使整个系统的经济效益好。

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。

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。

这次的毕业设计主要工作：

船舶设计阶段中的初步设计

初步设计是按设计技术任务书进行的，是船舶设计的主要阶段。

在这个阶段里，要确定与船舶技术经济性能关系最大的一些项目，如船的主尺度和排水量、船体型线、建筑型式及总布置、结构设计，主辅机及主要装置系统等等。

同时要进行船舶主要性能计算，绘制型线图、总布置图、中剖面图结构图等主要图纸，编制出全船说明书和材料设备清单。

这个阶段所提供的各项技术文件应能表明船的总体性能，应能据此判断设计船在技术上及经济上的合理性、可靠性及满足任务书各项要求的程度，并作为审批的依据。

这次设计的题目为26米海巡艇设计技术。

主要是航行于长江三峡库区及其支流，主要航区为B、C级航区及J2级航段用于库区及其支流上的海事巡逻工作的海巡艇，船东为重庆港航局。

海巡艇主要职责为：

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。

因此设计的海巡艇属于公务船，代表着政府和城市的形象。

根据调研资料可知，现役海巡艇作业任务仅仅满足于单纯地在库区航道巡航和水上搜救，而且外观造型上差强人意。

此次26米海巡艇设计技术在保留优点的基础上增加了一些其他的功能，更符合环境要求。

比如对水域上明显的漂浮物和垃圾要有一定的处理能力，三峡库区中有着许多旅游景点，吸引着大量的中外游客，环境的整洁关系到整体形象。

因此在设计过程中主要考虑其安全性和工作效率，兼顾经济性，由于航区为旅游景区，因此在此基础上让海巡艇尽可能的美观。

不可拘泥于老样式。

另外海巡艇对出现海水事故的船舶要有一定的救援能力以保证库区顺利通航，对库区的水文气象等等重要信息也要有一定收集处理能力等等。

因此上层建筑相比现役的海巡艇将会比较复杂。

设计目的:

通过实践26米海巡艇设计技术，了解船舶设计的内容和步骤，并将再熟悉在学校学习的有关设计方面的专业书籍，能够将这些参考书有机的联系结合起来，加以综合运用，同时了解国内外先进的海巡艇建造技术，对船舶设计有进一步更深刻的认识，掌握船舶设计的任务，组成与设计要求；能够制定设计布置、设计步骤，进行设计的相关计算；会编写船体说明书和计算书；

设计指导思想

（1）认真贯彻国家的技术政策；

（2）熟悉并遵守各项规范和公约；

（3）认真做好调查研究；

（4）注重在借鉴与继承的基础上创新；

（7）采用逐步近似的方法，逐步深化，最终使设计结果接近最佳组合。

设计的海巡艇应达到以下基本要求：

适用、经济、安全可靠、上层建筑人性化、更加利于行政管理

本设计应解决的主要问题

（1）明确相关政策及设计规范

（2）熟悉原始资料及对海巡艇特点进行分析

（3）确定主尺度

（4）型线的设计

（5）静水力曲线的绘制

（6）总布置图的绘制

（7）干舷计算,锚设备及系泊设备计算

（8）编写计算书

（9）海巡艇的设备明细

摘要

本文主要讲述26米海巡艇技术设计总体方案及第二部分。

内容包括任务书分析，船型和主要要素的确定，型线图，总布置图，静水力计算以及静水力曲线图，干舷计算书，锚泊设备和系泊设备计算书。

整个设计过程以满足设计任务书和内河法规的要求，提高船舶性能及经济性为中心。

确保设计的船具有良好的稳性，改善设计船的外观，使其满足基本航行性能的同时还具有一定得美感。

设计船的主要数据如下：

总长26m,两柱间长LPP=21.70m,设计水线长型宽B=5.10m,型深D=1.9m,吃水T=1.00m,浮心纵向位置XB=-0.587m方形系数CB=0.51水线面系数CW=0.831。

关键词：

海巡艇，方案，设计

设计者王晓开

2010-5-29重庆交通大学

ABSTRACT

Thisarticle’smaindescribesthetechnicaldesignof26metersofpatrolboatsandthesecondpartoftheoverallprogram.Includesmissionstatementanalysis,ship,andthedeterminationofthemainelements,profilemap,generalarrangement,thehydrauliccalculationofstaticandhydrostaticcurves,freeboardcalculation,mooringequipmentandmooringequipmentcalculations.Theentiredesignprocesstomeetthedesignplanandtheriverandregulatoryrequirements,improveperformanceandeconomyoftheshipasthecenter.Ensurethatthedesignoftheboathasgoodstability,improvethedesignoftheship'sappearancetomeetthebasicnavigationperformancewasalsoacertainaesthetic.

Designoftheship'smaindataareasfollows:

totallengthof26m,betweenthetwocolumnslongLPP=21.70m,widthofthedesignwaterlinelengthtypeB=5.10m,moldeddepthD=1.9m,draftT=1.00m,thelongitudinalcenterofbuoyancylocationofXB=-0.587msquarecoefficientofCB=0.51waterlinesurfacecoefficientCW=0.831.

Designer：

WangXiaoKai

Atjiaotonguniversityon31.May2010

第1章绪论

1.1概述

本次毕业设计的课题是26米海巡艇技术设计总体方案及第二部分.

本次设计分为三个阶段——前期准备阶段、自主设计阶段和局部设计阶段：

文献综述、外文翻译、开题报告、船舶主要要素估算、型线设计、总布置设计、静水力计算以及静水力曲线图，干舷计算书，锚泊设备和系泊设备计算书。

第一阶段包括文献综述、外文翻译、开题报告三部分内容；

第二阶段包括船舶主要要素估算、型线设计、总布置设计三部分内容；

第三阶段包括干舷计算书，锚泊设备和系泊设备计算书三部分内容。

1.2设计背景说明

重庆作为西部唯一的直辖市，要建设长江中上游乃至西部政治经济中心，就要努力发展长江航运业（无论是内河运输还是海洋运输）。

重庆长江航运的主要瓶颈是川江航道的狭窄和崎岖以及水流湍急航段比较多（特别是三峡航道），由于三峡库区的重要性，特别是四期蓄水之后，水域更为宽广，航行条件得到进一步的改善，库区的航运业也随之迎来了一个小春天，因此新船的作业任务不再是单纯的在库区航道巡航和水上搜救，新船必须具备一些其他的功能，比如对水域上明显的漂浮物和垃圾要有一定的处理能力，对出现海水事故的船舶要有一定的救援能力以保证库区顺利通航，对库区的水文气象等等重要信息也要有一定收集处理能力等等。

为此上层建筑方面为了保证设计船拥有更多的功能也使船员的作业环境得到进一步的改善，因此上层建筑相比现役的海巡艇将会比较豪华，为了保证新船满足稳性的需求，型宽也会相应的增加。

简言之：

所设计新船是航速高，马力足，功能、环境、配置豪华的新型海事巡逻艇。

1.3设计任务书

1.3.1航区,用途,船型与船级

航区：

设计船主要是航行于长江三峡库区及其支流，主要航区为B、C级航区及J2级航段。

用途：

设计船用于库区及其支流上的海事巡逻工作

船型：

本船采用全钢制结构，柴油机推进。

V形尖首、方尾快艇线形。

船级：

本船按CCS的相关的规范及规则进行设计，稳性及干舷满足中国船级社《钢质内河船舶入级规范》（2009）及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）设计的要求。

1.3.2总体性能

（1）主尺度

总长：

26m设计水线长：

22.40m

垂线间长：

21.70m型宽：

5.10m

型深：

1.90m　　　　吃水：

1.00m

（2）航速

设计航速约为20km/h。

（3）稳性及干舷

稳性及干舷满足中国船级社《钢质内河船舶入级规范》（2009）及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）设计的要求。

1.4任务书分析

根据设计任务书要求，可知本船的设计特点：

（1）实用性与时尚性兼顾。

本船为商务旅游用，海巡艇的船型既满足航速、等航行实用方面的要求，也符合树立国家水上执法威严的要求。

（2）安全性。

本船为海巡艇，对稳性要求高，安全性为设计首要考虑因素。

1.5设计方法

本船主要根据母型船型线资料采用母型船改造法设计型线图、总布置图，由此再对静水力曲线设计及总布置图设计及绘制。

主船体结构设计及干舷计算主要参照船舶检验及规范要求进行设计计算。

1.6设计流程图

设计流程图如下图所示。

第2章主要要素的估算

2.1概述

针对于26米海巡艇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。

设计船受尺度限制，设计时要考虑五点：

海巡艇一般具有体积小，但功能齐全等特性，设计时满足空间大小和功能要求；

以重量与浮力的平衡为基准，满足船舶浮态调整的需要，；

满足有关规对海巡艇技术性能的要求，如：

快结构、稳性、强度等；

满足限制海巡艇的港航条件，例如吃水限制、航道中桥梁的净空高度限制；

满足舱室的要求和舱室所需的甲板面积以及实际建造过程中的技术可行性；

2.2调研情况概述

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：

●为了方便靠泊，几乎所用的海巡艇都采用V形尖首；

●为了提高螺旋桨的推荐效率，大多数船舶都采用隧道尾；

设计船主要是航行于长江三峡库区及其支流，主要航区为B、C级航区及J2级航段用于库区及其支流上的海事巡逻工作的海巡艇，船东为重庆港航局。

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。

因此设计的海巡艇属于公务船，代表着政府和城市的形象，

另外，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。

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，设计船航速比较高，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。

2.3主要要素的分析

（1）船长和型宽。

船长已给定。

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。

但是如果盲目加长型深，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，海巡艇主要注重其安全性和性能，型宽的选取是海巡艇设计的重点，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，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。

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）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。

（3）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；

（4）船舶内部构造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；

（5）航区对于船舶设计的影响海巡艇的作业任务不再是单纯的在库区航道巡航和水上搜救，也必须具备一些其他的功能，比如对水域上明显的漂浮物和垃圾要有一定的处理能力，三峡库区中有着许多旅游景点，吸引着大量的中外游客，环境的整洁关系到整体形象。

因此在设计过程中主要考虑其安全性和工作效率，兼顾经济性，由于航区为旅游景区，因此在此基础上让海巡艇尽可能的美观。

不可拘泥于老样式。

另外海巡艇对出现海水事故的船舶要有一定的救援能力以保证库区顺利通航，对库区的水文气象等等重要信息也要有一定收集处理能力等等。

因此上层建筑相比现役的海巡艇将会比较豪华，为了保证新船满足稳性的需求，型宽也会相应的增加。

船长以速度考虑为大前提，同时也要对舱室的划分的合理性和船员的生活工作环境改善出发；

型深方面则主要是从保证推进效率和吃水限制等方面综合考虑；

船宽则作为主尺度选取的重点，要在考虑到船舶性能的基础上从总布置、浮力、稳性等等各个方面考综合虑以确保设计船的工作性能；

2.4主要要素确定步骤

1、船长已知

=26m

2．舱室划分

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。

（1）．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0.05～0.1L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，并照规范防撞舱壁的高度将至首升高甲板。

将其设置在距首垂线2.6米处，故艏尖舱的总长度为5.5米。

（2）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2.7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。

（3）机舱：

根据设计任务书和开题报告，新船在功能及航速上较母型船将有一定的提升，为了让机舱中的布置方便合理，机舱适当的调整取6米。

（4）燃油舱:

根据母型仍将船燃油舱布置在新船的中前的位置，根据上述内容及开题报告新船的主机将比母型船的主机会有更高的输出功率，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，现先取2米。

（5）．压载舱：

压载舱用于调整船舶的浮态，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。

和母型船相比，新船在主尺度上相对较大，结合新船的实际情况压载舱1.5米。

（6）．空舱:

参照母型船以及新船舱室布置的需要，空舱在布置的地位上和母型船没有变化，只是为了满足新船的要求，将其尺度做了适当的修改。

3船宽B的估算

居住舱根据规范和结合实际情况，还有就是工作人员的居住环境要尽量做到适宜居住，我们已知设计新船主要考虑安全和工作效率，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，我们通过反复推敲决定选择一个合适的船宽以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。

室外通道和两个居住舱之间的过道取0.8m.则取船宽B＝5.1m，这样更能使我们的工作人员由较好的工作环境，有利于工作效率的提高。

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：

L×B×d（m）

主机配置

长宽比L/B

海巡艇

7.5×2.22×1.26

雅马哈柴油机

3.38

渝海巡0802

2009-09

23.69×5.0×1.8

TBD226B（110X2KW）

4.72

渝海巡1111

2006-07-07

7.5×2.22×1.26

3.39

渝海巡1101

2009-01

23.69×5.0×1.8

TBD226B（110X2KW）

4.72

渝海巡2001

2008-05-04

10.5×3.0×1.38

ME270STIL86.4×2KW

3.43

渝海巡1301

2009-03

11.1×2.6×1.25

TBD226B-C115KW

4.29

渝海巡2311

2006-06-26

7.5×2.22×1.26

3.38

渝海巡0403

11.1×2.6×1.25

TBD226B-C115KW

4.29

渝海巡0311

2006-03-01

7.5×2.22×1.26

水星舷内外机

3.38

25米多用艇

2009-12

23.69×5.0×1.8

TBD226B（110X2KW）

4.74

渝海巡2211

2007

11.3×2.2×0.75

5.14

海巡艇

16.2×3.6×1.81

4.5

渝海巡1011

2006-04-17

7.5×2.22×1.26

3.38

渝海巡2411

2006-06-29

7.5×2.22×1.26

水星舷内外机

3.38

渝海巡0901

2009-04

11.1×2.6×1.25

TBD226B-C115KW

4.29

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2.2m，宽为1.8m。

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B＝5.10m。

4、吃水

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深度的限制。

因此由三峡库区航区水域情况取吃水T=1.00m。

5、型深

的估算

船深对强度、干舷、舱室容积及大倾角稳性影响较大。

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,海巡艇应具有适当的干舷，而且根据嘉陵江航区的具体情况可知为了更好的发挥海巡艇的工作效率干舷不能过大，要尽可能的小一点，同时也要满足《内河船舶设计手册》中最小干舷的要求，故取型深

＝1.9m即船深=1.9m。

6、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/

=0.3673〉0.3，所以压力山大公式不适合本船的计算。

根据《船舶设计手册》中参考数据，故选取方形系数为0.51

7、排水量

的估算

由方形系数的公式可以推导出型排水体积的计算公式：

▽=LBT*C

=26*5.4*1*0.59=82.84

，则估算出排水量△=▽*1.01=83.64t

8.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

＝26.00m吃水

＝1.00m

总宽

＝5.1m方形系数

＝0.51

型深

＝1.90m排水量

＝83.64t

第3章型线设计

3.1概述

船体型线是船舶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。

型线设计的好坏直