500吨级高速单体海监船设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

设计一艘500吨级高速单体海监船，本艇为钢铝混合高速单体船型，具有良好的快速性、耐波性，双机双桨推进。用于渤海、黄海沿海水域海洋监察执法等任务。本船主要用于海事，海监，公安边防等部门的公务艇，主要担负的职责包括：海上交通监管，海难搜索与救助，执法巡逻等。

海洋是人类生存与发展的重要战略空间，随着国家沿海岛屿主权争端的日益增多，围绕海洋权益的斗争日趋激烈，我国主张管辖海域中有一半面积与周边国家存在争议，周边国家对我国海洋资源的掠夺日益加剧，迫切需要进一步加强海上维权执法力量，有理有利有效有节地维护我国海洋权益。海监船承担海域的巡航监视，监督检查海域使用、无居民海岛合法使用、海洋工程、海洋倾废等海上活动。承担起中国管辖海域的维权执法任务，履行国家赋予中国海监维权执法巡航的职能。我国海监的任务繁重，对优秀海监船的需求很大，因此，设计一艘海监船是很有必要的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计目标

本艇为中国海监指挥公务艇，用于渤海、黄海沿海水域海洋监察执法等任务，外形庄重，整体和谐、美观，布局合理。本船入中国船级社船级，可参考的规范有：《钢质海船入级与建造规范》、《国内航行海船建造规范》、《国内航行海船法定检验技术规则》、《海船信号设备规范》、《海船救生设备规范》等。

海监执法船要执行任务，需配置必要的执法取证设备，用于威慑和打击侵权船只和行为，调查取证等。本船为钢铝混合高速单体船型，具有良好的快速性、耐波性，双机双桨推进，通常采用较大的前倾和首部外飘结合方尾轮廓线，又因采用了较大的船长和长宽比，带来一种威武和速度感的效果。

本船设计定员36人，船员8人，设贵宾室、指挥室、会议室、船员室、医务/医疗室。满载试果。航速度为32节，巡航航速为24节；在额定人员编制下，自持力为7昼夜；在巡航航速条件下续航力不少于500海里。本船代表公务执法机构的形象，外观布置注重造型威严庄重流畅，内部舱室注重合理性和实用性统一。

2.2任务书分析

本船主要用于在中国领海，毗连区进行巡航执法，对海上违法行为做出快速反映，决定了本船需要在极端海况下也要出海执行任务，要求本船船体结构要有较好强度和刚度，以及较强的抗风浪能力。总纵强度和局部强度满足规范相应要求，船体型线尖瘦。本船必须要长时间的还上执勤，不能随时靠岸补给。还要考虑到一些突发情况，本船需要有一定的续航力。本船由于执行任务的需要，其航行范围通常遍布执勤范围的每一个角落，不能同商船一样只选择航行在安全的水域。良好的操纵性是必须的。

为了保护船员及执法人员的生命健康，提高居住的舒适性，海监船内装一般采用新型的绝缘和装饰材料。同时参照客船相关要求增设救生设备，设置固定式CO2灭火系统，极大地提高了船员及执法人员外出航行时的安全。为了保护海洋环境，同时满足海上防污要求，设置生活污水处理系统和油污水处理系统，使得生活污水和油污水不直接排至海上。

由于本船的航线随着任务需求的改变而不固定，可以牺牲一点航向稳定性来提高本船的变速变向能力。航行海域海况多变决定了本船航行过程中的漂浮状态会发生剧烈变化，所以要求推进装置要能在一定的摇摆角度下正常工作。由于执行任务的需要，其航行范围通常遍布执勤范围的每一个角落，不能同商船一样只选择航行在安全的水域。良好的操纵性是必须的。由于本船的航线随着任务需求的改变而不固定，可以牺牲一点航向稳定性来提高本船的变速变向能力。

2.3设计工作内容

完成下列图纸

（1）船舶型线图

（2）船舶总布置图

（3）静水力曲线图

（4）邦戎曲线图

完成下列计算文件与说明书

（1）设计任务书分析

（2）船舶主尺度与船型系数的选择说明

（3）船舶型线设计说明

（4）船舶总布置设计概述

（5）舾装、消防、救生设备配备的详细说明

（6）船舶稳性计算书

（7）阻力及速率计算书（包括桨的主要要素确定）

（8）船舶干舷计算

2.4技术路线：

首先分析任务书，寻找海监船设计有别于其他类型船舶设计的各项限制条件和设计特点，并对各项船舶参数进行论证画出布置草图，确定最小船长、船宽、型深、吃水等主尺度；

依次变化船长，船宽和吃水，得到多组主尺度，接着初步校核快速性、稳性、耐波性等船舶性能是否满足规范要求，进行方案比选，确定主尺度；

然后利用母型船和参考船资料设计出型线图，并进行静水力的计算绘制各项曲线；进行设计船的快速性校核，完成螺旋桨主要要素的确定；

再接着依据相关法规与规范要求，对船体进行总布置设计，进行各项设备配备的选择，调整浮态，完成总布置；

最后依据法规要求，进行完整稳性干舷等的计算和校核。

（1） 设计任务书分析

本船为海监执法公务船，代表国家行使行政执法权，航行于我国南海海域。必须具有良好的操纵性、耐波性，外观威严、庄重，体现我国执法船形象。本船设计紧跟时代潮流，围绕高性能、安全、舒适及节能的主题进行设计。

（2）船舶主尺度与船型系数的选择

在绘制完总布置草图后，确定布置所需的最小主尺度，在此基础上对主尺度进行依次变化，得到大量组主尺度方案，对每个尺度的方案进行性能校核，去掉不符合要求的方案，再对阻力性能进行排序，得到阻力最优的方案。

対船长的选择，通常更多从阻力的角度考虑，采用较大的船长，以获得较大的长宽比、较小的方型系数和合理的傅氏数，尤其避免傅氏数处于阻力峰区，从而控制推进主机总功率，提高经济性。

（3）船舶型线设计

按母型船改造，型线要素包括：横剖面面积曲线、设计水线、横剖面的形状、中纵剖面的形状等。型线图绘制基本完成后，要进行静水力计算，核对各种参数是否满足设计要求，然后根据静水力计算结果和设计要求进行型线修改，直到满足设计要求。这是一个反复和渐近的过程。

海监执法船通常采用较大的前倾和首部外飘结合方尾轮廓线，又因采用了较大的船长和长宽比，带来一种威武和速度感的效果。対小型海监船，采用圆舭艇型线可获得较好的阻力性能，但适航性较V型艇型线稍差，采用由圆舭向尾部过渡到折角型线可兼顾阻力性能和适航性。

需要满足总布置的要求，与总体不布置的甲板地位吻合，船舱尺寸，形状大小，机舱和设备的布置等，特别强调，线型设计中，一定要考虑主机的安放、轴线角度的控制，浮态，纵倾调整等。考虑了船体结构的合理性，构造性，简易，尽量减少不可展曲面，施工，坞修方便等等。

（4）船舶总布置设计

总布置的原则要求是：使用性，航海性，舒适性，合理性，可达性，实用性。特别是交通路线的合理设计。

（5）船舶稳性计算书

根据型船，初估设计船重心高，根据工程船舶横摇周期计算公式，估算横摇周期。利用稳性横截曲线，根据装载情况下的排水量及重心高度，由公式计算不同横倾角下的静稳性臂，绘制该装载情况下的静稳性曲线，将静稳性曲线积分得到动稳性图。

（6）阻力及速率计算（包括桨的主要要素确定）

根据主尺度、船型系数、排水量，估算船舶阻力。阻力估算方法按照模型试验结果修正到设计船。估算高速船的推进因子根据航速要求，选定主机及齿轮箱。或者按照给定的主机，计算可达到的航速。用图谱法设计螺旋桨。

（7）最小干舷计算

按照相关的法规的要求进行计算，本船各季节、区域干舷和船首高度符合中华人民共和国船舶检验局《船舶与海上设施法定检验规则国内航行海船法定检验技术规则》中对B型船舶的要求。

3. 研究计划与安排

第1周：通过调研，收集资料，对毕业设计内容进行思考，撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务，提交开题报告。

第2-3周：阅读文献，分析优化论证、确定船舶主要要素，绘制布置草图，提交尺度确定阶段报告及图纸。

第4-6周：设计与绘制型线图, 完成静力学计算、绘制静水力曲线图、邦金曲线图，提交型线阶段报告及图纸。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]赵连恩，高性能船水动力原理与设计

[2]李国佩，中速船艇的设计，中国造船，1991

[3]仇道良，高速圆舭排水艇的船型设计，中国造船，1991