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三体巡视舰概念设计研究

作　者: 谭美
导　师: 李平
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 三体船概念设计总布置总体性能结构设计
分类号: U674.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

巡视舰主要针对我国近海环境特点,用于近巡逻执法的海监船舶。要求在舰上配备直升机起降平台及其其机库,将航行距离远和飞机快速优点结合起来。具备在6级海况下执行任务,8级海况安全航行的性能,对航速、耐波性能、续航力及自持力有较高要求。三体船型能较好地解决巡视舰的技术性能要求,是由1瘦长中体和2侧体组成的新船型,通过连接桥横向连接,综合航行性能比常规船型优势明显。目前世界各国正加紧三体船型研发,国外最具代表性的国家是英国、美国和澳大利亚。国内在20世纪90年代开始对三体船型重点研究,主要集中在船型及水动力方面,基本掌握了三体船型阻力计算方法、波浪中运动特性以及船体结构强度等问题,但目前还未有三体实船建造。本文在前人研究的基础上,以一艘1000吨级三体巡视舰船作为研究对象,完成概念设计阶段内容,主要工作如下：1.概念探索研究,其重点是巡视舰系统选型问题、包括3种(单体、双体、三体)船型论证和主尺度确定,核心是巡视舰的工作海域、使命任务和主要技术指标。2.总布置设计研究,按照水面舰船总布置设计常规方法,确定全舰总体布局、重量重心控制、液舱布置设计、舱室布置设计和舰面设备布置设计,并给出相应的总布置图。3.总体性能分析,主要研究了三体船兴波阻力特性、完整稳性横准和横摇性能分析,初步论证了三体船的快速性能、稳性和适航性能。4.结构初步设计,研究了三体船结构力学特点,确定典型剖面形式。参考劳氏三体船规范,完成了波浪载荷计算和总强度校核。5.战术技术任务书设计,总结三体巡视舰概念设计过程,以任务书的形式给出船型的最终概念方案。在这种背景下,本文对三体巡视舰船概念设计方法进行了较全面的探索研究,给出最终战术技术任务书,具有一定的实用价值,对三体船总体设计技术研究有理论意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第1章绪论  12-18
  1.1 高性能船舶发展概况  12
  1.2 三体船型特征及性能概述  12-13
  1.3 三体船型国内外研究现状  13-15
  1.4 舰船概念设计方法概述  15-17
  1.5 论文的主要工作  17-18
第2章三体巡视舰概念探索研究  18-36
  2.1 使命任务分析  18-21
    2.1.1 巡视海域分析  18-19
    2.1.2 作战使命分析  19
    2.1.3 技术性能需求分析  19-20
    2.1.4 主要技术指标要求  20-21
  2.2 船型选择探索  21-23
    2.2.1 运输系数船型选择理论  21-22
    2.2.2 三种船型对比分析  22-23
  2.3 船型综合评估研究  23-27
    2.3.1 层次分析法  23-25
    2.3.2 船型评估结果  25-27
  2.4 推进系统选型研究  27-29
    2.4.1 推进系统技术指标  27
    2.4.2 推进系统选型  27-29
  2.5 动力系统选型研究  29-32
    2.5.1 轴系推进与电力推进对比分析  29-30
    2.5.2 主机选型  30-31
    2.5.3 辅机选型  31-32
    2.5.4 减速齿轮箱选型  32
  2.6 电子信息系统探索研究  32-34
    2.6.1 通信系统初步探索  32-33
    2.6.2 导航系统初步探索  33
    2.6.3 其它系统  33-34
  2.8 主尺度确定及型线设计  34-35
  2.9 本章小结  35-36
第3章三体巡视舰总布置设计研究  36-51
  3.1 总布置设计方法研究  36-37
  3.2 总体布局研究  37-40
    3.2.1 建筑型式  37-39
    3.2.2 主船体舱室区划  39-40
  3.3 重量重心控制  40-43
    3.3.1 重量重心估算  40-42
    3.3.2 静水力计算  42-43
  3.4 液舱布置设计  43-46
    3.4.1 液舱布置内容和方法研究  43-44
    3.4.2 液舱布置图  44
    3.4.3 油水储备量计算  44-46
    3.4.4 液舱舱容校核  46
  3.5 舱室布置设计  46-50
    3.5.1 舱室分类概述  46
    3.5.2 机舱区域布置设计  46-49
    3.5.3 生活居住区域布置设计  49-50
  3.6 舰面设备布置设计  50
  3.7 本章小结  50-51
第4章三体巡视舰总体性能分析  51-65
  4.1 概述  51
  4.2 阻力估算  51-55
    4.2.1 兴波阻力计算方法研究  51
    4.2.2 基于Noblesse新细长船理论的兴波阻力计算  51-54
    4.2.3 粘性阻力计算  54-55
    4.2.4 总阻力计算  55
  4.3 快速性预报  55-56
    4.3.1 喷水推进概述  55-56
    4.3.2 设计航速估算  56
  4.4 完整稳性分析  56-59
    4.4.1 初稳性计算  56-57
    4.4.2 大倾角稳性计算  57-58
    4.4.3 完整状态下稳性衡准  58-59
  4.5 横摇性能分析  59-64
  4.6 本章小结  64-65
第5章三体巡视舰结构初步设计  65-83
  5.1 概述  65
  5.2 主体典型剖面形式  65-68
    5.2.1 主甲板板架  65
    5.2.2 舷侧板架  65
    5.2.3 外底板架  65
    5.2.4 内底板架  65
    5.2.5 横舱壁板架  65-66
    5.2.6 典型剖面确定  66-68
  5.3 船体梁载荷计算  68-73
    5.3.1 垂向波浪弯矩计算  68-70
    5.3.2 静水弯矩计算  70
    5.3.3 水平波浪弯矩计算  70-71
    5.3.4 纵向扭矩计算  71-72
    5.3.5 垂向波浪剪力计算  72-73
    5.3.6 静水剪力计算  73
    5.3.7 船体梁纵向总载荷  73
  5.4 连接桥载荷计算  73-75
    5.4.1 横向分离弯矩计算  73-74
    5.4.2 横向分离剪力计算  74-75
    5.4.3 横向扭矩计算  75
  5.5 中体规范校核  75-79
    5.5.1 中体弯曲强度校核  75-77
    5.5.2 中体剪切强度校核  77
    5.5.3 中体最小惯性矩校核  77
    5.5.4 中体最小剖面模数校核  77
    5.5.5 中体强度校核结果  77-79
  5.6 连接桥规范校核  79-82
    5.6.1 连接桥规范校核原理  79-80
    5.6.2 连接桥强度校核结果  80-82
  5.7 本章小结  82-83
第6章三体巡视舰战术技术任务书  83-89
  6.1 总体  83-84
    6.1.1 用途  83
    6.1.2 航区  83
    6.1.3 规则和规范  83
    6.1.4 主要技术性能指标  83-84
  6.2 结构  84-85
    6.2.1 主船体结构  84-85
    6.2.2 上层建筑结构  85
  6.3 主推进装置  85-86
    6.3.1 推进系统的基本组成  85
    6.3.2 动力保障系统及设备  85-86
    6.3.3 机舱自动化  86
  6.4 舰船系统  86-87
    6.4.1 空调系统  86-87
    6.4.2 通风系统  87
    6.4.3 对内外水消防系统  87
    6.4.4 舱底水系统  87
    6.4.5 压载水系统  87
    6.4.6 日用淡水及海水系统  87
    6.4.7 生活污水收集处理系统  87
    6.4.8 冷藏系统  87
  6.5 电气系统  87-88
    6.5.1 线制和电制  87-88
    6.5.2 电站  88
    6.5.3 配电系统  88
  6.6 本章小结  88-89
结论  89-90
参考文献  90-92
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  92-93
致谢  93

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