三体巡视舰概念设计研究

论文摘要

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。

论文目录

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