摘 要

首先，本文在充分调研的基础上完成了调研报告和任务书分析；然后，通过学习《游艇设计原理》，初步提出了帆船游艇总体设计方法，包括主尺度确定、型线设计、总布置设计、帆装设计等的方法，从而初步设计出满足要求的帆船方案；接着进行帆船设计方案的校核，我在老师和同学的帮助下学习了 star-ccm船舶建模软件和ctjs 静水力计算程序，通过ctjs计算程序完成了型线设计和静水力计算；最后按照法规进行了稳性计算，并且通过star-ccm船舶建模软件校核快速性。

本文结构安排如下：

第 1 章主要是分析了国内外研究的现状，介绍本毕业设计的目标和意义，简述了设计的基本内容以及设计中应解决的问题，确定了初步的设计思路。

第 2 章对任务书进行了简要的分析，指出了本船的航区、设计用途以及设计要点，明确了设计中应该遵守的规范。

第 3 章先对系列优秀船型进行了分析与总结，然后初步确定了主尺度，之后估算了排水量，对重量进行了初步校核， 对初稳性、快速性和横摇周期进行了估算，最后初步确定方案和总布置草图。

第 4 章根据母型船横剖面面积曲线及相关船型参数，，分析了尖舭型横剖面的形状及特征参数， 总结了型线几何形状特征，采用母型船改造法来得到设计船的横剖面面积曲线，然后进行型线图设绘。接着应用 ctjs 程序进行静水力计算，绘制静水力曲线和稳性横截曲线。

第 5 章介绍了舱室划分及船舶设备的布置，确定了帆面积、帆各项尺度和帆装定位，对桅杆和索具以及鳍板进行了设计，最后选定了桅杆和索具的规格。

第 6 章按照《郑和宝船航速分析》对设计船进行了稳性校核。

第 7 章运用star-ccm建模软件进行了快速性校核。

关键词：帆船游艇；总体设计 ；稳性计算

Abstract

Firstly, this paper completed the research report and task book analysis on the basis of sufficient research. Then, by studying the principle of yacht design, the overall design method of sailing yacht was preliminarily proposed, including main scale determination, profile design and general layout design. The method of sail design, etc., to initially design a sailing plan that meets the requirements; then, to check the design of the sailing design, I learned the star-ccm ship modeling software and the ctjs hydrostatic calculation program with the help of teachers and classmates. The line design and hydrostatic calculation were completed by the ctjs calculation program; finally, the stability calculation was carried out according to the regulations, and the rapidity was checked by the star-ccm ship modeling software.

The structure of this paper is organized as follows:

Chapter 1 analyzes the research status at home and abroad, introduces the goals and significance of the design, outlines the basic content of the design and the problems that should be solved in the design, and determines the preliminary design ideas.

Chapter 2 provides a brief analysis of the mission statement, pointing out the ship's navigation area, design uses, and design points, and clarifying the specifications that should be followed in the design.

Chapter 3 first analyzes and summarizes the series of excellent ship types, then preliminarily determines the main scale, then estimates the displacement, and initially checks the weight, and estimates the initial stability, rapidity and roll cycle. Finally, Initially determine the plan and the general layout sketch.

Chapter 4 analyzes the shape and characteristic parameters of the pointed cross section according to the cross-sectional area curve of the mother ship and the relevant ship type parameters, summarizes the geometric characteristics of the profile line, and uses the mother ship modification method to obtain the transverse shape of the design ship. The profile area curve is then plotted on the profile. Then use the ctjs program to perform hydrostatic calculations and plot the hydrostatic curve and the stability cross-section.

Chapter 5 introduces the division of the cabin and the arrangement of the ship's equipment. It determines the sail area, the dimensions of the sails and the positioning of the sails. The masts and rigging and fins are designed. Finally, the specifications of the masts and rigging are selected.

In Chapter 6, the design ship was checked for stability according to the Zheng He Bao Ship Speed ​​Analysis.

Chapter 7 uses the star-ccm modeling software for rapid verification.

Key Words: sailing yacht; overall design; stability calculation

目录

第一章 绪论 1

1.1帆船游艇概述 1

1.1.1帆船游艇及其分类 1

1.1.2中西式帆艇的异同点 1

1.1.3 国内外帆船研究现状 2

1.1.3国内外帆艇市场需求 2

1.2 设计目标 2

1.3 设计方案 3

1.3.1 总体设计思路 3

1.3.2本船的设计船型思想 5

1.3.3 设计中应解决的问题 5

第二章 任务书分析 6

2.1 设计对象 6

2.2 航区及用途 6

2.3 设计依据的规范及规则 7

2.4 设计要求 7

第 三 章 方案设计 9

3.1主尺度初步确定依据 9

3.1.1概述 9

3.1.2主尺度初选思路 10

3.1.3实船资料 10

3.3.1船长L确定 11

3.3.2船长Lwl确定 11

3.3.3船宽B的确定 11

3.3.4型深D的确定 11

3.3.5吃水T的确定 12

3.3.6方形系数Cb的确定 12

3.3.7帆面积AS的确定 12

3.4重量校核 13

3.4.1排水量 13

3.4.2 空船重量估算 13

3.4.3 载重量估算 13

3.5 初稳性估算 14

3.5.1 初稳性高 14

3.5.2 横摇周期校核 15

3.6 快速性初步校核 16

3.6.1帆艇阻力 16

3.6.2帆艇推力 16

3.7 确定方案与总布置图草图 16

3.7.1 确定方案 16

3.7.2 总布置图草图 17

第四章 型线设计 19

4.1 概述 19

4.2横剖面面积曲线 19

4.2.1棱形系数CP的选取 20

4.2.2浮心纵向位置XB的选择 21

4.2.3横剖面面积曲线形状的选择 21

4.3型线几何形状特征和参数的选择 22

4.3.1水线面系数 22

4.3.2设计水线首端形状 23

4.3.3半进流角 23

4.3.4首轮廓线 23

4.3.5尾轮廓线 23

4.3.6甲板线 23

4.4型线图设绘 24

4.4.1主尺度改造 24

4.4.2横剖面面积曲线的改造 24

4.4.3母型改造法型值的产生 24

4.5型线图 25

4.5.1横剖线图 25

4.5.2纵剖线图 25

4.5.3半宽水线图 26

4.6应用 ctjs 静水力计算程序进行静水力计算 26

4.7静水力曲线图和稳性横截曲线图 28

第五章 总布置设计 30

5.1 舱室划分、布置及配备原则 30

5.1.1 布置原则 30

5.1.2 游艇舱室划分原则 30

5.2 游艇舱室划分 31

5.2.1 确定肋骨间距 31

5.2.2 水密舱壁的设置 31

5.2.3 舱室划分 31

5.2.4 舱室布置及配备 32

5.2.5 通道的布置 32

5.2.6 舷墙布置 32

5.3 船舶设备的布置 32

5.3.1锚泊和系泊设备 32

5.3.2 救生设备 33

5.3.3 航行信号和通讯设备 33

5.3.4 消防设备 34

5.4舱容要素曲线 34

5.5帆装和索具 36

5.6鳍板设计 37

第六章 稳性计算 39

6.1浮态调整 39

6.1.1满载出港情况下重量及重心计算 39

6.1.2空载到港状态下重量及重心计算 40

6.2各种载况的浮态、初稳性、横摇周期、横摇角计算 41

6.3进水角的计算 42

6.4稳性衡准数 K 计算 43

6.4.1稳性力臂计算 43

6.4.2风压力臂计算 45

6.4.2.3风压计算 50

第7章 快速性分析校核 57

7.1船舶情况简介 57

7.2RHINO（犀牛）和STAB-CCM软件简介 57

7.3水下部分RHINO(犀牛）建模 57

7.4 STAB-CCM软件计算阻力 59

7.5水面上阻力 61

7.6帆艇推力 61

7.7快速性校核结果 62

致谢 64

参考文献 65

附录 66

第一章 绪论

1.1帆船游艇概述

1.1.1帆船游艇及其分类

根据历史记载，以体育和娱乐为主要目的的航海活动最早出现在公元前70年。现代航海及帆船运动等于17世纪初出现在欧洲，已经成为沿海国家和地区最受欢迎的体育，休闲和娱乐活动之一。

其中，龙骨船结构很复杂、价巧、；就多体帆船而言，也更优于前两者。

与，以风帆为动力，象征，纵风帆的刺激感，帆船游艇不仅是游艇，更是帆船。

1.1.2中西式帆艇的异同点

下面，以软帆与硬帆简单扼要描述中西式帆艇的异同点。

1）软帆的特点
　　比较硬帆和软帆，两者各有特点。对于软帆来说，其顺风时效率最高，不过此时它单位面积的效率和硬帆差不多，但是软帆由的优点是重量轻，故软帆的帆面积可以做的极大，因此软帆船顺风时获得的推力可以远远超过硬帆船。
　 然而，在海洋中大部分时间都不可能顺风航行而会面临侧风情况。为了适应从前侧刮过来的风必须使用三角形纵向帆。

因为由于帆面的综合效率较低，西方船的软帆需要非常高的桅杆，而过高的桅杆便会造成桅杆强度不足的问题，因此为了增加桅杆的强度，我们必须在桅杆上安装众多的绳索以弥补桅杆强度不足的问题，因此在观看加勒比海盗时，我们会看到大量的绳索。

2）硬帆的特点

我国传统帆船历来都会使用硬帆，每单位面积的硬翻和软帆相比，硬帆具有更加高的综合效率，位面积上获得的风力比软帆大得多。帆
　 在帆船界有自己的一席之地。
　　中式硬帆的另一个缺点是由于硬帆的特点导致整帆的升降困难，所以其帆面的面积不能过大，否则操作难度太高，而且桅杆高度也不能过大以保证桅杆的强度。

由上可知，鉴于软帆具有显著的特点，本毕业设计主要依据软帆方式设计60feet西式帆艇。

1.1.3 国内外帆船研究现状

船游博纳多集团公司，其生产的帆船已经出口到世界各地。

对于西式帆船，虽然国外已经具有十分成熟的设计理论和制造工艺，但是目前国内专门的游艇设计公司较为缺乏，且设计理念停滞，所以其设计出的帆船游艇也脱离不了中式帆船的束缚，再加上一直遭人诟病的制造工艺和参差不齐的外包质量，导致国内公司生产出的产品很难以和国际厂家相比。

1.1.3国内外帆艇市场需求

从国际市场的角度来看，动力游艇从来都未能将主流市场占据，并逐渐被帆艇取代。且无污染，尤其适合海上航行，从而成为将休闲娱乐和挑战体验完美结合的一种高端生活方式。

通过国内市场来看，帆艇灵活雅致、有趣、极具体验感、富有挑战性、体的特点越来越受到社会富豪及成功人士等的钟爱。因为帆艇极具国际视野，不仅意味着财富地位，更代表着品味、博击和懂得生活享受，因此成为富豪衡量财力的新标签。

目前，经过多达三个多世纪的发展，市场的经济重心已经到世界第六的水平，但其总体生活水平还是远远低于欧美发达国家。且由于我国的生活方式和消费文化等和欧美等发达国家有异，所以截至目前我国帆船游艇产业仍然在于发展的初级阶段。尤其对于大型帆船及中高端以上品牌帆艇，目前国内帆船制造业的厂家较少，造业依然有很大的发展必要和发展空间。

1.2 设计目标

析；后，

方便、能

a.船型： 本船设计、建造为西式风帆巡航用游艇，单体玻璃钢结构船舶；

b.航速/客位数 设计吃水时的巡航速度≥11n；自持力 1天；船员服务人员2 -4人，乘客 4-6 人；

c.主机、辅机及燃料：设置主机，供进出港时使用；

d.舱室布置及设备： 按照船东要求进行配置；

e. ；

f．所需完成的主要任务及要求：

1）。

2 ）。

3）。

4 ）。

5）

6），（。

7 ）任

8）

9）设

作，问题以及培养专业技术工作的初步能力。

1.3 设计方案

1.3.1 总体设计思路

帆船游艇是典型的布置地位型船，我在明确设计要求和设计任务的基础上，根据系列母 型船得到的统计公式初步估算主尺度，再根据总布置要求校核和调整主尺度。然后初步估 算快速性、稳性等各项性能，如不满足则要重新修改主尺度。之后运用母型船改造法得到设计船的型线图，运用stab及ctjs计算程序得到设计船的静水力曲线及稳性横截曲线，再根据得到的曲线修改型线直到得到较好的型线，最后完成总布置图的绘制及各项性能的校核。

图1.1

1.3.2本船的设计船型思想

a.船型为西式单体巡航用风帆游艇，一根桅杆，两面三角帆；

b颜色，，也使船尾休闲区域得到最佳使用；

c.回左实现；

d.大量自然光线；

e.设置柴油主机，供进出港使用。

1.3.3 设计中应解决的问题

1)首先要解决帆艇快速性与稳性的矛盾，使船舶具有足够稳性的同时能保持较好的快速性，解决这一矛盾主要通过校核和优化主尺度。

2)如何做到极端舒适性：重舒适程度，。

3）舱室的最优化布置：，还包括空

4）帆装的选取：帆，航行区域的因此在型帆船帆装中也最典型。

第二章 任务书分析

2.1 设计对象

设计对象为 60英尺西式帆船游艇。

帆船按桅数可划分为三种类型：单桅、双桅及多桅帆船。本船是 60 英尺西式单桅帆船游艇，采取风帆作为动力，环保的同时舒适程度也较高，同时在船尾添加柴油主机的挂机作为进出港时的辅助动力，供进出港时来进行使用。

本船船体材料脂作为基体材料而制成的复合材料，通常称为玻璃纤维增强塑料。这种的工艺特点。

2.2 航区及用途

本船主要航区是近海航区。鉴于本船的主要用途是休闲、娱乐、观光、商务活动、游玩范围及具体航道信息如下图所示：

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