摘 要

三用工作船是集拖带、起抛锚和供应于一体的海上石油支持船（OSV）。本文设计的6000hp三用工作船主要用于拖带，同时可以对外供应油、水和集装箱等货物。根据设计任务要求和母型船资料，本文对设计船完成方案设计，完成包括船舶主尺度、型线、总布置以及导管螺旋桨的一系列设计和计算，同时利用Compass软件对船舶装载情况进行性能计算，旨在设计出符合设计任务书的船舶设计方案。

关键词：三用工作船；方案设计；compass软件

ABSTRACT

AHTS vessel is one of the offshore oil support vessel (OSV), which is used for towing, anchor handling and supplying. In this paper, we design the 6000hp AHTS vessel which is mainly used for towing. And it can also be used for supplying cargo, such as oil, water and containers. According to the design specification and the data of parent ship, this paper completed the tentative design of 6000hp AHTS vessel. This design includes the selection of principal dimensions, hull lines design, general arrangement and the design of ducted propeller. We also used the Compass software to check the performance of different loading conditions of the 6000hp AHTS vessel. At last, we aim to complete the tentative design which meets the design specification.

Keywords: AHTS vessel; the tentative design; the Compass software

目 录

第1章 绪论 1

1.1 背景介绍 1

1.2 任务书分析 1

1.3 三用工作船布置特点 2

第2章 船体说明书 3

2.1 船舶总述 3

2.1.1船型、用途和航区 3

2.1.2 船级、规则和规范 3

2.1.3 主要尺度 3

2.1.4 舱容 4

2.1.5 吨位 5

2.1.6 干舷 5

2.1.7 载重量及载货量 5

2.1.8 动力装置 5

2.1.9 航速、续航力、自持力及系柱拖力 6

2.1.10 船员定额 7

2.1.11 总布置概况 7

2．2 船体结构 8

2.2.1概述 8

2.2.2 主要构件尺寸 9

2.2.3 锚泊设备及系泊设备 9

2.2.4 拖曳设备及主拖索 9

2.2.5 舵设备 10

2.2.6 救生设备 10

2.2.7 消防设备 10

第3章 船舶主尺度 12

3.1初估船舶主尺度 12

3.1.1 母型船资料 12

3.1.2初步估算主尺度 13

3.1.3 排水量估算 15

3.2 重量估算和校核 16

3.2.1 主机选型 16

3.2.2 重量估算 16

3.3 快速性估算 19

3.4 初稳性的估算 19

3.5 横摇周期的估算 20

3.6 船舶主尺度设计问题与总结 20

第4章 型线设计 21

4.1 三用工作船的设计特点 21

4.2 横剖面面积曲线 21

4.2.1 设计船的系数 22

4.2.2 浮心纵向位置 22

4.2.3 修改横剖面面积曲线 23

4.2.4 迁移法 24

4.3 母型改造法 25

4.4 型线设计的问题思考 27

第5章 静水力计算 28

5.1 概述 28

5.2 compass软件介绍 28

5.3 静水力计算过程 28

5.4 compass计算结果 31

第6章 总布置设计 33

6.1 概述 33

6.2 三用工作船的布置特点 33

6.3 总体布局的区划 33

6.3.1 主船体内船舱的划分 33

6.4 生活和工作舱室的划分 35

6.5 锚泊和系泊设备 35

6.6拖曳设备及主拖索 36

6.7 通道的布置 36

第7章 稳性计算 37

7.1 概述 37

7.2 需校核的装载情况 37

7.3 compass计算稳性 38

7.3.1 静水力计算 38

7.3.2 横交曲线计算 38

7.3.3 舱容计算 39

7.3.4 装载情况计算 41

7.3.5 结冰重量计算 43

7.3.6 受风面积计算 44

7.3.7稳性校核结果 45

7.4 手工计算稳性 48

7.4.1 装载情况 48

7.4.2 自由液面修正 49

7.4.3 船舶进水角 51

7.4.4 浮态计算 52

7.4.5 横交曲线计算 53

7.4.6 动稳性臂计算 55

7.4.7 稳性计算 56

7.5 稳性计算问题思考 58

第8章 螺旋桨设计 59

8.1 概述 59

8.2 导管螺旋桨 59

8.3 螺旋桨设计的问题 60

8.3.1 螺旋桨数目 60

8.3.2 螺旋桨叶数 60

8.3.3 螺旋桨直径 60

8.4 有效马力曲线 60

8.5 螺旋桨终结设计 61

8.5.1 主要参数 61

8.5.2 确定螺旋桨转速 62

8.5.3 空泡校核 63

8.5.4 强度校核 64

8.5.5 螺距比修正 65

8.5.6 敞水性征曲线 66

8.5.7 最大自由航速 67

8.5.8 系柱特性计算 68

8.5.9 低于设计航速 69

8.5.10 螺旋桨推力曲线 69

8.5.11 重量及惯性矩计算 70

8.5.12 螺旋桨设计参数 71

第9章 舵设计 72

9.1 概述 72

9.2 舵类型及数目的选择 72

9.3 舵面积 72

9.4 舵高、舵宽、展舷比、平衡比 73

9.5 设计舵的参数 73

第10章 最小干舷计算 75

10.1 主要数据 75

10.2 夏季干舷 75

10.3 最小船首高度 76

10.4 热带干舷 76

10.5 淡水干舷 77

第11章 吨位计算 78

11.1 总吨位 78

11.2 净吨位 78

第12章 船舶构件计算 79

12.1 外板 79

12.1.1 船底板（纵骨架式） 79

12.1.2 平板龙骨 79

12.1.3 舷列板 80

12.1.4 舷侧外板（横骨架式） 80

12.1.5 舷顶列板（横骨架式） 81

12.1.6 局部加强 81

12.1.7 甲板 81

12.2 船底骨架 83

12.2.1 中桁材 83

12.2.2 旁桁材 84

12.2.3 肋板 84

12.2.4 船底纵骨 84

12.2.5 内底纵骨 85

12.2.6 内底板 85

12.3 舷侧骨架 85

12.3.1 主肋骨 85

12.3.2 首尖舱肋骨 86

12.3.3 上层建筑肋骨 86

12.3.4 舷侧纵桁 86

12.4 甲板骨架 87

12.4.1 甲板计算压头 87

12.4.2 甲板横梁 87

12.4.3 甲板纵桁 88

12.4.4 强横梁 88

12.5 典型横剖面结构图 89

总结 91

参考文献 92

附录 93

致谢 94

第1章 绪论

1.1 背景介绍

海底蕴藏着丰富的油、气资源。据统计，世界油气远景面积7746.3万平方公里，其中海底约2639.5万平方公里，占34%。海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，探明储量380多亿吨。海洋天然气储量约140万亿立方米，探明储量约40万亿立方米。^[1]随着全球各地能源危机日趋严重，全世界都将目光投向海洋，海洋事业得到迅猛发展，尤其是深远海石油和天然气的开采。伴随着海洋事业的不断发展，出现了专门服务于海洋工程的海洋石油支持船OSV，如三用工作船（AHTS）、平台供应船（PSV）和海上施工船(OSCV)。它们承担为海洋石油勘探、开发、生产提供全面的船舶作业支持服务，提供各种水深的起抛锚作业、海上设施及大型工程船舶的拖航就位、钻采物资运输供应、油田守护、油田生产支持、消防和海上污染处理等多种船舶作业服务。本文设计的6000hp三用工作船即为一种海洋石油支持船，它航行于近海航区，主要用于拖带适合本船拖力的各种船型，同时可以装载一些集装箱、件装货物和机械零件，还可以实现对外供油供水。

1.2 任务书分析

本船航行于近海航区，要求自由航速不小于13节，拖带航速不小于8节，续航力约4500 n mile，自持力30天，系柱拖力不小于75吨。其主要用于拖带适合本船拖力的各种船型，同时可以装载一些集装箱、件装货物和机械零件，还可以装载额外的燃油和淡水，实现对外供油供水。本文设计时，可以根据船舶主尺度和总布置的要求，尽可能多的装载供应品。

本船的结构、舾装设备、轮机电气及其他所有装置的设计和建造均由CCS检验，设计和建造时依据中国船级社《国内航行海船建造规范》和中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》。