摘 要

本文简要介绍了拖船及其设计特点，并详细说明了拖船总体设计的过程。文章以设计3000hp拖船为核心，从船体主要要素确定、船体型线设计、静水力计算、总布置设计、舱容计算、稳性衡准、螺旋桨设计、舵设计等几个方面对总体设计的方法及计算过程作出详细说明。整个设计的依据是—中国船级社（CCS）《国内航行海船建造规范》（2014综合文本）及其修改通报（2015），《国内航行海船法定检验技术规则》（2014），《海上拖船法定检验技术规则》（1999）。采用母型船改造设计法，逐步推进，最终形成总体设计方案。

关键词：拖船 总体设计 母型改造设计法

Abstract

This article has briefly introduced Trugboat and the design features of them. Also，the paper has explained the whole process of overall design of a trugboat in more detail. The explaination takes the overall design of 3000hp drugboat as core explaining the methods of overall design and the procedures of calculation at length in following aspects: the determination of ship's principal dimensions, ship lines design, the calculations of hydrostatic performances, arrangement design, the calculations of volume of liquid tanks and hold capacity, stability criterion, the design of propeller and the design of rudder.

The whole design is based on the following two regulations: Rules for Construction of Sea-going Ships Engaged on Domestic Voyages issued by China Classification Society in 2014 and modification in 2015; Regulation for the Statutory of Ship and Marine Equipment (Technical Regulation for the Statutory Survey of Internal Sea-Going Ship) issued by China MSA in 2014.The design adopting the mother ship reform design method has been conducted step by step to obtain the overall design results finally.

Key Words: Drugboat, overall design, the mother ship reform design method

目录

摘 要 - 3 -

Abstract - 4 -

目录 - 1 -

第1章 绪论 7

1.1. 背景 7

1.2.近海拖船的特点 8

1.3. 设计任务书分析 8

1.3.1. 船型及作业方式 8

1.3.2. 布置要求及布置思路 8

1.3.3. 设计中的关键问题 9

1.4. 船舶辅助设计软件介绍 9

第2章 船体说明书 10

2.1 概述 10

2.1.1. 船型 10

2.1.2. 设计依据 10

2.2. 总体性能 10

2.2.1. 主要量度 10

2.2.2. 主机型号 10

2.2.3. 主要性能 11

2.3. 总布置 11

2.3.1. 全船布置说明（详见总布置图） 11

第3章 船体主要要素确定 13

3.1. 概述 13

3.2. 主要要素确定 13

3.2.1.确定机舱长度 13

3.2.2. 确定尺度参数 14

3.2.3. 绘制布置草图 15

3.3. 排水量估算 16

3.4. 重量估算 16

3.4.1空船重量LW估算 16

3.4.1.1机电重量估算 16

3.4.1.2钢料重量和舾装重量 17

3.4.2载重量DW估算 17

3.4.2.1人员及行李、食品、淡水的重量 17

3.4.2.2燃油、滑油重量 18

3.4.2.3备品、供应品重量 18

3.4.2.4压载水重量 18

3.4.3载重量第二次估算 19

3.4.3.1油、水重力第二次估算 19

3.4.3.2压载水、食品人员行李及备品的重量估算 20

3.5. 重力浮力平衡校核 20

3.6. 性能校核 20

3.6.1 快速性校核 20

3.6.2. 初稳性校核 21

3.6.3. 横摇周期估算 22

3.7本章小结 22

第4章 型线设计 24

4.1. 概述 24

4.2. 型线设计的方法步骤 24

4.3. CAD绘制型线图作图步骤 24

4.4. 母型改造法设计型线 25

4.4.1. 型线主要参数选择 25

4.4.2.主尺度改造 27

4.4.3. 绘制横剖面面积曲线 27

4.4.4. 根据横剖面面积曲线绘制型线 28

4.5本章小结 29

第5章 静水力计算 31

5.1 概述 31

5.2 COMPASS静水力计算说明 31

5.3 COMPASS静水力计算过程简述 31

5.4 静水力计算结果及校核 36

第6章 总布置设计 38

6.1. 概述 38

6.2该拖船总布置设计特点 38

6.3. 总布置图构成和表达方法 39

6.4 总体布置区划 39

6.4.1. 肋距 39

6.4.2 单层底 39

6.4.3 水密舱壁 39

6.4.4 机舱部位及其长度 40

6.4.5液舱布置 40

6.4.6上层建筑及甲板室 41

6.4.7 总布置概况 42

6.5.锚泊、系泊设备选型与布置 42

6.5.1舾装数计算 42

6.5.2. 锚泊、系泊设备选型 43

6.6 消防、救生设备布置 44

6.6.1 消防设备 44

6.6.2 救生设备 45

6.7.信号设备选配与布置 45

6.7.1. 信号设备的选配 45

6.8本章小结 45

第7章 完整稳性计算 47

7.1. 概述 47

.2 稳性横截曲线计算 47

7.2.1 COMPASS横截曲线计算说明 48

7.2.2 船舶进水点位置的确定。 48

7.2.3 COMPASS稳性横截曲线计算结果 48

7.3 舱容计算 49

7.3.1 COMPSASS建模 49

7.3.2. COMPASS舱容计算结果 50

7.4. 受风面积计算 51

7.5.拖船核算的基本载况说明 52

7.6 用COMPASS计算装载及稳性 52

7.6.1 部分装载定义 52

7.6.2 载工况定义 52

7.6.3 装载计算定义 52

7.6.4拖船通稳性计算说明 52

7.6.5稳性计算结果 53

7.7本章小结 54

第8章 干舷计算 55

8.1概述 55

8.2. 主要数据 55

8.3 基本干舷 55

8.4方形系数修正 56

8.5 上层建筑对干舷的修正 56

8.6非标准舷弧对干舷的修正 56

8.7最小船首高度 56

8.8 夏季干舷 57

8.9对B型船由夏季干舷要求的最小干舷 57

8.10干舷衡准 57

8.11 热带干舷 57

8.12 淡水干舷 57

8.12.1 夏季淡水干舷 57

8.12.2 热带淡水干舷 58

8.13本章小结 58

第9章 吨位计算 59

9.1概述 59

9.2 计算说明 59

9.3 计算 59

9.3.1. 主要尺度 59

9.3.2. 总吨位计算（GT） 60

9.3.3. 净吨位（NT）计算 60

第10章 螺旋桨设计 61

10.1. 概述 61

10.2螺旋桨设计特点以及设计思路 61

10.3导管螺旋桨设计具体步骤 62

10.3.1. 推力减额与伴流分数 62

10.3.2． 螺旋桨直径的确定 62

10.3.3．有效功率曲线 63

10.3.4 已知设计参数 64

10.3.5计算步骤小结 64

10.3.6重新确定螺旋桨转速 65

10.3.7 最大自由航速 65

10.3.8 空泡校核 67

10.3.9 强度校核 68

10.3.10 螺距比修正 69

10.3.11 敞水性征曲线 70

10.3.12 系柱特性计算 70

10.3.13 重量及惯性矩计算 71

10.3.14 螺旋桨设计参数 71

10.4本章小结 72

第11章 舵设计 73

11.1. 概述 73

11.2. 舵的设计方法 73

11.3. 舵类型及数目的选择 73

11.4. 舵面积 73

11.5. 舵高、舵宽、展舷比、平衡比 74

11.6. 设计舵的参数 75

11.7舵的布置 76

第12章 主要结构尺寸计算 77

12.1概述 77

12.2主要构件尺寸计算 77

12.2.1主要要素 77

12.2.2外板 77

12.2.3船底骨架 79

12.2.4甲板 80

12.2.5舷侧骨架 80

12.3 绘制典型横剖面图 81

12.4本章小结 81

第13章 全文总结 82

参考文献 84

附录 85

致谢 86

第1章 绪论

1.1. 背景

拖船是用于拖曳船舶或其它浮体的船。按用途划分有港作类拖船，运输类拖船，救助拖船消防拖船等。根据相关资料文献，拖船发展趋势可以总结为以下几点：

1）多功能化。即现代拖船同时具备多种功能，比如既可以拖曳其他船舶也可以起到消防救助作业。

2）大功率化。为了拖带更大型船舶，拖船主机功率要求越来越高。

3）机动灵活，比如绝大多数拖船为双机双桨型有的甚至为四机四桨。有的拖船安装的是可调螺距式螺旋桨。拖船两侧装有侧推器。或者采取新型传动方式，采用“Z型传动装置”等。

1.2.近海拖船的特点

近海拖船主要用于近海拖带,它既可以在海上进行拖带作业也可在港内进行作业。不仅可以为其他船舶提供淡水、燃油等其他备品；也可以对外消防以及进行海面油污处理。但拖船的建造工艺比较复杂，作业面广，涉及的知识面也比较多。因此在设计过程中需要重点把握以下几点 ：

1)具有较大的系柱拖力是拖船的首要性能。因此需要有较高的推进效率。所以螺旋桨的形式十分重要。螺旋桨要设置导流罩，以减小尾流收缩，增加理想推进效率。