【正文】 注：紅字部分表示翻譯可能有問題，有些地方翻譯有不足之處，請謝謝大家指出。 第一章船舶設(shè)計(jì)第一課 介紹翻譯人員： 定義 ‘基本設(shè)計(jì)’是專業(yè)術(shù)語，它決定船舶主要性能，影響船舶造價(jià)和功能。因此，基本設(shè)計(jì)包括選擇船型尺寸，船體形狀，動(dòng)力設(shè)備（數(shù)量和類型），初步布置船體機(jī)械設(shè)備和主要結(jié)構(gòu)。合適的選擇方案能保證達(dá)到目標(biāo)要求，比如良好的耐波性和操縱性，預(yù)期航速，續(xù)航力，貨艙艙容和總載重量。而且，包括校核使之達(dá)到貨物裝卸能力要求，艙室要求，各項(xiàng)賓館服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，分艙要求，干舷和噸位丈量標(biāo)準(zhǔn),所有這些都是盈利運(yùn)輸船舶，工業(yè)或服務(wù)系統(tǒng)用船，所必須考慮的部分因素。 基本設(shè)計(jì)包括概念設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)，它決定了船舶主要性能，為價(jià)格初步估計(jì)做了準(zhǔn)備。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，基本設(shè)計(jì)完成后，就要進(jìn)行合同設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。正如合同設(shè)計(jì)這名暗示的那樣，它為船廠投標(biāo)和承接合同訂單數(shù)準(zhǔn)備合適的合同計(jì)劃和規(guī)范。完整的合同計(jì)劃和規(guī)范內(nèi)容很清晰且足夠詳細(xì)，以避免發(fā)生代價(jià)高昂的偶發(fā)性事件，保護(hù)投標(biāo)方免受模糊不清的描述要求的影響。詳細(xì)設(shè)計(jì)是進(jìn)一步完善合同方案，它是船廠的責(zé)任。合同方案需要為實(shí)際船舶建造準(zhǔn)備施工圖。 為了能夠進(jìn)行基本設(shè)計(jì)，每個(gè)人都必須了解整個(gè)設(shè)計(jì)流程。這中的四個(gè)步驟用 Ecans 的 1959 年的設(shè)計(jì)螺旋循環(huán)方式圖說明了，設(shè)計(jì)螺旋循環(huán)方式是一種含蓋從目標(biāo)需求到詳細(xì)設(shè)計(jì)的迭代過程，如圖 。下面將進(jìn)一步詳述這些步驟： 。概念設(shè)計(jì)是最開始的工作，是講目標(biāo)需求轉(zhuǎn)換成造船工程參數(shù)。一般來說，它包含技術(shù)可行性研究，來決定目標(biāo)船舶的基本參數(shù)。例如船廠，船寬，船深，吃水，豐滿度，動(dòng)力能源設(shè)備，或一些代用特性，所有這些都是為了滿足達(dá)到設(shè)計(jì)航速，航區(qū)，貨艙艙容和總載重量的要求。它包括空船重量的初步估計(jì)，一般通過特性曲線，公式，或經(jīng)驗(yàn)確定。在該階段，備選設(shè)計(jì)一般由參數(shù)研究法來分析，以確定最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案或任何其他必須考慮的決定性因素。所選擇的概念設(shè)計(jì)用作今后獲得建造費(fèi)用的討論文件，建造費(fèi)用決定是否進(jìn)展下一階段工作：初步設(shè)計(jì)。 。這一階段工作結(jié)束時(shí)，那些已確定的控制要素沒有發(fā)生預(yù)期變化，例如船長，船寬，額定功率，和總載重量。該階段的完成為目標(biāo)船舶提供了精確的界定，這將滿足目標(biāo)需求；這為合同計(jì)劃和規(guī)范的進(jìn)一步展開提供了根據(jù)。 ，這是船廠合同文件的一個(gè)不可或缺的部分。它包圍著設(shè)計(jì)螺旋循環(huán)方式的一個(gè)或多個(gè)回路，進(jìn)一步完善了初步設(shè)計(jì)。這一階段更加精確地描述了船舶的一些特征，例如，基于一組光滑型線繪制而成的船型，基于模型測試得到的動(dòng)力，操縱性和耐波性參數(shù) FF0C 螺旋槳數(shù)對船型的影響，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，不同型號鋼的使用，結(jié)構(gòu)間距和類型?？紤]到船里面各種大型設(shè)備結(jié)構(gòu)的位置和重量不同，合同設(shè)計(jì)特點(diǎn)中至關(guān)重要的就是估計(jì)船舶重量和重心。這一階段也確定了最終總布置。這就固定了總體積和貨物區(qū)，機(jī)械設(shè)備區(qū)，貯存區(qū)，燃油艙，淡水艙，居住和功用空間，及它們之間相互關(guān)聯(lián)區(qū)，也包括與他們有關(guān)聯(lián)的其它部分，比如貨物裝卸裝備，機(jī)械零部件。相關(guān)規(guī)范描述了船體及舾裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，沒想機(jī)械設(shè)備的預(yù)期性能。也描述了測試和試驗(yàn)，測試和試驗(yàn)應(yīng)該順利進(jìn)行，以便該船能被完整交付。表 展示了大型船舶合同設(shè)計(jì)中制定出的一系列典型的計(jì)劃。小型簡單船可能不需要精確定義中所列出的所有計(jì)劃，但是那個(gè)目錄的確表明了合同設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的細(xì)節(jié)層次。這些圖紙為船舶裝配工，焊接工，舾裝工，金屬工，機(jī)械賣主，管裝工等提供安裝建造說明。正因如此，就沒有將它們當(dāng)做基本設(shè)計(jì)過程的一部分了。這一設(shè)計(jì)階段考慮了一個(gè)特別的要素，那就是至今為止設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段都是從一個(gè)工程組傳至另一個(gè)工程組。這一階段，交替工作指的是從工程師到技術(shù)工人，也就是說，此時(shí)工程師的產(chǎn)物不再被其他工程師解釋，調(diào)整，修改。這個(gè)工程產(chǎn)物毫無保留解釋最終預(yù)期結(jié)果，并且能夠被進(jìn)行生產(chǎn)操作。簡言之，本章將基本設(shè)計(jì)視為全船設(shè)計(jì)流程的一部分。該流程從概念設(shè)計(jì)開始，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)直到得到合理保證，即能足夠可靠地確定主要特征參數(shù)以便能夠讓合同圖紙和規(guī)范有序的進(jìn)行。這個(gè)過程將為獲得在預(yù)先裁定的價(jià)格范圍內(nèi)的船廠報(bào)價(jià)形成基礎(chǔ)，該價(jià)格范圍將影響高效船的必要性能參數(shù)。 一般方面 十九世紀(jì)六十年代末至七十年代見證了很大的發(fā)展，總的來看影響了基本設(shè)計(jì)問題。其中最明顯的就是計(jì)算機(jī)的問世。計(jì)算機(jī)影響著基本設(shè)計(jì)的運(yùn)作，其他變化影響了構(gòu)成基本設(shè)計(jì)的問題。例如，其中一個(gè)革命性的變化就是定期班輪航運(yùn)業(yè)中散裝貨物向集裝箱化貨物轉(zhuǎn)變。其他類型船舶也考慮發(fā)生類似新變化。對于油輪，大小急速增加；工業(yè)化國家對石油和其他原材料的需求急劇增加，這就需要更大的油輪和散貨船以可接受的消耗來滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。 人類正逐漸轉(zhuǎn)向海洋來尋求所有的主要能源；近海石油天然氣鉆探已從主要坐落于墨西哥灣的淺海區(qū)的小型工業(yè)迅速發(fā)展到世界范圍內(nèi)嚴(yán)峻的深海海況下的巨型工業(yè)（Durfee er al,1976）。這些變化已經(jīng)引起了近海鉆架/鉆井船/鉆井設(shè)備的革新，以及承擔(dān)這項(xiàng)挑戰(zhàn)性事業(yè)的整個(gè)配套船隊(duì)的改良。這包括交通船，近海補(bǔ)給船，高動(dòng)力拖船，鋪管駁船/船，等其他專業(yè)工藝。以后的變化不可預(yù)知，然而其他的礦石將從海洋中勘探出來，因而需要為未知任務(wù)設(shè)計(jì)的新的船隊(duì)，這是值得肯定的。 因此，基本船舶設(shè)計(jì)的難度就背離程度而言偏離了以前的做法。一些船舶運(yùn)營公司緊系于過去成功的設(shè)計(jì)，不允許船舶替換發(fā)展中任何偏離這些基線的情況發(fā)生。如果預(yù)期的效果與現(xiàn)存的運(yùn)作效果相同，那么可能就是一個(gè)好方法。結(jié)果，在這樣的情況下，基本設(shè)計(jì)可能就局限于檢查船舶尺度，動(dòng)力和布置的細(xì)小變更。 例如，另一種特殊的全新遠(yuǎn)洋任務(wù)，液化天然氣（LNG）遠(yuǎn)洋運(yùn)輸，當(dāng)它首次被提出時(shí)，使得設(shè)計(jì)師開始時(shí)無從著手，并通過反復(fù)辛苦的修改和完善得出的粗略猜想結(jié)合合理的工程設(shè)計(jì)來繼續(xù)。 表 ——合同設(shè)計(jì)中制作的典型計(jì)劃側(cè)視圖，總布置縱剖面圖，總布置全部甲板和艙室的總布置船員居住艙布置補(bǔ)給艙布置型線舯橫剖面鋼材尺寸圖機(jī)械裝置布置——平面圖機(jī)械裝置布置——側(cè)視圖機(jī)械裝置布置——橫剖面圖主軸系的布置動(dòng)力照明系統(tǒng)——直線設(shè)計(jì)圖甲板剖面消防設(shè)計(jì)圖通風(fēng)與空調(diào)敷設(shè)設(shè)計(jì)圖所有管系布置簡圖熱平衡和汽流設(shè)計(jì)圖——常規(guī)動(dòng)力正常運(yùn)行狀態(tài)下電力載荷分析艙容圖各船型曲線可浸長度曲線初傾和穩(wěn)定性手冊破損穩(wěn)定性初步計(jì)算課外閱讀課外閱讀 1 總則反過來用現(xiàn)實(shí)角度進(jìn)行總的比較和編目分類是必要的。根據(jù)支承力和使命的共同標(biāo)準(zhǔn)來劃分類型是非常好的做法，但是最終應(yīng)該回答長期內(nèi)相對重要的問題。這些分類的每一種類中有多少船能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)支援和環(huán)境容量的要求？有多少船能夠完全進(jìn)行過試驗(yàn)？他們的未來怎樣？在這些問題適用于解決船舶設(shè)計(jì)師遇到的難題地方，下面章節(jié)中已經(jīng)做出努力，來為精確計(jì)算提供背景。當(dāng)這本書中的技術(shù)介紹完全被理解后，就能更加詳細(xì)地討論這些比較因子。但是，必須強(qiáng)調(diào)，本書中的大部分內(nèi)容將是討論排水型船的物理性質(zhì)，這僅是由于幾乎世界海洋中所有的船都是或?qū)⑹沁@種類型船。他們?yōu)槭澜缳Q(mào)易運(yùn)輸原材料，將一個(gè)國家的軍事力量運(yùn)載至全球大部分地區(qū)。如果沒有它們，那么這個(gè)工業(yè)化文明世界將迅速崩潰。近年來船舶外部形態(tài)特點(diǎn)已經(jīng)進(jìn)行了顯著地發(fā)展。傾斜流線型煙囪及橫向成對的瘦小柴油機(jī)煙囪已經(jīng)取代了老式煙囪。上層建筑變得整潔易脆。油輪和散貨船體積變得巨大?？焖儇洿秃＼娕炌У男途€和耀斑已得到優(yōu)化。水線以下，完善的水動(dòng)力知識引起球鼻艏延伸，改善了舵外形?，F(xiàn)代技術(shù)極大地改善了船體內(nèi)部，包括由先進(jìn)的金屬和材料引起的強(qiáng)度和性能方面肉眼看不出來的變化。課外閱讀 2 系統(tǒng)方法然而，新船結(jié)構(gòu)方面最大的變化不是非常明顯。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)師，策劃人，操作員認(rèn)識到，船是一個(gè)非常復(fù)雜、完整的綜合系統(tǒng)。不使用系統(tǒng)工程方法使得船舶設(shè)計(jì)建造變的越來越困難。本世紀(jì)技術(shù)快速革新，工程專業(yè)的專門化越來越嚴(yán)重。這就使得需要尋找方法來處理由大量專業(yè)化部件組成的復(fù)雜集合體問題。如果能夠使得性能最佳化，那么就必須井井有條的地設(shè)計(jì)像三叉戟核潛艇及核動(dòng)力航母那樣的復(fù)雜集合體。這種整體的方法被稱為系統(tǒng)工程。當(dāng)今所有海軍艦艇和大部分商船的設(shè)計(jì)都是用系統(tǒng)工程，船舶設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該在早期的工程教育中熟悉它。我們可以將這種方法定義為一個(gè)實(shí)現(xiàn)重要目標(biāo)，分配資源，和組織信息的過程，這樣能夠通過計(jì)劃來準(zhǔn)確協(xié)調(diào)、確定問題的每一個(gè)重要方面。系統(tǒng)工程為?需要什么?和?技術(shù)上能干什么?搭接了橋梁。船舶系統(tǒng)——不管是大型海洋運(yùn)輸船，戰(zhàn)斗艦艇還是小船，系統(tǒng)工程都為一體化的子系統(tǒng)提供了能夠?qū)崿F(xiàn)船舶基本使命的功能單元。這就意味著船舶控制必須通過內(nèi)外傳輸系統(tǒng)來運(yùn)行，機(jī)械和控制裝置受控制系統(tǒng)控制，回應(yīng)信號將顯示在中心控制站的儀表上。戰(zhàn)斗艦艇的武器系統(tǒng)的運(yùn)行必須依次同時(shí)執(zhí)行，并回應(yīng)所有安全防護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)工程包括所有的自動(dòng)控制系統(tǒng)，也包括大量維持日常生活和應(yīng)對突發(fā)情況功能的工程和電力子系統(tǒng)。上世紀(jì)更成功的力學(xué)推進(jìn)中，船舶已經(jīng)發(fā)生了初步變化；船舶不在僅僅是一個(gè)大型漂浮容器，而且還有相對獨(dú)立動(dòng)力站、獨(dú)立貨艙艙容和居住艙室、能和主機(jī)艙建立簡略力學(xué)和聲學(xué)信號聯(lián)系的獨(dú)立駕駛室?？傊话倌昵暗拇彩且粋€(gè)系統(tǒng)，但是它的設(shè)計(jì)缺少現(xiàn)代成功船舶的那種系統(tǒng)化整體的方法。第二課 船舶分類翻譯人員： 介紹 一艘船能采用的外形是不可勝數(shù)的。一艘船可以看做是將乘客一直運(yùn)送到外國目的地的優(yōu)美的遠(yuǎn)航賓館。豎立有導(dǎo)彈發(fā)射架的水面堡壘及甲板上鋪蓋有復(fù)雜管系的加長罐裝原油運(yùn)輸輪。所有這些外部特點(diǎn)的描述都不能說明船舶系統(tǒng)是一個(gè)總的集合體——船員和貨物的安全性功能：自給自足，適航，足夠穩(wěn)定。這是一個(gè)造船工程師設(shè)計(jì)船舶使必須記住的、能為以后討論提供根據(jù)的觀念，不僅涉及本章也貫穿全書。 將船舶分成一些特定的種類來討論造船工程是有好處的。本文的目的就是根據(jù)船舶物理支撐方式和設(shè)計(jì)目的來將它們分類。 根據(jù)物理支撐方式來分類 船舶按物理支撐的分類方式假設(shè)，船舶是在設(shè)計(jì)工況的條件下航行。船舶預(yù)定在海面上，海面中或海面以下航行，因此使用空氣與水的接觸面作為基準(zhǔn)面。由于上面提到的三個(gè)區(qū)域中物理環(huán)境的本質(zhì)相差很大，所以那些區(qū)域中的船的物理特性也不同?？諝忪o力支撐 有兩種靠自身誘導(dǎo)的氣墊浮于海面上的船。這些重量相對輕的船能夠高速航行，這是因?yàn)榭諝庾枇Ρ人枇π〉枚?，而且船舶高速航行時(shí)，彈性密封圈沒有與小波浪接觸，因而降低了了波浪沖擊的影響。這種船依靠升力風(fēng)扇在船體水下部分產(chǎn)生了低壓氣墊。這種空氣氣墊必須足夠支撐水面上方船的重量。 第一種船有完全圍繞在氣墊周圍并且能夠使船完全漂浮在水面以上的彈性?圍裙?。它被稱為氣墊船（ACV），某種有限的程度上適用于兩棲。 另一種氣墊船帶有剛性側(cè)壁，且有延伸到水下能夠減小空氣流量的瘦船體，該氣流用來維持氣墊壓力。這種類型船稱為束縛氣泡減阻船（CAB）。相對于 ACV來說，它需要較低的升力風(fēng)扇動(dòng)力,航向穩(wěn)定性更好，并且能使用噴水推進(jìn)器和超空泡螺旋槳。但是，它不是兩棲用途的，也還沒有 ACVs 那么廣的適用范圍，適用范圍包括游客渡輪，橫越海峽車客渡輪，極地考察船，登陸艦及內(nèi)河艦艇。水動(dòng)力支撐 也有兩種類型船，它們依賴通過船的相對高速前進(jìn)運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生動(dòng)力支持，這種船型的水上和水下部分的形狀都經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)。一個(gè)物理定理這樣陳述：任何運(yùn)動(dòng)的物體都能造成不均勻的流態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)垂直于運(yùn)動(dòng)方向的升力。正如裝有空氣翼的飛機(jī)在空氣中移動(dòng)時(shí)氣翼上能產(chǎn)生一個(gè)升力一樣，位于水面以下且其上固定有穿透水面的柱體的水翼，能夠動(dòng)態(tài)支撐水面以上的船體。 滑行船體的特征是底部相對較平，橫剖面呈淺 V 形（尤其是船的前半部分）。這種形狀特點(diǎn)能夠使船產(chǎn)生偏近滿動(dòng)力支持，適用于使小排水量船和高速小艇。一般說來，滑行船體的尺寸和排水量有限制。這是因?yàn)樾枰獫M足動(dòng)力和重量的比率要求，以及在波浪中高速航行時(shí)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求。雖然有一些?深 V?型剖面船能夠在惡劣的海況中航行，但大多數(shù)滑行船體也都限制在相當(dāng)平靜的水面上航行。靜水力支撐 最后，最古老最可靠的船型支撐方式：靜水力支撐。所有的船，艇及 20 世紀(jì)的早期船只，都依賴這種容易獲得的浮力來支撐航行的。 我們能用基本的物理定律來解釋靜水力支撐（一般認(rèn)為是漂浮狀態(tài)）。這種定律是早期的哲學(xué)數(shù)學(xué)家阿基米德在公元前 2 世紀(jì)定義的，即浸在液體中的物體由于受到一個(gè)與它所排開水的重量大小相等的力而漂?。ɑ蜃饔茫?。這個(gè)定理適用于所有漂?。ɑ蚪]）在水中的船，無論是在海水中還是在淡水中。從這種描述中，可以獲得船舶分類中的名字；通常稱為排水型船。 雖然這種船型很常見，但是它的子范疇的分類應(yīng)進(jìn)行特殊討論。例如，一些速度很快的船應(yīng)該帶有運(yùn)載少量貨物的能力，或有著比滑行船體更能在惡劣海況中穩(wěn)定地航行的能力。能夠改變高速滑行船的性能參數(shù)來制造半排水型船和半滑行船。這些折中船的速度當(dāng)然沒有全滑行船那么快但是比傳統(tǒng)排水型船快得多。但是相對于后者來說，這些折中船需要更多動(dòng)力但重量較輕。這種船型明顯是?折中?的產(chǎn)物。 上述引用的完全是按物理定義分類中的例子，這不是一個(gè)好的純粹排水型船演變的例子。后者通常被當(dāng)做是排水型船，而且一般說來它的變化依賴浮力體積的分布：水面以下船體吃水和型寬的大小。 這種最常見的排水型船通常劃分為通用運(yùn)輸船，即海船。它可以用作客船，輕型貨物運(yùn)輸船，拖網(wǎng)漁船，也可以完成上百種與容量，航速，下潛及其它特殊性能無關(guān)的任務(wù)。這是最常見最容易認(rèn)出的船型，它的排水量中等，航速適中，長度中上等，容量中等。通常收錄了最大航程和航區(qū)。它是?四季通用船?。這可能是所有其他排水型船分類所參照的標(biāo)準(zhǔn)。 與這種標(biāo)準(zhǔn)船最相像的船是散裝油船，油輪及超級油輪，它們既在世