【正文】 。那么船舶漂浮時(shí)的平均吃水不能簡(jiǎn)單地用首吃水加尾吃水再除以2來(lái)獲得。這對(duì)了解船舶吃水或船舶入水多深是重要的。它既可以由傾斜角角度來(lái)定義，也可以由首柱與基線(xiàn)交點(diǎn)至首垂線(xiàn)的距離來(lái)定義。對(duì)于瘦型船，將采用較大的底部升高，并且有較大的舭部半徑 平板龍骨 在鉚接船時(shí)代， “平板龍骨 ”或是 “平底 ”是很普通的構(gòu) 件。構(gòu)成舭部的圓弧的半徑稱(chēng)為 “舭部半徑 ”。但這一點(diǎn)并很重要，因?yàn)榇霸陟o止時(shí)很少是直立的。偶爾還出現(xiàn)上甲板最低點(diǎn)位于船中之后一段距離的情況。在船廠(chǎng)方向上不同位置處的舷弧是不同的。 船深 第 3種尺度是船深，沿著船長(zhǎng)方向是變化的，但通常在船中處測(cè)量。它可以簡(jiǎn)單定義為在最大船寬處自一舷側(cè)板內(nèi)表面量至另一舷側(cè)板內(nèi)表面的水平距離?，F(xiàn)代傳播具有大型球鼻首的最前端。如果船舶未設(shè)舵柱，那么尾垂線(xiàn)則取自舵桿中心線(xiàn)。 第三課 在仔細(xì)研究造船 工程各種分支之前，定義一些術(shù)語(yǔ)是重要的，一便后面章節(jié)學(xué)習(xí)中使用。所以人們（造船者）希望軍船造價(jià)要比商船的高。因此，大吃水船不能工作于特定的海域。還要進(jìn)行現(xiàn)金流分析以明確船在投資回報(bào)率為多少。 圖 （沒(méi)有比例尺）以及與其物理支撐的關(guān)聯(lián)。 排水型船中最值得關(guān)注的特殊應(yīng)用是潛艇，完全潛入到水中工作。事實(shí)上，貨物重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)船本身的重量。而現(xiàn)在關(guān)于這些名稱(chēng)的規(guī)律變得清晰了。這類(lèi)船最常見(jiàn)并很容易識(shí)別，具有適度的排水量、航速、長(zhǎng)度和艙 容。例如，對(duì)某些船，合理的高航速必須與裝載輕量貨物的能力相結(jié)合，或者比滑行艇在波浪中航行更具舒適性。 靜水力支撐 最后，是最古老的也是最可靠地支撐類(lèi)型 ——靜水力支撐。此類(lèi)船非兩棲，并且還沒(méi)有達(dá)到像空氣船那樣推廣，如旅客渡船、海峽汽車(chē)渡船、極地考察船、登陸艇及內(nèi)河船等。這些相對(duì)較輕的船舶具有很高的航速，因?yàn)榭諝庾枇h(yuǎn)小于水阻力，還有的原因是在告訴航行時(shí)不與海浪接觸以及采用的柔性密封連接減少了海浪的沖擊。 再另一個(gè)極端，全新的海上業(yè)務(wù)，例如液化天然氣海上運(yùn)輸，最開(kāi)始的時(shí)候，設(shè)計(jì)者對(duì)此是一片空白（一張白紙），通過(guò)不斷地修正和完善，最終實(shí)現(xiàn)合理的工程設(shè)計(jì)。 人類(lèi)正在不斷地向海洋探求各種重要資源，近海鉆井以獲取石油和天然氣，從墨西哥灣淺水域的小規(guī)模工業(yè)迅速發(fā)展成巨人，進(jìn) 入到深水域和更加惡劣海況的水域中。該價(jià)格也保證了充分有效地船舶性能。這些圖紙是供船舶裝配工、焊工、舾裝工人、金屬制造工、主機(jī)供貨方、管件工使用的安裝與建造說(shuō)明。再合同涉及元素中最重要的是考慮了船舶各個(gè)主要分段設(shè)備的重量及其位置之后的船舶重量與重心的估算。在這一階段，通常進(jìn)過(guò)參數(shù)分析而進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)以尋求最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案，或者任何其它控制也納入考慮之中以確定最優(yōu)方案。再整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，基本設(shè)計(jì)之后緊接著就是合同設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。恰當(dāng)?shù)倪x取可保證達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，例如良好的耐波性能，操縱性，預(yù)期的速度，續(xù)航力，艙容和載重量。設(shè)計(jì)的 4個(gè)階段用設(shè)計(jì)螺線(xiàn)圖表示，如圖 1所示，是從任務(wù)書(shū)要求到詳細(xì)設(shè)計(jì)的循環(huán) 工作過(guò)程，這 4個(gè)階段在下面作詳細(xì)敘述 a 概念設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)作為整個(gè)設(shè)計(jì)的第一階段，是將任務(wù)書(shū)要求轉(zhuǎn)換為船舶建造工程參數(shù)。 C 合同設(shè)計(jì) 合同設(shè)計(jì)階段提供了一系列圖紙和說(shuō)明書(shū)，形成了一套船舶建造合同文件。 表 。 概言之，本章將基本設(shè)計(jì)看作是整個(gè)船舶設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分。再其它類(lèi)型船舶的另一些進(jìn)展也產(chǎn)生了類(lèi)似的新的問(wèn)題需納入考慮。一些航運(yùn)公司傾向于以前的成功設(shè)計(jì)，幾乎不允許對(duì)以往設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。船舶設(shè)計(jì)成在水上、水面或者水下工作，因此氣 —水交界面將用于參考數(shù)據(jù)。 另外一種是具有剛性側(cè)壁或薄殼的氣墊型船，側(cè)壁伸到水面下，維持氣墊壓力 所需的空氣流量就降低了。 滑行船體的特點(diǎn)是具有相對(duì)平坦的底部和淺 V型剖面（特別是在船中前），高速航行時(shí)在局部可以為輕排水量船和小型船艇提供足夠的水動(dòng)力支撐。水包括海水和淡水。 上面引證的例子是用物理定義作清晰分類(lèi)而定義的類(lèi)型，并不是從其實(shí)的排水型船中分化出的船型的一個(gè)良好的例子。工業(yè)本身已經(jīng)產(chǎn)生了非常清晰的術(shù)語(yǔ)。其最高服務(wù)航速很低，以至于從阿拉伯油港到歐洲目的港的航程通常要兩個(gè)月時(shí)間。這類(lèi)船稱(chēng)為 SWATH（小水線(xiàn)面雙體船）。 它們是常見(jiàn)的排水型船，例如前面提到的 SWATH，或更常規(guī)的海洋考察船，要求有穩(wěn)定的平臺(tái)和保護(hù)區(qū)域以便于向水中投放設(shè)備。關(guān)于用途而作的有用的劃分包括下面幾種類(lèi)型：商船，軍船和游艇。 外觀(guān)、乘員舒適性和可靠性對(duì)豪華客船來(lái)說(shuō)是必要的，而有效載荷、續(xù)航力和在惡劣海況下生存能力是漁船設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要方向。它們的軍事任務(wù)是最重要的，而執(zhí)行這些任務(wù)取決于航速、續(xù)航力（可能 由海上補(bǔ)給船提供幫助）、武器裝載量以及在惡劣海況中的操縱性和生存性。 游艇 游艇包括電力驅(qū)動(dòng)和風(fēng)帆推進(jìn)的，尺寸和形狀變化很大以滿(mǎn)足私人要求和風(fēng)格。 船長(zhǎng) 定義船長(zhǎng)有多種方法，首先考慮垂線(xiàn)間長(zhǎng)。這一點(diǎn)可以再圖 楚地看出。船舶通常在該點(diǎn)處最寬。 在某些船上 ，最大寬度可能比型寬大出很多，因?yàn)榇贤庥杏谰眯酝怀鑫飼r(shí)，最大寬度是兩舷最外點(diǎn)之間的距離。此外還有一些其它尺度需要考慮，在兩艘船具有相同的船長(zhǎng)、船寬和船深的情況下，它們可能是不同。在首尾垂線(xiàn)處的舷弧值在圖 。但從另一方面看船的外觀(guān)沒(méi)有以前的漂亮了 梁拱 梁拱或甲板圓弧的定義式甲板中心線(xiàn)距兩舷甲板與舷側(cè)交點(diǎn)連線(xiàn)的高度，如圖（ a）所示。在許多 “全 “貨船上。該交點(diǎn)在基線(xiàn)以上的高度稱(chēng)為 “底部升高 ” 底部升高主要取決于船體型線(xiàn)。它是船舷從型寬線(xiàn)向內(nèi)縮進(jìn)的距離，如圖 （ b）舷側(cè)內(nèi)傾在帆船上很常見(jiàn)，在二戰(zhàn)前的商船上也經(jīng)常出現(xiàn)。反過(guò)來(lái)，首吃水大于尾吃水，則為首傾。如果采用米制，那么字高為 10cm，子的間距為 10cm。通常，船舶設(shè)計(jì)成滿(mǎn)載時(shí)式平吃水。該體積提供了儲(chǔ)備浮力當(dāng)船舶在波浪中航行時(shí)幫助船舶漂浮，船舶受損時(shí)水線(xiàn)以上體積還幫助船舶保持漂浮性。它可以也可能不平行于龍骨。其它用于表示船體形狀的水線(xiàn)面等間距地給在它的上邊或下邊。這些站位還能定義任何給于不規(guī)則形狀的等間距參考線(xiàn)。這些稱(chēng)為型尺度。底部升高是指某點(diǎn)在龍骨以上的距離。在 5號(hào)站的高度正比于 5號(hào)站剖面積。它的變化范圍是從~ ，而等于 0. 90的船舶平行腫體較長(zhǎng)。定 義船型的圖稱(chēng)為型線(xiàn)圖。通常將垂線(xiàn)間長(zhǎng)分為若干個(gè)等間距分段（通常為 10段），并繪出每一個(gè)分段的剖面。這些水線(xiàn)在圖 ，就像橫剖面那樣，水線(xiàn)圖也是只繪一半。在設(shè)計(jì)船舶外形時(shí)，三 組曲線(xiàn)光順是非常重要的，并且在光順過(guò)程中它們相互依賴(lài)變的重要。這個(gè)過(guò)程不斷地重復(fù)直到水線(xiàn)和橫剖線(xiàn)達(dá)到一致。通過(guò)全尺度光順，重新量取型值并返回 到繪圖室，作為船舶下一步計(jì)算的基礎(chǔ)，這一點(diǎn)將在后面看到。該結(jié)構(gòu)包括外板，加強(qiáng)材，從槳軸從船體伸出那點(diǎn)起，一直延伸到一個(gè)稱(chēng)作 “軸支架 ”的地方。這在轉(zhuǎn)播分級(jí)的早期確實(shí)是這樣的。前者的地位通常是政府授予給他們的，例如，船級(jí)社非常關(guān)注船舶機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，因此，如果船舶是按照船級(jí)社規(guī)范建造的，那么政府機(jī)構(gòu)就認(rèn)可船舶強(qiáng)度是足夠的。在北英格蘭建造的與在南部的只給較低的入級(jí)。此外還按季節(jié)出版冠以全世界造船業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。最初建立的規(guī)范很大程度上是憑借經(jīng)驗(yàn)的。例如，由于此原因而導(dǎo)致的板材厚度減小的地方，需要更換。在特殊的結(jié)構(gòu)布置方面給船東和建造者一些忠告，并且總是 準(zhǔn)備審查任何新的建議，最近一些年中他們還在改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)于新的方面上發(fā)揮作用，在這些行動(dòng)中，在致力于安全船舶設(shè)計(jì)改進(jìn)船體結(jié)構(gòu)中履行重要職責(zé)。 載重線(xiàn) 將船舶裝載限制在一定吃水下的問(wèn)題到現(xiàn)在已經(jīng)討論了 100年了。這里聲明，首先，最小干舷是當(dāng)船舶在波浪中航行時(shí)能提供儲(chǔ)備浮力，所以船舶在波浪中能浮起，它還得保護(hù)船舶在大量上浪時(shí)的浮力要求，于是為干貨船制定。 目前載重線(xiàn)公約里基本干舷以?xún)蓚€(gè)表的形式給出，一是 A類(lèi)船，另一位是 B類(lèi)船，這些最小干弦取 決于船長(zhǎng)。 在新的噸位丈量系統(tǒng)中，以前版本的噸位標(biāo)志廢除了，盡管公式中含有吃水表明噸位隨船舶所設(shè)計(jì)的吃水而變化，在新的噸位丈量規(guī)范中，包含了上述計(jì)算船舶噸位的規(guī)則。前者現(xiàn)在沒(méi)有什么用處，因?yàn)樘K伊士運(yùn)河已經(jīng)關(guān)閉了若干年了，但是在過(guò)去通過(guò)蘇伊士運(yùn)河的費(fèi)用是基于蘇伊士運(yùn)河噸位。破損后進(jìn)水的技術(shù)問(wèn)題將在后討論。 第七課平衡與穩(wěn)性 在第二章，根據(jù)力與力矩的平衡定義靜平衡條件。圖 （ c）表示是不穩(wěn)定平衡，小球處在面朝下的碗中的頂部。在圖 （ a）中，這個(gè)力矩使船恢復(fù)至正浮位置，該力矩稱(chēng)為復(fù)原力矩，兩條作用線(xiàn)之間的距離稱(chēng)為復(fù)原力臂（ GM） 現(xiàn)在假設(shè)當(dāng)船舶產(chǎn)生一個(gè)小的橫傾時(shí)，垂心在這個(gè)位置移動(dòng)至向上。 當(dāng)穩(wěn)心與重心重合，如圖 （ b），則沒(méi)有 力矩產(chǎn)生，船舶處于中性平衡。如果討論縱穩(wěn)性，那么相應(yīng)的穩(wěn)性高記為 GML，稱(chēng)為縱穩(wěn)性高。 由前面討論的重力和浮力構(gòu)成的力偶在數(shù)量上是船舶重量與兩個(gè)力線(xiàn)的乘積。復(fù)原力臂曲線(xiàn)也表明復(fù)原力臂最大值所對(duì)應(yīng)的傾角。 阻力類(lèi)型 前面已經(jīng)指出，有時(shí)將阻力分解為一些分量處理起來(lái)方便，現(xiàn)在討論它們。所有這些都影響船體形狀，但最重要的是船體與水的動(dòng)力耦合作用。超過(guò)這個(gè)速度范圍，一個(gè)較小的速度增量要求必須非常大的動(dòng)力增加值才能滿(mǎn)足興波能量需求，小型船艇可以借助滑行來(lái)超越這個(gè)限制，但滑行所需的動(dòng)力功率要超過(guò)常規(guī)船實(shí)際所需的。這只船命名為火船，它的設(shè)計(jì)發(fā)明者茹富魯瓦一般認(rèn)為是最早的商用蒸汽船。皮替特史密斯成功用于英國(guó)皇家海軍之前的半個(gè)世紀(jì)里，都在一定程度上取得了成功。 現(xiàn)在有很多種類(lèi)型的船舶推進(jìn)裝置，一些不同尋常的效率低下的裝置被發(fā)明實(shí)驗(yàn)拋棄。該槳轂用銷(xiāo)鍵固定在槳軸上并由漿軸驅(qū)動(dòng)。 槳直徑是葉稍到槳軸距離的 2倍，或者是葉稍圓的直徑。如果螺距從槳轂向葉稍增加，那么該螺距是徑向增加的。因而兩種極端的折中方案是希望出現(xiàn)的。因而，舵的位置最好在由螺旋槳產(chǎn)生的高速排除流的范圍內(nèi)。由于這個(gè)原因，許多船裝備了艏側(cè)推器，一個(gè)固定在首部橫向隧道內(nèi)的螺旋槳，該側(cè)推器可以推船首側(cè)移而不產(chǎn)生向前的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橘|(zhì)量、阻尼和回復(fù)力等典型。 在操縱中，船舶產(chǎn)生首搖（繞一個(gè)垂直軸旋轉(zhuǎn)）和橫蕩（側(cè)向移動(dòng)）。此外，對(duì)于倒車(chē) 時(shí)也必須具有良好操縱性的船。如果船體和附近面積集中在首尾 端，那么該船是方向穩(wěn)定的。 在整個(gè)葉上可變螺距槳的設(shè)計(jì)理論是一個(gè)特殊和專(zhuān)門(mén)的理論。在最簡(jiǎn)單的形式中，壓力面是沿螺旋槳軸軸線(xiàn)的螺旋面的一部分，任何機(jī)器螺旋的螺紋都是螺旋面?？烧{(diào)距槳具有當(dāng)槳停止時(shí)可以調(diào)成不同螺距的槳葉，可控螺距槳有一個(gè)機(jī)械裝置用于改變槳葉相對(duì)于槳轂的位置，在任何時(shí)間都可進(jìn)行。雖然他仍然在一些遙控定位的內(nèi)河船上和特別用途的船艦上采用外，但已經(jīng)過(guò)了他們的最輝煌的時(shí)代。螺旋槳很少受吃水變化、嚴(yán)重橫搖的影響，需較少的有效寬度，受到較好保護(hù)而不被損壞，使用更集中機(jī)器，以更高的速度航行。然而他的船不使用明輪推進(jìn)的。歷史上早期由于航行時(shí)風(fēng)力不足及不可靠的持續(xù)性就迫使人們?nèi)パ芯科渌侄蝸?lái)驅(qū)動(dòng)水中船舶。該阻力又決定了推進(jìn)動(dòng)力的選擇，所以通常船與水的動(dòng)力作用，要求造船師對(duì)此須有最大程度的關(guān)注。 由于水粘性而引起的阻力確切地稱(chēng)為粘性阻力或摩擦阻力。 第 8課 阻力 前言 浮在靜水中的船舶受到垂直于浸水表面的靜水力作用，在解決浮力和穩(wěn)性問(wèn)題已經(jīng)指出，壓力 的合力是垂直向上的，正好等于作用在船體上的重力，也就是等于船的重量，如果由靜水壓引起的外力在船首尾方向和船寬方向求合力的話(huà)，可以發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)方向上的合力均為零。當(dāng)船舶重量或排水量是常數(shù)時(shí)，我們可以采用 GZ作為度量船舶在各種傾斜角度下靜穩(wěn)性的尺度。如果 M在 G之 下，那么 GM是負(fù)的。 考慮到穩(wěn)心與船舶平衡狀態(tài)的 相互關(guān)心，有必要知道，穩(wěn)心定義實(shí)際上只在船舶橫傾角早 0到 710范圍內(nèi)才有效。在圖 （ a）中船舶處于中性平衡，復(fù)原力臂和復(fù)原力矩均為零。 對(duì)于浮體，穩(wěn)定平衡條件表現(xiàn)為當(dāng)船受外力作用傾斜時(shí)，能夠恢復(fù)到原先 正浮狀態(tài)，中性平衡表現(xiàn)為一個(gè)均勻圓柱浮體浮在水面上，當(dāng)外加力引起的運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，圓柱體也就停止于任何位置，穩(wěn)定不平衡常常出現(xiàn)這樣的例子，當(dāng)一個(gè)小孩子試圖一個(gè)洋娃娃放在浮于浴盆中的玩具船上時(shí)，松手后玩具船傾斜直到傾覆或于洋娃娃脫離，之后玩具船又恢復(fù)到它的正浮狀態(tài)。 穩(wěn)性的概念更復(fù)雜一些。但由于第一次世 界大戰(zhàn)的爆發(fā)而未能進(jìn)一步討論，盡管那次會(huì)議的成果在戰(zhàn)爭(zhēng)期間有出版，然而知道 1929年，召開(kāi)了另一次國(guó)際會(huì)議。 用于運(yùn)輸旅客的船舶須滿(mǎn)足非常嚴(yán)格的安全規(guī)范要求。但是，當(dāng)有足夠的成員在公約上簽字時(shí)，各國(guó)政府就著手準(zhǔn)備國(guó)內(nèi)的規(guī)范（在英國(guó)是通過(guò)貿(mào)易部）。對(duì)于這類(lèi)船的進(jìn)一步要求是船長(zhǎng)超過(guò) 150m的和設(shè)計(jì)有空艙的船舶，必須具備當(dāng)這些空艙中的任何一個(gè)進(jìn)水后能浮起； B類(lèi)船是指非 A類(lèi)船。第三點(diǎn)是，船舶要求有儲(chǔ)備浮力，因而在發(fā)生破損事故時(shí)能保持浮性，至少有足夠的時(shí)間讓船 上人員撤離船舶。勞氏規(guī)則要求船舶每英尺貨艙深度允許有 3英寸的干舷。 政府機(jī)構(gòu) 關(guān)于船舶安全的立法是船舶登記國(guó)政府的責(zé)任。 這里對(duì)勞氏船級(jí)社的起源于發(fā)展作了一個(gè)簡(jiǎn)要的概述，更詳細(xì) 的資料早 Archer的論文中可以找到，推薦讀者去研究規(guī)范和船名錄，以增加在此討論的讀者內(nèi)容。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)然也由船級(jí)社的研究工作所支持，還有就是與其它研究結(jié)構(gòu)合作。已經(jīng)包括機(jī)器的檢驗(yàn)。在 19世紀(jì)早期，他們頒布自己的登記規(guī)則