【正文】 它可以用一個強迫振動來表示。更一般的情況。側(cè)向推動船尾等于改變船體航向，但這只是權(quán)宜之計，對于低速操縱時常常是不夠的。經(jīng)常為每一螺旋槳安裝一對側(cè)翼舵。 對于一個給定的攻角，舵升力正比于相對于舵的水速度的平方。 穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性都不可避免地需要設(shè)備來保持航向或根據(jù)命令改變航向。一艘方向不穩(wěn)定的船是不容易操控的，而一艘穩(wěn)定性好的船需要較少的能量就能由掌舵裝置保持在固定航向上。為了概括這個設(shè)計的目的，可以充分地講（ 1）當(dāng)螺距在導(dǎo)邊和隨邊間變化時，那么螺旋槳可適應(yīng)一個較大范圍的船速（ 2）螺距從葉根到葉稍變化時，那么螺旋槳具有適應(yīng)槳周圍的半流的優(yōu)點。如果從導(dǎo)邊到隨邊，螺距逐漸增加，那么該螺距是軸向增加的。 槳葉上任何點的螺距都是這樣一個距離：所在的螺旋面和母線繞槳軸旋轉(zhuǎn) 360度，在平行槳軸方向前進的距離。 槳葉導(dǎo)邊是 進車時首先切如水的那個邊， 隨邊是與導(dǎo)邊相反的那個邊。在下面的討論中，見圖 ，是一個三葉固定螺距槳。一個螺旋槳在槳轂上至少應(yīng)有兩個槳葉。費馳的機動櫓再也沒有用過。軍船此后都采用了螺旋槳。 1845年，英國海軍舉辦一場有名的在一艘螺旋槳船和明輪船之間的 “拉力戰(zhàn) “，螺旋槳船是蒸汽驅(qū)動的軍船 RAHLE號。明輪、機械櫓和噴嘴器，在阿基米德螺旋槳被約翰埃里克森成功用于美國海軍和弗朗西斯。它的 18英寸單缸蒸汽機和火水管鍋爐驅(qū)動船尾處的三個鴨腿槳，移動一只 60英尺的船以 8節(jié)速度航行。很難將在什么地方，什么時候這樣的推進首先獲得成功，但有記錄顯示1783年在法國里昂， 1個長 148英尺駁船樣子的小船，裝備了一個水平的雙作用蒸汽缸來驅(qū)動兩個舷側(cè)的明輪，能夠在羅納河上逆流而行。除了簡易的漿或人力櫓之外，有證據(jù)表明公元前羅馬人用明輪舟（動力為牛）來運輸士兵去西西里。事實上，興波隨著船速增加而快速增大，因此最終需要更強的動力去克服它，在船上是不可行的，對常規(guī)船型實際上不可能以速長比超過 行（速度單位為海里 /小時，除以水線長度的平方根，單位是英尺）。 勻速向前運動的阻力有四個分量： 水與船體表面的摩擦， 由船體興波引起的能量消耗， 由于船體和附體（例如舵）引起的漩渦而消耗的能量， 船體水面以上的空氣阻力。 船體形狀的確定受很多競爭因素的影響，為建造簡單，它應(yīng)為長方形箱體，為有足夠的橫穩(wěn)性，它應(yīng)夠?qū)?；為了能像梁一樣在縱中面內(nèi)彎曲而有足夠厚度，它應(yīng)足夠深。實際上與濕表面接觸的那一薄層流體始終伴隨著船體，但由于粘性，在與鄰近層之間產(chǎn)生了由速度傳遞帶來的剪切力，這層流體又將速度經(jīng)相鄰的下一層流體傳遞，不斷向船體以外發(fā)展，很顯然由于粘性作用有一部分流體沿著船在拉動，這部分流體需要力來保持運動，于是就產(chǎn)生了阻力，在船體表面向外，向前移動速度逐漸減小，盡管理論 上在一定距離上仍然存在速度，靠近船體表面上的速度梯度最大，而向外一點距離則向前的流體速度實際上可忽略，向前的速度因而限制在鄰近船體的一個相對窄的范圍內(nèi)，這個薄層稱為邊界層，邊界層厚度在船首相對較薄，但向船尾較厚，正如將在圖 ，在整個船長方向上各個位置處流體速度的下降情況。然而，空氣密度比水小很 多，當(dāng)空氣靜止時，由于空氣引起的阻力也是非常小的，然而，如果船舶迎風(fēng)航行，那么空氣阻力將比靜止空氣的阻力大許多，因而，這種阻力僅在一定范圍內(nèi)，取決于船速，更取決于風(fēng)速?？紤]一下當(dāng)船舶在水中以速度 V運動時會發(fā)生什么，這種前進運動的效果是會在船體上產(chǎn)生水動壓力，從而改變了原先的法向靜水壓力。這個范圍表明正復(fù)原力臂的范圍，并不意味傾斜是安全的不會翻船，理論上，穩(wěn)性范圍表示船舶逐漸傾斜到一個角度不會傾覆，水也是靜止的，在任何傾角下傾斜力矩都沒有超過復(fù)原力矩。 對于小角度傾斜（即傾斜時浮力作用線與船中心線的交點在 M點處） GZ=GMSIN⊙ (71) 復(fù)原力矩 =△ GZ RM=△ GM SIN⊙ (72) 其中 ⊙ 是橫傾角，單位是度（圖 ） 因而， GM值可用來比較同類型同尺度船舶的初穩(wěn)性?？v穩(wěn)性將在下一章討論。 GM是初穩(wěn)性的 度量，或者死船舶抵抗從正浮位置傾斜的能力。 在圖 ，穩(wěn)性高度為 GM，船舶重心 G或 G1，除非特別聲明，穩(wěn)性和穩(wěn)心高指的是橫穩(wěn)性高。超過這個范圍，浮力作用線與船縱中面的 交點就沒有意義。 因此，從前面幾節(jié)中很容易看出當(dāng)穩(wěn)心位于重心之上，如圖 （ a）所示，那么船舶傾斜時就有復(fù)原力矩，船舶處于穩(wěn)定平衡。 如果船舶重心往上移動一點，如圖 ，當(dāng)船舶有一個小的橫傾后，兩條作用線的方向與圖 （ a）的相反。這兩個大小相等方向相反的作用力的距離，構(gòu)成了一個力偶，即作用力（排水量）與該距離的乘積。 考慮一艘船正浮于靜止的水面上，為了保持靜止或平衡，必須無不平衡力或力矩作用在船上。當(dāng)小球受到外力作用而運動又受到外力（包括摩擦阻力）作用而停止，它將在水平面上的任何點處于平衡狀態(tài)。這里人們關(guān)心的是當(dāng)物體受到一個力或力矩作用后，能否回到它原有的靜平衡狀態(tài)，從力系平衡的定義角度講，包括沒有加速度和減速度，靜平衡定義為：處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體即為靜平衡。 SOLAS公約不僅關(guān)心客船的水密分隔及破損條件下的相關(guān)安全問題，而且還關(guān)注其他安全方面問題，例如 ，探火、滅火和防火機器與電氣裝置，救生設(shè)備如救生艇及施放方法，無線電報和無線電換，航行安全，谷物與危險貨物運輸，以及與核動力船舶相關(guān)規(guī)則。到了 1932年一些主要海運國家在 “國際海上人命安全公約 ”上簽字。在這次災(zāi)難之后，因為客船破損后的浮性問題成分立法者腦中的魔影，所以英國同業(yè)公會成立了一個“艙壁委員會 ”來核查客船的強度和艙壁的位置。出于這個目的，客船定義載客超過 12人的船舶，并頒發(fā)滿足規(guī)范要 求的客船證書。它們是船舶通過蘇伊士運河和巴拿馬運河的噸位證書。 新的丈量規(guī)范大大地簡化了以前采用了很長時間的復(fù)雜規(guī)則。該報告旨在簡化已有的噸位規(guī)范，并將總噸位和凈噸位計算量減小到公式計算，公式如下：（略） 上述公式 中的體積計算到板架的內(nèi)表面，并包括附體體積與海水連通的體積不包括在內(nèi)。這兩類船的干舷在表 。另外，比它位置低的甲板也可以認(rèn)為是干舷甲板，只要它是永久性甲板且在首位方向和橫向均為連續(xù)的。 盡管最小干舷問題實際上是個水動力問題，但規(guī)范中干舷計算還算是主要依據(jù)靜水力考慮。 這里不去考慮載重線發(fā)展歷史，但是很清楚水線以上的船舶體積應(yīng)該有個最小值，主要分三個原因，從后面的章節(jié)中將變得明顯。直到 19世紀(jì)后 1/4時期，這個通過了議會立法的問題才重視起來。其中一部分將在后面詳細討論。在英國這項工作最初由同業(yè)公會來執(zhí)行，而現(xiàn)在由貿(mào)易部來做。盡管船級社的主要功能還是船級社，但是他們現(xiàn)在做的要比這些更多。 勞氏船級社是最古老的船級社。更深入的檢驗稱為特別檢驗，在船舶生命周期內(nèi)沒 4年檢驗 1次，這些檢驗包括年度檢驗的項目是結(jié)構(gòu)尺寸，因為腐蝕越來越嚴(yán)重。 為了確得 根據(jù)規(guī)范建造的船舶能滿足最高標(biāo)準(zhǔn)要求，檢驗工作伴隨著船的一生都在進行。這些尺寸取決于 2個數(shù)據(jù) L(B+D)和LD，到了 1945年以后，這種方法就不足了，并且也不詳細，可以說，那時已經(jīng)出現(xiàn)很多修正，并對結(jié)構(gòu)強度問題給予了更多的重要關(guān)注。船級社處理的其他問題包括特種船例如油船、液化氣船、挖泥船、自卸駁船等。 船級社每年出版一次船名錄，記錄了總噸位在 100噸及以上的船舶的參數(shù)，不管該船是否入勞氏船級。然而，最終很明顯，這兩個組織不能獨立地生存（所以在 1834年合并）。 回顧早期船舶分級情況，實踐中依據(jù)船齡和建造地來分級。勞埃德船級社是在船舶機械推進方式之前就進入船舶領(lǐng)域了。 船級社和政府管理機構(gòu)的工作在一定程度上是重疊的。 政府管理機構(gòu)關(guān)心船舶的安全，以及在船上工作的所有人的利益。前者具有相當(dāng)長的歷史，已經(jīng)通過規(guī)范建立了建造標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)范在保證船舶安全方面做了大量的工作，并沒有強迫船東去按照某一船級社的規(guī)范去建造他自己的船舶，但可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)船都是這樣的，船級定義為 “按價值高低而劃分的等級 ”。這一部分稱為 “平行舯體 ”。 在多螺旋槳商船上，通常要對側(cè)軸進行包裹，稱為 “軸包套 ”。在全焊接船上，船體外表面比型線要多一個外板的厚度。光順時采用斷面的大約為25mm2的木壓條，由鋼釘釘在放樣臺上為了節(jié)約空間，水線和縱剖線在首尾部分均在長度方向重疊，這種光順形式能生成具有良好精度的橫剖面，水線和縱剖線。加精確地船型光順，這項工作由船廠實尺度放樣來完成。如果通過橫剖面圖量取的所有點還不能繪出水線，那么就從水線上量取新的型值并重新繪制橫剖面圖。光順國產(chǎn)進行時，船體型線設(shè)計通常從近似的橫剖面開始。 上面討論的三組剖面圖顯然不是彼此相互獨立的，在此意義上，一個面的變化會影響到另外兩個面，因此，如果橫剖面的形狀改變，那么將影響水線和縱剖線。這些剖面的視圖稱為縱剖面圖（見圖 ），并將傳中以后的稱為后體縱剖線，講船中以前的稱為前體縱剖線。這些平面與 船體外表相交而得到的剖面稱為水線。于是尾垂線是 0號站，首垂線是 10號站，如果船舶分為 10個分段。船中以后的剖面繪在中心的一邊，船中之前的剖面繪在中心線的另一邊。 首先考慮垂直于船縱中線的一組平面。因此，很有必要通過盡可能詳細的曲線圖來描繪船體表面。高度等于平均吃水，長度等于垂線間長的長方體體積之比 對于大型油船，方形系數(shù)的平均值大約為 ；對于航空母艦大約 ，對于小艇大約 縱向菱形系數(shù) 是排水體積與一個陵柱體體積之比，該陵柱體的長度等于垂線間長，斷面面積等于船中橫剖面面積，一般它的值超過 垂向棱形系數(shù) 是排水體積與棱柱體體積之比，該棱柱體的長度等于吃水，斷面面積等于水線面面積 在 暫時離開這些系數(shù)之前，應(yīng)當(dāng)注意到上述定義使用了排水量而設(shè)用型尺度，因為通常在最初的設(shè)計階段才關(guān)心這些系數(shù)。 水線面系數(shù) CWP是水線面積與其外切長方形型面積的比值。圖 再次舉了 4坐標(biāo)的例子。在 4號站的面積曲線高度代表 4號站剖面的面積。在縱中剖面內(nèi)哦角位移稱為縱傾。 還有一些表示精確的幾何概念在定義船體形狀時有用的。 型深是橫剖面內(nèi)從平板龍骨上邊緣量到船舷甲板下邊緣的垂直距離，如果沒有指明，它是在船中處量取的。造船者感興趣的肋骨型線，由于外板厚度，進一步講，根據(jù)造船建造方法不同，它與排水型線是不同的。 還需要一個關(guān)于船長中點的參考面，自然地，就選取為垂線間長中點處的橫剖面，它稱為船舯。當(dāng)然，這些站位是橫剖面在縱剖面上或半寬線上的投影，并在橫剖面圖上有半寬形狀。如果在整個船舶壽命期間，垂線是精確的和固定的，它包含水下的大部分以及它們之間沒有嚴(yán)重的不連續(xù)，那么垂線在什么位置是沒有關(guān)系的。船舶設(shè)計水線面稱為載重水線面（ Lwp）， 或者是設(shè)計水線面。圖 。設(shè)計水線面是垂直于中線面的平面，去做水平或近于水平的參考面。 第四課 基本幾何概念 典型船舶的主要部分極其術(shù)語如圖 。干舷越大則水線以上體積就越大。 干舷 干舷可以定義為傳播在水面以上的投影高度或者從甲板至水線的距離。這一點對于船舶進入有限水深區(qū)域或進入干船塢時是非常重要的。那么船舶漂浮時的平均吃水不能簡單地用首吃水加尾吃水再除以2來獲得。當(dāng)水位在某個數(shù)字的字腳時，那么那個數(shù)字就代表吃水值（單位為英尺）。這對了解船舶吃水或船舶入水多深是重要的。如果船舶尾吃水大于船首吃水，那么該船尾為傾。它既可以由傾斜角角度來定義，也可以由首柱與基線交點至首垂線的距離來定義。它的作用在與平板龍骨與中底桁可以垂直連接，而不必對連接角鋼進行倒邊 舷側(cè)內(nèi)傾 船舶橫剖面還有一個特點在一段時期內(nèi)相當(dāng)常見，而現(xiàn)在幾乎完全消失了此即所謂的舷側(cè)內(nèi)傾。對于瘦型船，將采用較大的底部升高，并且有較大的舭部半徑 平板龍骨 在鉚接船時代， “平板龍骨 ”或是 “平底 ”是很普通的構(gòu) 件。如果平坦船底線向舷外連續(xù)延伸，它將與船寬型線相交，如圖 （ a）所示。構(gòu)成舭部的圓弧的半徑稱為 “舭部半徑 ”。 舭部半徑 船中橫剖面輪廓如圖 （ a）所示。但這一點并很重要，因為船舶在靜止時很少是直立的。 取消了舷弧的船舶更容易建造了。偶爾還出現(xiàn)上甲板最低點位于船中之后一段距離的情況。較老式船舶上，甲板線在測視圖上是拋物線形狀。在船廠方向上不同位置處的舷弧是不同的。 三個主尺度給出了船舶尺寸的一般概念。 船深 第 3種尺度是船深，沿著船長方向是變化的，但通常在船中處測量。但在現(xiàn)代焊接船舶，額外的寬度只有 2個外板厚度。它可以簡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。 船寬 垂線間長的中點稱為船中?，F(xiàn)代傳播具有大型球鼻首的最前端。這個長度稱為 “總長 ”，定義為從最后端量至最前端。如果船舶未設(shè)舵柱，那么尾垂線則取自舵桿中心線。這些將依次討論。 第三課 在仔細研究造船 工程各種分支之前，定義一些術(shù)語是重要的，一便后面章節(jié)學(xué)習(xí)中使用。前面討論的較高檔的船艇一般犧牲有效載荷和續(xù)航能力來滿足航速要求。所以人們（造船者）希望軍船造價要比商船的高。對于大型戰(zhàn)斗艦船，例如航母，導(dǎo)彈巡洋艦，驅(qū)逐艦和核潛艇，所有以前提到的因素均重要，因此，這類船造價非常高。因此，大吃水船不能工作于特定的海域。因此，政策因素在商船設(shè)計與建造經(jīng)濟中起重要作用。還要進行現(xiàn)金流分析以明確船在投資回報率為多少。在各種因素中相對重要的是穿的用途，由商團、政府