【正文】 因為質量、阻尼和回復力等典型。 橫搖大概是最希望出現(xiàn)的運動，因為它產(chǎn)生最大的加速度，因而是暈船的主要原因。可為多個自由度的運動，另外 4個是橫搖（繞縱軸的旋轉），縱搖（繞橫軸的旋轉），垂蕩（垂向運動）和縱蕩（縱向運動與勻速推進運動的疊加）。 在操縱中，船舶產(chǎn)生首搖（繞一個垂直軸旋轉）和橫蕩（側向移動）。由于這個原因，許多船裝備了艏側推器，一個固定在首部橫向隧道內的螺旋槳，該側推器可以推船首側移而不產(chǎn)生向前的運動。如果舵安裝在螺旋槳正后方，那么在數(shù)秒鐘之內的連續(xù)劇高速旋轉可以產(chǎn)生足夠的升力去推動船尾，卻未能產(chǎn)生明顯的向前的運動。它們設在螺旋槳的前面，漿軸的兩側各一個。此外，對于倒車 時也必須具有良好操縱性的船。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。該升力產(chǎn)生了一個圍繞大概在船長中點的點動回轉力矩。這樣一個方向控制的準方向機構就是安裝在船尾的舵，并且固定在它上方的船體內的電動液壓舵機來驅動。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。因而兩種極端的折中方案是希望出現(xiàn)的。另一方面，如果外力作用消失而船舶航向仍在改變，那么就說該船是不穩(wěn)定的。 前者修正延伸到推進效率的范圍，而后者增加了推進效率的峰值。 在整個葉上可變螺距槳的設計理論是一個特殊和專門的理論。如果螺距從槳轂向葉稍增加，那么該螺距是徑向增加的。從圖 ，在葉面上的每一個點都有與 C點相同的螺距。圖 C的螺距就是在旋轉一周后距離FE。在最簡單的形式中，壓力面是沿螺旋槳軸軸線的螺旋面的一部分，任何機器螺旋的螺紋都是螺旋面。 槳直徑是葉稍到槳軸距離的 2倍，或者是葉稍圓的直徑。（葉背） 葉稍是槳葉上立軸最遠的點。 右旋槳是從船尾往船首方向看去順時針旋轉的并驅動船前進的螺旋槳（當向船尾看去則為順時針旋槳如圖 ）左旋槳是從船尾向船首看去逆時針旋轉并推進船前進的槳?？烧{距槳具有當槳停止時可以調成不同螺距的槳葉，可控螺距槳有一個機械裝置用于改變槳葉相對于槳轂的位置，在任何時間都可進行。該槳轂用銷鍵固定在槳軸上并由漿軸驅動。 現(xiàn)在應用最成功的推進裝置類型，有四種： 1螺旋槳 a定螺距槳不 b可調螺距槳 c可控螺距槳 d有套罩螺距槳用于隧道之內（導管槳） e對轉槳 2明輪 裝在舷側或船尾的有固定葉片或順將葉片的 3噴水推進器 a潛沒噴嘴噴水推進器 b水面噴嘴噴水推 進器 4平旋擺線推進器 a正擺線推進器 b外擺線直翼推進器 上述這些類型將在后面幾節(jié)中單獨討論 螺旋槳 因為應用最廣泛的推進器是螺旋槳推進器（以下與實際應用一致稱為螺旋槳），他將進行最詳細的討論，在用的其他類型螺旋槳的若干推進理論也將包含在內 首先考慮螺旋槳本身的一些有用的術語及其相關的術語和定義。噴水推進近來成功復蘇，并有希望更多應用（他將在本章后面討論）。雖然他仍然在一些遙控定位的內河船上和特別用途的船艦上采用外，但已經(jīng)過了他們的最輝煌的時代。 現(xiàn)在有很多種類型的船舶推進裝置，一些不同尋常的效率低下的裝置被發(fā)明實驗拋棄。盡管如果 ALECO號具有相等的功率的話只可能贏得作為實驗一部分的某些比賽，但是，螺旋槳推進的批評者還是保持沉默了。明輪船是它的姐妹船，比他略小，功率略低，叫 ALECO號。螺旋槳很少受吃水變化、嚴重橫搖的影響，需較少的有效寬度，受到較好保護而不被損壞，使用更集中機器，以更高的速度航行。皮替特史密斯成功用于英國皇家海軍之前的半個世紀里，都在一定程度上取得了成功。 有趣的是在這些早期的努力中，推進裝置都不相似。 1787年，弗吉尼亞希波力克縣的杰姆斯拉姆賽造了一艘蒸汽船，用噴水器推進。然而他的船不使用明輪推進的。這只船命名為火船，它的設計發(fā)明者茹富魯瓦一般認為是最早的商用蒸汽船。 然而，真正的從蒸汽機轉換出來動力的機械推進，出現(xiàn)將是晚許多，并經(jīng)歷了很多失敗。明輪在東方約在公元 7世紀使用。歷史上早期由于航行時風力不足及不可靠的持續(xù)性就迫使人們去研究其他手段來驅動水中船舶。超過這個速度范圍，一個較小的速度增量要求必須非常大的動力增加值才能滿足興波能量需求，小型船艇可以借助滑行來超越這個限制，但滑行所需的動力功率要超過常規(guī)船實際所需的。 興波阻力和漩渦阻力經(jīng)常合并為一個 “剩余阻 力 ”，特別是在通過模型試驗來測量阻力時，興波阻力通常在剩余阻力中占據(jù)大部分；因而在研究與船體設計時給予它更多的關注。 摩擦阻力與水密度、水接觸面積、相對船體的水速度成正比，還與摩擦系數(shù)成正比。該阻力又決定了推進動力的選擇，所以通常船與水的動力作用，要求造船師對此須有最大程度的關注。所有這些都影響船體形狀，但最重要的是船體與水的動力耦合作用。 第四類型阻力是水面以上部分在空氣中運動而產(chǎn)生的，在前面已經(jīng)提到過，它包括摩擦阻力和漩渦阻力。 邊界層的實際厚度是難以確定的，但是流體向前速度下降 1%處的點可作為邊界層的外邊界，在該點處流體可認為是無粘性的，于是，在圖 ，流體相對船體速度 V1 為無粘性時該點速度的 ，就是邊界層的外邊界。 由于水粘性而引起的阻力確切地稱為粘性阻力或摩擦阻力。 阻力類型 前面已經(jīng)指出，有時將阻力分解為一些分量處理起來方便，現(xiàn)在討論它們。 船舶實際上是同時在兩種密度差別很大的流體中運動，船體下部表面在運動而上部表面在空氣中運動，空氣和水一樣，也具有粘性，因此水面以上部分也受到和水下同樣的兩種力。如果根據(jù)這個修正后的壓力系統(tǒng)而產(chǎn)生的力在首尾方向上求合力，可以發(fā)現(xiàn)它是與船在水中運動方向相反的，如果在橫方向求合力，那么該合力等于零，因為船是左右對稱的。 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，可以發(fā)現(xiàn)在這兩個方向上的合力均為零。復原力臂曲線也表明復原力臂最大值所對應的傾角。 該范圍的幅度主要取決于船寬、干舷、與甲板的上層建筑水密完整性以及重心位置。 穩(wěn)性范圍的定義是從平衡位置向左舷或向右舷傾斜的角度，單位是度。當船舶重量或排水量是常數(shù)時，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。 由前面討論的重力和浮力構成的力偶在數(shù)量上是船舶重量與兩個力線的乘積。 因為縱穩(wěn)心 ML總是離船相當高（圖 ），可以說在正常條件下縱穩(wěn)性高 GML不可能出現(xiàn)負值。船舶具有正的GM則不能在正浮，并且不具備初穩(wěn)性。如果 M在 G之 下，那么 GM是負的。如果討論縱穩(wěn)性，那么相應的穩(wěn)性高記為 GML，稱為縱穩(wěn)性高。因此人們必須區(qū)別在往一傾斜角度下的總體穩(wěn)性與小傾角的初穩(wěn)性（ ⊙ 10） ：初穩(wěn)性度量 穩(wěn)性高度，包括橫向的和縱向的，定義為重心至橫穩(wěn)心或縱穩(wěn)心的距離，在正浮平衡位置上鉛垂線量取。因而采用穩(wěn)心與重心相對位置作為穩(wěn)性指標只限于小的傾斜角。 考慮到穩(wěn)心與船舶平衡狀態(tài)的 相互關心，有必要知道，穩(wěn)心定義實際上只在船舶橫傾角早 0到 710范圍內才有效。 當穩(wěn)心與重心重合，如圖 （ b），則沒有 力矩產(chǎn)生，船舶處于中性平衡。 在第 3章討論的穩(wěn)心 M，定義為通過傾斜物體或船體浮心的垂直線， 與船舶橫傾角趨于零時的鉛垂線的交點，這個交點位于船舶正浮時代重力作用線與浮力作用線上。在著種情況下，力矩方向不會使船舶恢復到正浮位置，而是使船繼續(xù)傾斜。在圖 （ a）中船舶處于中性平衡，復原力臂和復原力矩均為零。在圖 （ a）中，這個力矩使船恢復至正浮位置，該力矩稱為復原力矩，兩條作用線之間的距離稱為復原力臂（ GM） 現(xiàn)在假設當船舶產(chǎn)生一個小的橫傾時，垂心在這個位置移動至向上。 現(xiàn)在，當船舶受到外部傾斜力矩作用而橫傾時，浮心位置也從船體縱中面移出去，通常重力作用與浮力作用線之間有一個距離。有兩種力在維持船的平衡狀態(tài)，它們必須數(shù)值上精確的相等，且方向相反。 對于浮體，穩(wěn)定平衡條件表現(xiàn)為當船受外力作用傾斜時，能夠恢復到原先 正浮狀態(tài)，中性平衡表現(xiàn)為一個均勻圓柱浮體浮在水面上，當外加力引起的運動停止時，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，當一個小孩子試圖一個洋娃娃放在浮于浴盆中的玩具船上時，松手后玩具船傾斜直到傾覆或于洋娃娃脫離，之后玩具船又恢復到它的正浮狀態(tài)。圖 （ c）表示是不穩(wěn)定平衡，小球處在面朝下的碗中的頂部。圖 （ b）表示的是中性平衡狀態(tài)（隨遇平衡）。 如果物體受到 一個外力干擾作用，并當外力消失是恢復到初時位置，那么就說它處于穩(wěn)定平衡。 穩(wěn)性的概念更復雜一些。 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。另一次會議大概將在 1976年舉行，預期在整個安全評價方面作出重大修改。因為公約已經(jīng)聲明與載重體和噸位相關聯(lián)，所以由簽約國履行，其內容體現(xiàn)在各國制定的法律中。但由于第一次世 界大戰(zhàn)的爆發(fā)而未能進一步討論，盡管那次會議的成果在戰(zhàn)爭期間有出版，然而知道 1929年，召開了另一次國際會議。破損后進水的技術問題將在后討論。泰坦尼克號首航時撞上冰山使多個船艙破損最終沉沒而損失很多生命。現(xiàn)在，客船規(guī)范是在本世紀各種國際會議總結出的成果和說明。 用于運輸旅客的船舶須滿足非常嚴格的安全規(guī)范要求。前者現(xiàn)在沒有什么用處，因為蘇伊士運河已經(jīng)關閉了若干年了，但是在過去通過蘇伊士運河的費用是基于蘇伊士運河噸位。然而，還有一些特殊的噸位，計算方法有點不同，登記在一個單獨的證書上。然后也留下了爭議；在這個過程中隱藏在噸位評估之后的基本概念卻丟失了，至少不在明顯了。但是，當有足夠的成員在公約上簽字時，各國政府就著手準備國內的規(guī)范（在英國是通過貿易部）。 在新的噸位丈量系統(tǒng)中，以前版本的噸位標志廢除了，盡管公式中含有吃水表明噸位隨船舶所設計的吃水而變化，在新的噸位丈量規(guī)范中，包含了上述計算船舶噸位的規(guī)則。會議結果由 Wilson出版了一份報告。 關于噸位丈量在近年又有進一步的發(fā)展。對于這類船的進一步要求是船長超過 150m的和設計有空艙的船舶，必須具備當這些空艙中的任何一個進水后能浮起； B類船是指非 A類船。 目前載重線公約里基本干舷以兩個表的形式給出，一是 A類船，另一位是 B類船，這些最小干弦取 決于船長。干舷甲板定義為暴露在空氣中和海水中的最上層完整甲板，甲板上具有永久性的關閉措施，在甲板之下的舷側安裝有永久性水密的開口?？赡茉趯黼S著規(guī)范的發(fā)展，在干弦考慮中會計入船舶在海中的水動力影響。第三點是，船舶要求有儲備浮力，因而在發(fā)生破損事故時能保持浮性，至少有足夠的時間讓船 上人員撤離船舶。這里聲明，首先，最小干舷是當船舶在波浪中航行時能提供儲備浮力，所以船舶在波浪中能浮起，它還得保護船舶在大量上浪時的浮力要求，于是為干貨船制定?，F(xiàn)在熟悉的在船上勘繪的標志稱為普林索爾載重線，它的官方名稱是 “載重線標志 ”。載重線限制于賽謬爾 ?普林索爾這個名字有關。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。 載重線 將船舶裝載限制在一定吃水下的問題到現(xiàn)在已經(jīng)討論了 100年了。這些專題的一部分現(xiàn)在是國際規(guī)范所涵蓋的內容，例如，載重線，噸位及客船相關的規(guī)范。該部被授權制造一系列商船運輸法，這些法規(guī)有100多年的歷史。 政府機構 關于船舶安全的立法是船舶登記國政府的責任。在特殊的結構布置方面給船東和建造者一些忠告，并且總是 準備審查任何新的建議，最近一些年中他們還在改進結構設計于新的方面上發(fā)揮作用，在這些行動中，在致力于安全船舶設計改進船體結構中履行重要職責。國際船級社協(xié)會（ IACS）開展咨詢活動?，F(xiàn)在世界上其他的船級社的發(fā)展基本上也是類似的形式，這些船級社有 BV（法國） DNV(挪威 )、 ABS(美國 )、 GR(德國勞氏 )、 RIV（意大利）和 NKK(日本 )。 這里對勞氏船級社的起源于發(fā)展作了一個簡要的概述，更詳細 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容。例如，由于此原因而導致的板材厚度減小的地方，需要更換。這些項目要求年度檢驗，也要求驗證船兩舷的干舷標志。首先，鋼船大約一年（間隔期）檢驗 1次。這個經(jīng)驗過程當然也由船級社的研究工作所支持，還有就是與其它研究結構合作。最初建立的規(guī)范很大程度上是憑借經(jīng)驗的。例如 1939年以前，船體構件尺可以通過船體的主尺度 L、 B和 D來確定。泵、管路、防火、探火、和滅火設備、鍋爐和其他壓力容器，電氣設備，貨物冷藏裝置，以及建造材料。已經(jīng)包括機器的檢驗。此外還按季節(jié)出版冠以全世界造船業(yè)務的統(tǒng)計結果。委員會由船運業(yè)的成員組成，代表行業(yè)的利益。從那時起，勞埃德船級社，正像今天所知道的，真正地開始。在 19世紀早期，他們頒布自己的登記規(guī)則（綠皮書），實際上與勞埃德船級社在競爭。在北英格蘭建造的與在南部的只給較低的入級。那些船級如 100A1油船、 1001液化氣船、 100A1礦砂船等，在入級證書中可以見到?，F(xiàn)在，與船體檢驗一樣，機械檢驗也是常規(guī)的項目，所以符號 LMC（勞埃德機械證書）在入級時可以看到。這就是 100A1，其中 “100A”表示船舶體是按照船級社規(guī)范的最高標準建造的， “1”表示設備，此外，還可以發(fā)現(xiàn)在100A1前有一個十字符號，因而船級變?yōu)?