第一篇：哈工程翻譯協(xié)會簡介

翻譯協(xié)會

哈爾濱工程大學翻譯協(xié)會成立于2010年9月，隸屬于哈爾濱工程大學外語系，是外語系英才基地所轄的四大社團之一。哈爾濱工程大學翻譯協(xié)會以提高哈爾濱工程大學廣大學生翻譯能力以及培養(yǎng)廣大學生的翻譯興趣為宗旨，通過講座培訓、經(jīng)驗交流、比賽活動等實現(xiàn)這些目標。

哈爾濱工程大學翻譯協(xié)會現(xiàn)有主席一名，副主席兩名，下設宣傳部、實踐部、翻譯部以及辦公室，各部由部長一名及幾名副部組成，現(xiàn)有70名會員，遍及學校各系?，F(xiàn)在翻譯協(xié)會主席是吳伊帆同學，他是多次國內(nèi)翻譯大賽的獲獎者，包括“中譯杯”東北地區(qū)黑龍江賽區(qū)口譯大賽一等獎等。翻譯協(xié)會的指導老師分別指導筆譯與口譯兩部分，口譯指導老師組長由暴力穎教授、博士擔任，筆譯指導老師組長由毛延生副教授、博士擔任。通過這些名師的有力指導和英才基地的大力支持，翻譯協(xié)會的培訓活動、比賽交流等的質量得到保證，在廣大學生中的影響也越來越大。

翻譯協(xié)會以翻譯為特色，經(jīng)常邀請翻譯的教授名家等為廣大學生作一些關于翻譯（口筆譯）的講座培訓，比如關于口譯的認識及學習方法，筆譯的精髓以及提升的意見。特別是廣大學生感興趣的關于人事部組織的二、三級的口、筆譯考試，翻譯協(xié)會通過這些培訓講座，不僅讓廣大學生領略翻譯的無窮魅力，而且真真切切地提升他們的翻譯水平和激發(fā)他們的翻譯熱情。

翻譯協(xié)會還時常組織各種經(jīng)驗交流會，主要由一些優(yōu)秀學生介紹他們的翻譯學習，包括方法、建議等，在交流會上，所有在場人員都可以參與互動，提出自己關于翻譯的想法，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。在這些交流會中，廣大學生彼此之間拉近了距離，共同分享關于翻譯的真諦。

翻譯協(xié)會還舉辦、承辦一些國內(nèi)大型的翻譯比賽。例如，關于口譯的“中譯杯”哈爾濱

工程大學選拔賽，“海峽兩岸”口譯比賽等。翻譯協(xié)會積極參與這些比賽的組織工作，大力宣傳好這些比賽，并做好這些比賽的相關工作，爭取每次比賽都能夠辦得更好。

翻譯協(xié)會在英才基地的領導和大力支持下，全心全力為廣大學生服務。翻譯協(xié)會的宗旨和奮斗目標是提升每一位工程學子的翻譯水平，為哈爾濱工程大學建設成為高水平的研究型大學貢獻出一份力量！

第二篇：哈工程應用心理學簡介

哈爾濱工程大學是原哈軍工船舶學院為基礎建立起來的，學校的歷史悠久，大家有興趣可以上網(wǎng)查一查。這個學校是211院校，有著老軍工嚴謹?shù)淖黠L，心理學專業(yè)學習兩年，還是比較劃算的。應用心理學總共三個方向：人力資源管理、心理健康教育、心理咨詢與測量。

就業(yè)情況還是相當不錯的，09屆畢業(yè)生三個師兄一起考上了重慶市的公務員，女生大部分進了高校和企業(yè)人力資源部門。東北師大劉曉明教授上課時跟我們講就業(yè)情況比東北師大要強。反正就連我們的老師們也奇怪為什么就業(yè)情況一直這么樂觀。

師資情況是相當?shù)膹姶罅耍瑢W弟學妹來了就知道了。我們這屆總共招了19名學生（含兩名單位委培生），光導師就有14位。學科帶頭人是金宏章院長，他在國內(nèi)學術屆的人脈非常廣，大家可以在網(wǎng)上搜一下他的催眠課程，那是很牛呀，他是國內(nèi)非常低調的一位老師，絕對的實力派。還有來自臺灣政治大學的鐘思嘉教授，這位老師是我們學校的首席專家，他的生涯咨詢課大家來到哈工程一定要聽一聽，會有很多啟發(fā)。鐘教授是最早來大陸交流講學的臺灣專家，在兩岸三地學術界具有相當?shù)挠绊?。還有來自東北師大的應用心理學學科帶頭人劉曉明教授，大家感興趣的可以上

網(wǎng)查查，我在這就不多介紹了。

大家最關心的就是初試分數(shù)線的高低，2011年進入復試的分數(shù)線就是298分，只要過了B類地區(qū)的分數(shù)線應該就可以準備復試了。初試分數(shù)線哈工程并沒有大家想的分數(shù)那么高。

大家來到哈工程復試一定要準備好英語，英語面試首先做自我介紹，然后放一段英語新聞，再提幾個問題。然后是專業(yè)課筆試考咨詢和測量，我們這年考的題目都是論述題，所以大家過了分數(shù)線一定要好好看書。最后是面試，老師和我們這一屆復試前就強調了一個學術潛力問題。我的理解就是本專業(yè)優(yōu)先，其次是專業(yè)相近和跨專業(yè)考高分數(shù)的錄取原則，面試就是一個過場，關鍵是對自身優(yōu)勢劣勢的權衡。我們復試還是比較慘烈的，25個進入復試，最后只剩下15個人。

下面集中回答大家一些關于哈工程導師研究方向的問題：

1金宏章 教授 心理健康教育與心理咨詢、催眠心理治療、心理危機干預

2鐘思嘉 教授 心理咨詢理論與實務、咨詢師的專業(yè)成長、親子教育（臺灣）3劉曉明 教授 心理健康教育、學校心理咨詢 教育心理學（東北師大）4王麗榮 教授 心理教育、社會心理學、思想政治教育心理學（吉林大學）5張妍副教授 心理咨詢與心理測量 職業(yè)健康心理學

6蔡穎副教授 壓力及其應對 積極心理學

7丁昕講師 職業(yè)健康心理學

8張琳琳 講師 職業(yè)健康心理學

9孔德生 教授 心理咨詢測量與診斷

10王玉珅 副教授 人力資源管理 職業(yè)生涯規(guī)劃

11葛喜平副教授 心理咨詢與心理健康教育

12汪明春 副教授

13林瑞卿 教授（臺灣）

14祝卓宏 副研究員（中科院）

第三篇：工程制圖協(xié)會簡介

工程制圖協(xié)會簡介

“海南科技職業(yè)學院工程制圖協(xié)會”是由院領導,學生自愿參與的學生群眾組織。協(xié)會成立于2008年10月22日，面對新時期高校文化的創(chuàng)新，協(xié)會致力于提高學生綜合素質，活躍校園的文化氛圍。協(xié)會口號是：“工程制圖 精益求精”。

工程制圖協(xié)會是一個學術性的社團，它是圍繞學院培養(yǎng)社會主義建設需要的合格人才為中心,以自我教育,自我管理,自我服務為方針,為社會培養(yǎng)“高水平,高質量,高水準”的制圖人才為宗旨,為把?？圃航ㄔO成為一流高科技人才的學府而不懈努力。協(xié)會旗下設有理事會、秘書處、紀檢部、宣傳部、財務部、外聯(lián)部、組織部、軟件部、學習部、輔導部。工程制圖協(xié)會圍繞制圖知識普及的需要和按實際情況邀請教授和專業(yè)教師，為會員開設手工繪圖、AutoCAD PRO/E等繪圖課。協(xié)會成立了圖委會，會定期安排輔導員給會員進行系統(tǒng)的講解，每周輔導員深入到每個班級為會員輔導學習，并根據(jù)具體情況進行專門的講解和剖析。創(chuàng)新與發(fā)展的理念讓協(xié)會不斷的壯大，協(xié)會于2008—2009與2010—2011獲得 “優(yōu)秀社團”的榮譽稱號，并受院領導的一致好評。

作為一個學術性的組織我們一定會堅定我們的口號，將工程制圖協(xié)會打造成一個品牌性的協(xié)會。

第四篇：哈行簡介

——不斷發(fā)展的哈爾濱銀行

哈爾濱銀行是一家新型的全國性股份制商業(yè)銀行，成立于1997年2月，總部位于中國哈爾濱市，現(xiàn)設有天津、大連、成都、沈陽、雙鴨山、雞西、鶴崗、綏化8家分行及哈爾濱管理部，144個營業(yè)機構，并出資設立了甘肅會寧會師、黑龍江巴彥融興、吉林榆樹融興、北京懷柔融興、深圳寶安融興村鎮(zhèn)銀行。截至2009年末，資產(chǎn)總額845億元，存款總額750億元，貸款總額430億元，員工3579人，按照銀監(jiān)會最新的風險管理評級，哈爾濱銀行達到二級標準，進入全國先進銀行行列。

在各級黨委、政府的領導下，在各級監(jiān)管部門和各有關部門的支持下，我行不斷強化內(nèi)控機制，防范和化解經(jīng)營風險，實施金融產(chǎn)品和管理創(chuàng)新，增加有效投放，穩(wěn)健經(jīng)營，規(guī)范發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，資產(chǎn)質量不斷提高，經(jīng)濟效益不斷增加，社會形象不斷提升，已經(jīng)由原來的城市信用社發(fā)展成為我省金融系統(tǒng)中發(fā)展速度快、盈利能力強、經(jīng)濟效益好、內(nèi)控水平高、業(yè)務種類全、經(jīng)營機制活、年輕而又充滿生機與活力的一家現(xiàn)代化商業(yè)銀行。

我行是全國第一家收購行政區(qū)域內(nèi)城市信用社，設立縣域分支機構的城市商業(yè)銀行，并于2004年收購雙鴨山城市信用社，在此基礎上成立了全國城市商業(yè)銀行的第一家異地分行——雙鴨山分行，載入中國金融發(fā)展史冊。2007年，經(jīng)中國銀監(jiān)會批準，我行成立了大連分行，實現(xiàn)了跨省經(jīng)營，是全國最早的實現(xiàn)更名和跨區(qū)域的城商行之一，走在全國前列。

我行基本形成了“立足龍江，面向東北，輻射全國”的機構布局，初具全國性股份制商業(yè)銀行規(guī)模，為我行發(fā)展提供更廣闊的空間。

·規(guī)范的公司治理

2003年以來，按照我國《商業(yè)銀行法》、《公司法》以及監(jiān)管部門有關要求，我行逐步建立起了

現(xiàn)代企業(yè)制度的基本架構，形成了股東大會、董事會、監(jiān)事會、經(jīng)營管理層各負其責、相互制約、相互

協(xié)調的法人治理結構。

·全面的基礎管理

在推進我行加快發(fā)展、擴大經(jīng)營規(guī)模、實現(xiàn)各項指標成倍翻番增長的同時，我行狠抓管理基礎建設，使發(fā)展的基礎更牢固更健康，逐步步入規(guī)范化、標準化、科學化發(fā)展的軌道。全面開展ISO9000認證工作，完善規(guī)章制度，建立了系統(tǒng)、全面的管理制度和操作規(guī)程，搭建了科學的管理框架。

聘請國際著名咨詢公司德勤、安信永、新鴻基公司進行會計盡職調查、資產(chǎn)評估及引進戰(zhàn)略投資者評估，提高了財務資產(chǎn)管理能力，實現(xiàn)與國際接軌，在全國城商行處于領先水平。

樹立“科技興行”理念，加大科技投入，進行網(wǎng)絡環(huán)境、硬件更新、軟件開發(fā)、異地冗災建設，更新改造了核心業(yè)務系統(tǒng)，開發(fā)并升級了信貸管理、資金交易、資產(chǎn)管理、國際業(yè)務、網(wǎng)上銀行、行政辦公、人力資源、稽核管理等20個信息管理系統(tǒng)。其中微貸管理系統(tǒng)還獲得自主知識產(chǎn)權，聘請國際著名咨詢公司普華永道、畢博公司進行了IT信息安全評價和科技發(fā)展規(guī)劃，引進科技人才，充實加強了科技隊伍，科技支撐能力不斷加強。

引入經(jīng)濟資本和經(jīng)濟增加值理念，構建以經(jīng)濟資本為核心的風險和效益約束機制，將信用風險、操作風險和資本性占用納入績效考核范圍。建立了以經(jīng)濟增加值為核心的考核體系，以風險調整后的健康利潤考核管轄行經(jīng)營成果，建立了資本對風險的約束機制，強化了風險管理導向，使我行發(fā)展更加健康。為促進外埠分行、以及小額信貸等新興業(yè)務的發(fā)展，完善了績效考核體系和激勵機制，提高了員工積極性和創(chuàng)造性。

·嚴密的風險控制

我行始終把風險防范放在首要位置，加強風險管理基礎建設，創(chuàng)新手段和方法，采取多種措施強化風險管理，風險防范水平不斷提高。加強流程管理，實施授信全過程流程化管理，將授信審查、審批、發(fā)放和貸后管理分離到不同部門管理，按業(yè)務操作流程實施全流程管理。在信貸管理上，建立“審貸分離、分級審查、集中審批、全面監(jiān)督、差別授權、相互制約”的信貸管理模式。實行業(yè)務大集中管理模

式，將業(yè)務監(jiān)督、結算、銀企對賬及財務核算集中到各個管理中心，提高了管理科學化、專業(yè)化程度和工作效率。

構建全員參與的風險防范網(wǎng)絡，在全行范圍內(nèi)開展了內(nèi)控風險“定點清除”工作。加強了稽核組織體系建設，實行了稽核員派駐制，建立健全了我行稽核管理體制。加強業(yè)務操作風險控制，先后兩次出臺了30余條加強業(yè)務操作風險意見。完善了風險管理體制，成立風險管理委員會、風險管理部、授信審批部，實現(xiàn)了審貸分離。加強信貸管理，對貸款實行五級分類，規(guī)范了五級分類流程。

加強貸款發(fā)放監(jiān)督，把貸款發(fā)放納入監(jiān)控中心實施監(jiān)控，嚴格審查信貸檔案，有效規(guī)避了信貸風險，及時堵塞了貸款發(fā)放過程中因手續(xù)不全而出現(xiàn)的漏洞。完善了信貸業(yè)務授權體系建設。對全行信貸業(yè)務進行等級評定，根據(jù)評級結果，結合信貸產(chǎn)品風險度，市場營銷目標、客戶需求特點，進行差別授權。推行問責制度。出臺了專門認定信貸責任的辦法。聘請國內(nèi)知名會計師事務所，對我行內(nèi)控體系進行全面的梳理和評價。

創(chuàng)新稽核方式，實行“整體移位”式稽核檢查。加強安全防范工作，標本兼治、注重預防，全行上下聯(lián)動，人防物防技防并舉，創(chuàng)造了人人重視安全、時刻防范風險的良好氛圍，全面提升了安全防范水平和能力，我行連續(xù)5年實現(xiàn)平安年，受到監(jiān)管部門的好評和高度評價，并在同業(yè)推廣。

·突出的業(yè)務特色

自2004年起，我行大力實施中小戰(zhàn)略，把資產(chǎn)業(yè)務重點轉移到發(fā)展中小企業(yè)信貸業(yè)務上來，解決中小企業(yè)融資難題。

我行的小額貸款劃分為四大板塊，即小企業(yè)類貸款、農(nóng)戶類貸款、微小企業(yè)類貸款和個人消費類貸款。截至2009年末，我行小額貸款余額189.33億元，占我行信貸資產(chǎn)總額的60%,貸款日均余額152.61億元,占信貸總資產(chǎn)日均額的55%，收益占信貸資產(chǎn)總收益的60%，總體不良率控制在1%以內(nèi)。幾年來，累計投放小企業(yè)貸款961戶29億元，農(nóng)戶貸款69.6萬戶189.3億元，微小企業(yè)貸款1.6萬戶27億元，個人消費類貸款10萬戶53.27億元。小額信貸從業(yè)人員達到693人，占我行信貸隊伍人數(shù)的70%。目前，我行已經(jīng)建立了覆蓋城市和農(nóng)村市場，產(chǎn)品系列化，服務專業(yè)化，經(jīng)營規(guī)?；?，形象品牌化，技術國際

化的小額信貸體系，形成了以哈爾濱為中心，向黑龍江省、東北地區(qū)和全國延伸的小額信貸發(fā)展格局。據(jù)亞洲開發(fā)銀行統(tǒng)計，我行小額信貸規(guī)模已經(jīng)位居世界前10位，走出了一條獨具特色的小額信貸發(fā)展之路。

在開展小額信貸過程中，加強與法國沛豐、美國行動國際、孟加拉格萊珉銀行等國際先進小額信貸組織交流與合作，推動小額信貸業(yè)務邁上了國際化發(fā)展平臺，極大提升了我國小額信貸水平。

我行小額信貸工作引起了社會各界的關注。中央電視臺《新聞聯(lián)播》節(jié)目3次播發(fā)了我行開辦小額信貸業(yè)務的經(jīng)驗，《新華內(nèi)參》等多家媒體多次報道小額信貸工作情況，我行被國內(nèi)媒體喻為“中國的尤努斯”，我行先后受邀參加“紐約微型國際投資論壇”、“日內(nèi)瓦國際小額信貸論壇”和中央電視臺“破解中小企業(yè)融資難題國際論壇”，并做主旨演講。

2006—2007年，我行連續(xù)被評為全國銀行業(yè)金融機構小企業(yè)貸款工作先進單位，自06年以來，我行還有多名客戶和信貸員在國際小額信貸評選活動中獲獎，如花旗微型創(chuàng)業(yè)獎、沛豐全球優(yōu)秀微型企業(yè)家獎。“智贏”系列小額信貸產(chǎn)品榮獲首屆中國地方金融十佳特色產(chǎn)品獎。

·不斷的業(yè)務創(chuàng)新

我行積極開拓市場，深化市場營銷，不斷進行業(yè)務創(chuàng)新，取得了顯著成績。創(chuàng)立哈邦德債券交易室，在全國債券市場獨樹一幟，交易量在全國5000多家金融機構中排名第12位，在城市商業(yè)銀行中排名第2位，是東北三省擁有人總行公開一級交易商，shibor報價商，財政部、國開行、農(nóng)發(fā)行債券承銷、結算代理等資格最全的銀行。

成立了黑龍江省第一家票據(jù)貼現(xiàn)市場，票據(jù)貼現(xiàn)量在哈爾濱市金融機構中排名第一位。

在東北地區(qū)率先開辦國際業(yè)務，是東北三省第一家獲得外匯經(jīng)營權的城市商業(yè)銀行。2009年7月，成立個人外匯業(yè)務中心，我行成為國內(nèi)首家開通盧布存款業(yè)務的銀行，2008—2009年盧布兌換量在全國排名第一位。

積極發(fā)展個人理財業(yè)務，打造“丁香花理財”品牌，深受廣大客戶好評，在國內(nèi)權威報刊《金融時報》2008年發(fā)布的“國內(nèi)外銀行理財產(chǎn)品競爭力”綜合排名中，我行名列第25位，在城商行中排名第5位。在由中國《銀行家》主辦的“2008年中國金融營銷獎”評選中，“丁香花理財”產(chǎn)品榮獲2008中國金融營銷獎“金融產(chǎn)品十佳獎”。

我行積極爭取市政府大項目，成功取得市財政國庫集中支付業(yè)務、金保工程、金稅工程、市政一卡通等項目，各項業(yè)務的市場占有率不斷提高，在地方經(jīng)濟社會發(fā)展中起著越來越突出的作用。

·精干的員工隊伍

我行堅持以“四個一批和兩個人才庫”建設為主線，抓好“四個計劃”的實施，即“地平線計劃”、“接班人計劃”、“學院培養(yǎng)計劃”，以及為適應我行未來發(fā)展需要的“職業(yè)經(jīng)理人培養(yǎng)計劃”，打造了一支高素質的員工隊伍，整體素質在全國城商行中位居前列，特別是通過與國內(nèi)外小額信貸組織的合作，培養(yǎng)了一只屬于我行自己的小額信貸團隊。

目前，我行已初步建立了一只近400人的小額信貸隊伍，培養(yǎng)了5名研發(fā)型專家，20名管理專家，19名培訓師，5名雙語國際交流人才，搭建了我行小額信貸管理團隊的框架，形成了農(nóng)貸、微貸小額信貸專家團隊。我行計劃在未來3年內(nèi)，建設一支800人左右的小額信貸隊伍，其中農(nóng)貸隊伍達到500人以上，微貸骨干200人以上，小企業(yè)信貸人員50人以上，培養(yǎng)100名具有國際水平的小額信貸專家，把我行打造成為國內(nèi)小額信貸人才的搖籃。

·先進的企業(yè)文化

我行高度重視企業(yè)文化的建設工作，打造獨具特色的企業(yè)文化，規(guī)范了企業(yè)形象識別系統(tǒng)、企業(yè)理念系統(tǒng)、企業(yè)行為規(guī)范系統(tǒng)，建立了以“普惠金融、和諧共富”為理念的企業(yè)文化體系，形成了具有我行特色的風險文化、用人文化、授信文化、營銷文化、小額信貸文化、網(wǎng)點建設文化，形成了比較完整的品牌傳播體系。

·良好的企業(yè)形象

作為一家黑土地上成長起來的本土銀行、家鄉(xiāng)銀行、市民銀行，在取得良好經(jīng)濟效益的同時，我行

始終不忘一個企業(yè)的社會責任，把支持地方經(jīng)濟社會事業(yè)發(fā)展作為自己義不容辭的責任，用金融的雨露，滋潤每一片渴望資金的土地。2006年，出資200萬元贊助了第29屆中國哈爾濱之夏音樂會。

出資100多萬元，成立哈爾濱錢幣博物館，豐富了我行金融文化內(nèi)涵；出資60萬元，承辦首屆“發(fā)現(xiàn)哈爾濱”全國攝影大展；出資20多萬元，成立我省抗聯(lián)希望小學，弘揚了抗聯(lián)革命精神；出資30萬元成立弘毅助學基金，支持革命老區(qū)教育事業(yè)。出資600多萬元，支持我市城市一卡通工程，為建設數(shù)字哈爾濱做出了積極貢獻；2008年5月，向四川汶川地震災區(qū)捐款159萬元，表達了我行對災區(qū)人民的一片深情。

我行先后被評為哈爾濱市第二十九屆、三十屆、三十一屆勞模大會先進單位稱號，第三十二屆勞模大會模范單位稱號，有三人次被評為全國勞動模范，獲得全國“五一”勞動獎章。

董事長郭志文同志榮獲2005全國城商行人物稱號。2006年，我行被評為全國30家最具競爭力的金融機構。

·優(yōu)質的文明服務

2005年，引進國內(nèi)知名的服務咨詢機構，對我行的服務狀況進行評估，搭建了我行的服務管理架構，建立了服務總監(jiān)、督察中心、督察代表和客戶投訴代表四級服務質量管理監(jiān)督體系；成立優(yōu)質服務工作領導小組，專職從事服務管理工作；建立服務規(guī)范，編制服務案例1500個；出臺了營業(yè)網(wǎng)點文明規(guī)范服務管理辦法，統(tǒng)一了服務禮儀、文明用語；開展文明示范單位、十佳服務明星評選活動，在所轄130個營業(yè)網(wǎng)點評選出了38家示范單位；開展崗位練兵活動，提高了員工的服務技能。

優(yōu)化網(wǎng)點布局，改造網(wǎng)點環(huán)境，投資8000多萬元對網(wǎng)點進行標準化裝修改造，改變了城信社時期的落后面貌，我行有兩個營業(yè)網(wǎng)點被評為“全國文明規(guī)范服務示范單位”。

哈爾濱銀行將秉承“普惠金融，和諧共富”的理念，堅持“立足龍江，支持中小，服務東北，面向全國”的發(fā)展定位，傳承哈爾濱國際金融之都的歷史文脈，努力建設“國內(nèi)一流、國際知名小額信貸銀行”，為社會進步做出更大貢獻。

第五篇：哈工程《船舶工程專業(yè)英語》翻譯(全)

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 船舶設計

第一課 介紹

翻譯人員：

1.1 定義

‘基本設計’是專業(yè)術語，它決定船舶主要性能，影響船舶造價和功能。因 此，基本設計包括選擇船型尺寸，船體形狀，動力設備（數(shù)量和類型），初步布 置船體機械設備和主要結構。合適的選擇方案能保證達到目標要求，比如良好的 耐波性和操縱性，預期航速，續(xù)航力，貨艙艙容和總載重量。而且，包括校核使 之達到貨物裝卸能力要求，艙室要求，各項賓館服務標準，分艙要求，干舷和噸 位丈量標準,所有這些都是盈利運輸船舶，工業(yè)或服務系統(tǒng)用船，所必須考慮的 部分因素。

基本設計包括概念設計和初步設計，它決定了船舶主要性能，為價格初步估 計做了準備。在整個設計過程中，基本設計完成后，就要進行合同設計和詳細設 計。正如合同設計這名暗示的那樣，它為船廠投標和承接合同訂單數(shù)準備合適的 合同計劃和規(guī)范。完整的合同計劃和規(guī)范內(nèi)容很清晰且足夠詳細，以避免發(fā)生代 價高昂的偶發(fā)性事件，保護投標方免受模糊不清的描述要求的影響。詳細設計是 進一步完善合同方案，它是船廠的責任。合同方案需要為實際船舶建造準備施工 圖。

為了能夠進行基本設計，每個人都必須了解整個設計流程。這中的四個步驟 用 Ecans 的 1959 年的設計螺旋循環(huán)方式圖說明了，設計螺旋循環(huán)方式是一種含 蓋從目標需求到詳細設計的迭代過程，如圖 1.1。下面將進一步詳述這些步驟：

a.概念設計。概念設計是最開始的工作，是講目標需求轉換成造船工程參數(shù)。一般來說，它包含技術可行性研究，來決定目標船舶的基本參數(shù)。例如船廠，船 寬，船深，吃水，豐滿度，動力能源設備，或一些代用特性，所有這些都是為了 滿足達到設計航速，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，一般通過特性曲線，公式，或經(jīng)驗確定。在該階段，備選設計一般由參數(shù) 研究法來分析，以確定最經(jīng)濟的設計方案或任何其他必須考慮的決定性因素。所 選擇的概念設計用作今后獲得建造費用的討論文件，建造費用決定是否進展下一 階段工作：初步設計。

b.初步設計.船舶初步設計進一步完善了影響船舶造價和性能的主要參數(shù)。這一階段工作結束時，那些已確定的控制要素沒有發(fā)生預期變化，例如船長，船 寬，額定功率，和總載重量。該階段的完成為目標船舶提供了精確的界定，這將 滿足目標需求；這為合同計劃和規(guī)范的進一步展開提供了根據(jù)。

c.合同設計.合同設計階段產(chǎn)生了一套圖紙和規(guī)范，這是船廠合同文件的一 個不可或缺的部分。它包圍著設計螺旋循環(huán)方式的一個或多個回路，進一步完善 了初步設計。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力，操縱性和耐波性參數(shù) FF0C 螺 旋槳數(shù)對船型的影響，結構構造，不同型號鋼的使用，結構間距和類型?？紤]到 船里面各種大型設備結構的位置和重量不同，合同設計特點中至關重要的就是估 計船舶重量和重心。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)，機械設備區(qū)，貯存區(qū)，燃油艙，淡水艙，居住和功用空間，及它們之間相互關聯(lián) 區(qū)，也包括與他們有關聯(lián)的其它部分，比如貨物裝卸裝備，機械零部件。相關規(guī)范描述了船體及舾裝質量標準，沒想機械設備的預期性能。也描述了 測試和試驗，測試和試驗應該順利進行，以便該船能被完整交付。表 1.1 展示了大型船舶合同設計中制定出的一系列典型的計劃。小型簡單船 可能不需要精確定義中所列出的所有計劃，但是那個目錄的確表明了合同設計中 應考慮的細節(jié)層次。

d.詳細設計.船舶設計的最終階段是生產(chǎn)詳細的施工圖。這些圖紙為船舶裝 配工，焊接工，舾裝工，金屬工，機械賣主，管裝工等提供安裝建造說明。正因 如此，就沒有將它們當做基本設計過程的一部分了。這一設計階段考慮了一個特 別的要素，那就是至今為止設計的每一個階段都是從一個工程組傳至另一個工程 組。這一階段，交替工作指的是從工程師到技術工人，也就是說，此時工程師的 產(chǎn)物不再被其他工程師解釋，調整，修改。這個工程產(chǎn)物毫無保留解釋最終預期 結果，并且能夠被進行生產(chǎn)操作。

簡言之，本章將基本設計視為全船設計流程的一部分。該流程從概念設計開 始，進行初步設計直到得到合理保證，即能足夠可靠地確定主要特征參數(shù)以便能 1.2 一般方面

夠讓合同圖紙和規(guī)范有序的進行。這個過程將為獲得在預先裁定的價格范圍內(nèi)的 十九世紀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 船廠報價形成基礎，該價格范圍將影響高效船的必要性能參數(shù)。計問題。其中最明顯的就是計算機的問世。計算機影響著基本設計的運作，其他 變化影響了構成基本設計的問題。例如，其中一個革命性的變化就是定期班輪航 運業(yè)中散裝貨物向集裝箱化貨物轉變。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)濟發(fā)展的需求。

人類正逐漸轉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 設備的革新，以及承擔這項挑戰(zhàn)性事業(yè)的整個配套船隊的改良。這包括交通船，近海補給船，高動力拖船，鋪管駁船/船，等其他專業(yè)工藝。以后的變化不可預 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設計的新的船隊，這是值得肯定的。

因此，基本船舶設計的難度就背離程度而言偏離了以前的做法。一些船舶運 營公司緊系于過去成功的設計，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。如果預期的效果與現(xiàn)存的運作效果相同，那么可能就是一個好方法。結果，在這樣的情況下，基本設計可能就局限于檢查船舶尺度，動力和布置的細小變更。

例如，另一種特殊的全新遠洋任務，液化天然氣（LNG）遠洋運輸，當它首 次被提出時，使得設計師開始時無從著手，并通過反復辛苦的修改和完善得出的 粗略猜想結合合理的工程設計來繼續(xù)。

表 1.1——合同設計中制作的典型計劃 側視圖，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 補給艙布置 型線 舯橫剖面 鋼材尺寸圖

機械裝置布置——平面圖 機械裝置布置——側視圖 機械裝置布置——橫剖面圖 主軸系的布置

動力照明系統(tǒng)——直線設計圖 甲板剖面消防設計圖 通風與空調敷設設計圖 所有管系布置簡圖

熱平衡和汽流設計圖——常規(guī)動力正常運行狀態(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 課外閱讀 1 破損穩(wěn)定性初步計算

總則

課外閱讀

反過來用現(xiàn)實角度進行總的比較和編目分類是必要的。根據(jù)支承力和使命的 共同標準來劃分類型是非常好的做法，但是最終應該回答長期內(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到經(jīng)濟支援和環(huán)境容量的要求？有 多少船能夠完全進行過試驗？他們的未來怎樣？在這些問題適用于解決船舶設 計師遇到的難題地方，下面章節(jié)中已經(jīng)做出努力，來為精確計算提供背景。當這本書中的技術介紹完全被理解后，就能更加詳細地討論這些比較因子。但是，必須強調，本書中的大部分內(nèi)容將是討論排水型船的物理性質，這僅是由 于幾乎世界海洋中所有的船都是或將是這種類型船。他們?yōu)槭澜缳Q(mào)易運輸原材料，將一個國家的軍事力量運載至全球大部分地區(qū)。如果沒有它們，那么這個工業(yè)化 文明世界將迅速崩潰。

近年來船舶外部形態(tài)特點已經(jīng)進行了顯著地發(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。快速貨船和海軍艦艇的型線和耀斑已得到優(yōu)化。水線以下，完 善的水動力知識引起球鼻艏延伸，改善了舵外形?，F(xiàn)代技術極大地改善了船體內(nèi) 部，包括由先進的金屬和材料引起的強度和性能方面肉眼看不出來的變化。課外閱讀 系統(tǒng)方法

然而，新船結構方面最大的變化不是非常明顯。這是因為設計師，策劃人，操作員認識到，船是一個非常復雜、完整的綜合系統(tǒng)。

不使用系統(tǒng)工程方法使得船舶設計建造變的越來越困難。本世紀技術快速革 新，工程專業(yè)的專門化越來越嚴重。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 地設計像三叉戟核潛艇及核動力航母那樣的復雜集合體。這種整體的方法被稱為 系統(tǒng)工程。

當今所有海軍艦艇和大部分商船的設計都是用系統(tǒng)工程，船舶設計專業(yè)的學 生應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實現(xiàn)重要目 標，分配資源，和組織信息的過程，這樣能夠通過計劃來準確協(xié)調、確定問題的 每一個重要方面。系統(tǒng)工程為?需要什么?和?技術上能干什么?搭接了橋梁。船舶系統(tǒng)——不管是大型海洋運輸船，戰(zhàn)斗艦艇還是小船，系統(tǒng)工程都為一 體化的子系統(tǒng)提供了能夠實現(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)來運行，機械和控制裝置受控制系統(tǒng)控制，回應信號將顯示 在中心控制站的儀表上。戰(zhàn)斗艦艇的武器系統(tǒng)的運行必須依次同時執(zhí)行，并回應 所有安全防護系統(tǒng)。系統(tǒng)工程包括所有的自動控制系統(tǒng)，也包括大量維持日常生 活和應對突發(fā)情況功能的工程和電力子系統(tǒng)。上世紀更成功的力學推進中，船舶 已經(jīng)發(fā)生了初步變化；船舶不在僅僅是一個大型漂浮容器，而且還有相對獨立動 力站、獨立貨艙艙容和居住艙室、能和主機艙建立簡略力學和聲學信號聯(lián)系的獨 立駕駛室。總之，一百年前的船也是一個系統(tǒng)，但是它的設計缺少現(xiàn)代成功船舶 第二課 船舶分類 的那種系統(tǒng)化整體的方法。2.1 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送到外 國目的地的優(yōu)美的遠航賓館。豎立有導彈發(fā)射架的水面堡壘及甲板上鋪蓋有復雜 管系的加長罐裝原油運輸輪。所有這些外部特點的描述都不能說明船舶系統(tǒng)是一 個總的集合體——船員和貨物的安全性功能：自給自足，適航，足夠穩(wěn)定。這是 一個造船工程師設計船舶使必須記住的、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計目的來將它們分類。2.2 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，船舶是在設計工況的條件下航行。船舶預 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面。由于上面提到的三個區(qū)域中物理環(huán)境的本質相差很大，所以那些區(qū)域中的船的物

翻譯人員： 理特性也不同。空氣靜力支撐

有兩種靠自身誘導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，這是因為空氣阻力比水阻力小得多，而且船舶高速航行時，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扇動力,航向穩(wěn)定性更好，并且能使用噴水推進器和 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。水動力支撐

也有兩種類型船，它們依賴通過船的相對高速前進運動來產(chǎn)生動力支持，這 種船型的水上和水下部分的形狀都經(jīng)過特殊設計。一個物理定理這樣陳述：任何 運動的物體都能造成不均勻的流態(tài)，產(chǎn)生一個垂直于運動方向的升力。正如裝有 空氣翼的飛機在空氣中移動時氣翼上能產(chǎn)生一個升力一樣，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）。這種形狀特點能夠使船產(chǎn)生偏近滿動力支持，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。這是因為需要滿足動力和重量的比 率要求，以及在波浪中高速航行時的結構應力要求。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（一般認為是漂浮狀態(tài)）。這種 定律是早期的哲學數(shù)學家阿基米德在公元前 2 世紀定義的，即浸在液體中的物體 由于受到一個與它所排開水的重量大小相等的力而漂?。ɑ蜃饔茫?。這個定理適 用于所有漂浮（或浸沒）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進行特殊討論。例如，一些 速度很快的船應該帶有運載少量貨物的能力，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，這不是一個好的純粹排水型船 演變的例子。后者通常被當做是排水型船，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輸船，即海船。它可以用作客船，輕型貨物運輸船，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 性能無關的任務。這是最常見最容易認出的船型，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準。

與這種標準船最相像的船是散裝油船，油輪及超級油輪，它們既在世界貿(mào)易 中占重大地位，也支撐著這個工業(yè)化世界。這些專業(yè)名詞很簡單但不詳細，而且 這種討論中的分類方式不太合適，因為幾年前我們所說的超級油輪，今天看來不 再能稱作是超級了。工業(yè)化世界已經(jīng)為它們?nèi)×烁訌碗s的名字。依據(jù) 100000 載重噸油艙容量指標，油船按大小分類為 LCC（大型原油船），VLCC（巨型原油 船），及 ULCC（超級原油船）。重量處于 100000 載重噸至 200000 載重噸之間的 油船稱為 LCC，200000 載重噸至 400000 載重噸之間的油船稱為 VLCC，大于 400000 載重噸的油船稱為 ULCC?，F(xiàn)在看來，油船這些分類的必要性變得明顯了，這是 因為 1956 年以前沒有油船大于 50000 載重噸，但到 60 年代前期所有的油船都大 于 100000 載重噸。1968 年，世界上誕生了第一艘超過 300000 載重噸的油船。由于它們這種散裝和巨大容量（它們的甲板有四個首尾相接的足球場那么大）特 性，因此設計建造這些船是用來賺錢的，它們的長度、寬度、深度的尺度都非常 大，每次航行都是以最小的代價來運輸長千上萬噸原油。這些超級油輪幾乎都使 用一個槳軸或一個舵。它們的艦橋距船艉差不多有 250 米。它們的服務航速很低，以致從阿拉伯港口去歐洲這一趟航行通常需花費 2 個月時間。

這種船屬于有很大的浮力支撐面的排水型船范疇。該船滿載時船體水下部分 的體積非常大。同時，貨物的重量遠遠重于船本身。一艘滿載的 VLCC 吃水通常 達 50 或 60 英尺，ULCC 可能達 80 英尺。這些船在專有排水型船中稱為身形重型 排水船。

也存在另一種吃水深度很大的排水型船。但是，它與上述討論的原油輪有很 大的不同。這種船稱為 SWATH（小水線面雙體船）。簡單說，這種船不常見，能 在不太惡劣海況中相對高速平穩(wěn)地航行。它的發(fā)展前景很迷茫。但是將大部分替 代物恰如其分地安置在表面以下，通過細長的水線鰭或嵌入式棱體擴大對水上平臺或甲板的支撐面，這種理論很理想。雙體船通過頂部平臺連接起來，能保證必 要的運行穩(wěn)定性。

潛水艇是一種完全沒入水中航行的船，是排水級船最典型的應用例子。后面 的章節(jié)將在靜力和動力方面談到潛水艇的構造及多樣的作戰(zhàn)深度。僅在這里特別 強調，潛水船是明確應用了阿基米德原理及該原理涵蓋的所有定理。多體船

有另一種上面沒有提到但常用的船型，基本因為它不屬于上述描述的任何船 型但又普遍存在于任何船型中。這種船就是所謂的多體船——雙體船和三體船。這些尺寸更大的船是最常見的排水型船，比如上述提到的 SWATH，或更習慣點，海洋工程船需要穩(wěn)定的平臺和保險的環(huán)境來投放設備。也有 CAB 雙體船和高速滑 2.3 其他標準 行三體船，其中前者前面已經(jīng)提到過了。其實，多體船源自于基本船型的改進，有其他能夠滿足各式各樣的船舶設計配置的標準。這是由于要權衡造價，任 有特殊用途，即需要很好的橫向穩(wěn)定性和/或足夠的內(nèi)部工作空間。

圖 2.1 是船體橫剖面圖（無比例尺），這圖剛描述過，且可以通過物理支撐 方式將它們聯(lián)系起來。它們按航速從高到低分類，但多體船例外，它們可能不是 按航速而是按用途分類。務，航速，續(xù)航力，有效載荷（貨物和武備容量），運營環(huán)境（穩(wěn)定性，生存力 和港口要求），可靠性，外表，舒適度和可居性，及政治因素。船舶的用途決定 了哪些因素相對更加重要，這些因素是由買這些船的商業(yè)公司，政府及私人所決 定。依據(jù)用途來有效地劃分船舶，包括以下分類范疇：商船和營利性船，軍船及 游艇。商船和營利性船

商船一般是用來盈利的。前面討論法的貨船的設計必須考慮最?。ɑ蚋偁幮裕?必要運費率?，這涉及到船舶預期的生命周期成本，這些成本包括買價，運營 和保養(yǎng)成本，及船舶出售時的殘值。?現(xiàn)金流?用來分析物主投資的預期回報率。

所有新設計的盈利性船一定會與同類船舶在經(jīng)濟上進行競爭，這些船包括貨 船、客船、漁船、近海供應船及拖船，并且世界上很多船廠都能建造。政府補助 能夠保護本國的船舶建造業(yè)免受國外競爭的沖擊，因此即使實際船舶造價很高，買主都能以較低價格買到該船。因此，政治因素在商船設計建造經(jīng)濟中起很大作 用。

外觀，舒適度及可靠性是豪華游輪吸引游客的必要因素，而有效載荷，續(xù)航 力及在惡劣海況中的生存力是漁船設計中必須重視的因素。與近海供應船密切相 關的就是航速，它主要承擔鉆進隊的運輸工作或應急服務。但是如果運輸?shù)闹饕?是像鉆管和鉆探泥漿這樣的貨物時，可能就需要較低的航速。運營環(huán)境包括海上 的風浪因素及岸上港口和海港承載能力。因次，有些特定的區(qū)域內(nèi)不能航行吃水 深度大的船。滾裝船上必備像卸貨斜坡這樣的特殊用途的貨物裝卸裝置用來快速 卸貨，這在世界上的主要港口和發(fā)展中國家的港口都適用。發(fā)展中國家的港口還 有一些貨物裝卸限制。軍船及海岸警衛(wèi)船

軍船一般劃分為戰(zhàn)斗艦艇和輔助船，其中有的特殊用途船都不屬于這兩種范 疇。對于大型戰(zhàn)斗艦艇，比如航空母艦，導彈驅逐艦，巡洋艦及核潛艇，先前提 到的所有因素都同等重要，這就導致了這樣的船造價巨大。它們的軍事用途十分 重要，而有效實施這些任務就得依靠航速，續(xù)航力（可能通過海上補給艦補給），武備載荷，及操縱性和生存力。戰(zhàn)斗狀態(tài)時的可靠性，軍事外觀，服役人員可居 性，及誰能成為艦艇第一承包商和武備系統(tǒng)分包商的政治因素：所有這些因素都 應該考慮，這就使得艦艇的建造和運營代價非常昂貴。

軍用輔助船的外觀與商船很像，但是它們的任務可能涉及到跟隨戰(zhàn)斗艦艇航 行，這就是的輔助船需要與戰(zhàn)斗艦艇相匹配的航速，續(xù)航力，有效載荷及在惡劣 海況中的重征服役的能力。因此，能夠想象這樣的輔助船的價格比商船貴得多。

海洋調查船，海岸警備快艇，及破冰船，所有這些船都有自己用途，其中續(xù) 航力，可靠性，在惡劣海況中的適航性及可居性都起著重要作用。由于較小的船 舶存在有限體積的燃油容量，所以必須權衡航速與續(xù)航力；因此，常使用兩種發(fā) 電機來最優(yōu)化航速和續(xù)航力。前面部分中討論的豪華游輪就是犧牲有效載荷和續(xù) 航力來追求航速的。游樂用船

游樂用船，無論是電力驅動還是帆力驅動，尺寸和形狀相差很大，用以滿足 個人的需求和口味。經(jīng)濟權衡是指潛在客戶的支付力及覺得客戶有支付能力。外 觀，航速，舒適度和可居性，及穩(wěn)定性，是船舶設計師主要考慮的因素，用來滿 足船舶供度假用的功能。

第三課 主尺度

3.1 主尺度

翻譯人員：

在系統(tǒng)的學習船舶工程不同的技術分支之前，應該定義一些術語以便于后面 章節(jié)使用，這很重要。本章旨在于解釋這些術語，并且讓讀者熟悉它們。首先，考慮用來測量船舶尺寸的尺度；它們即是?主尺度?。像任何其他固體一樣，船 舶需要三個尺度來定義其尺寸，它們是長度，寬度和高度。我們將依次來討論它 們。船長

有多種定義船舶長度的方法，但是首先應該考慮艏艉兩柱間長。兩柱間長指 的是平行于基底夏季載重水線，從艉柱到艏柱間的距離。艉柱指的就是船舶舵柱 的后側，而艏柱是通過船艏與夏季載重水線的交點的豎直線。如果船上沒有舵柱，那么艉柱就取通過舵銷中心線的直線。圖 3.1 中展示了兩柱和兩柱間長。

兩柱間長（L.B.P.）是用于后面的計算之用的，然而從圖 3.1 中可以看出兩 柱間長不是船舶的最大長度。明白船舶的最大長度是必要的，很多地方都能用到 最大船長，比如船舶入塢。這個長度稱為?總長?，是以從船艉端點到船艏端點 間的距離來定義的。這也能夠從圖 3.1 中看出。大多數(shù)船的總長都比兩柱間長超 出很多。超出的長度包括船艉懸掛物和前傾型船艏懸掛物?，F(xiàn)代大型球鼻艏船舶 的總長（L.O.A.）應該以球鼻為端點測量。

第三種長度是水線長（L.W.L.），常用于計算船舶阻力。水線長指的就是在 船舶所漂浮的水線上從船艏與水線的交點到船艉與水線的交點間的距離。一艘特 定的船上的水線長不是一個固定值，它是取決于船舶所漂浮的水線的位置及船舶 的縱傾程度。水線長也在圖 3.1 中顯示了。型寬

兩柱間長的中點稱為?船舯?且船舶在該處的寬度是最大的。我們所說的寬 度就是在船舯位置測得的，該寬度一般稱為?型寬?。我們謹定義它為船舶最寬 處一側船殼板的內(nèi)側到另一側船殼板內(nèi)側的距離。

就像兩柱間長那種情況一樣，型寬不是船舶最大寬度，以至于有必要定義船 舶的最大寬度為計算寬度（如圖 3.2）。對于很多船，計算寬度等于型寬交上船 舶兩側船體外板的厚度。在鉚接船的年代中，由于船舶外板列板相重疊，所以計 算寬度就等于型寬加上四倍的船殼板厚度，然而現(xiàn)代焊接船僅加上兩倍船殼板厚 度。

有些船的計算寬度可能比上述所說的還大，這是因為它指的就是船舶一舷側 突出物極限點至相對稱的另一舷側突出物極限點間的距離。這種距離可能包括甲 板突出物寬度，我們能從客船中發(fā)現(xiàn)這種特性，這是為了擴大甲板面積。我們將 這些突出物稱為護舷材，護舷材只用在某些船上，例如海峽渡輪，它們依靠自身 的動力來進出港口，并且?？扛劭跁r護舷能夠保護船體舷側免受損害。型深

第三個主尺度是深度，它沿船長方向會發(fā)生變化但通常以船舯處的值為標準。這種深度稱為?型深? 指的就是船舯舷側甲板板下部至基線間的距離。，如圖 3.2（a）。有時引用為?頂部甲板型深?或?次甲板型深?等等。如果沒有指出是哪 處的甲板，那么深度就以連續(xù)甲板的最高處為基準。一些現(xiàn)代船舶有修圓的舷邊，如圖 3.2（b）所示。這種情況下，型深就取自甲板線與型寬線的交點。3.2 其他特征參數(shù)

這三個主尺度能夠總體的描述船舶的尺寸，然而，也得考慮其他的幾個特征 參數(shù)且同樣長、寬、高的兩艘船的這些特征參數(shù)可能是不同的。現(xiàn)在來定義這些 重要的特征參數(shù)。舷弧

舷弧是甲板邊板離平行于基線且垂直于船舯甲板線的直線的突出高度。舷弧 沿船長方向會發(fā)生變化，而且首尾端最明顯?，F(xiàn)代船舶甲板邊線的形狀多種多樣： 一方面，船舯兩側的某些長度方向可能是平的，沒有舷弧，但接著以向上的斜直 線的形式向首尾兩端延伸；另一方面，甲板上面可能完全沒有舷弧，整個船長方 向上甲板都平行于基底。老式船舶縱剖面上的甲板邊線呈拋物線狀，舷弧取自首

首舷弧 in）0.2L ft ??20（?

尾兩柱方向上的值，如圖 3.1 所示。所謂的舷弧?標準值?用公式給出：

尾舷弧 in）0.1L ft ??10（? 這些公式用英制單位表示為：（?首舷弧 cm）1.666Lm ??50.8（?尾舷弧 cm）0.833Lm ??25.4

通過上面的標準公式可以看出，首舷弧值是尾舷弧值的兩倍。然而，這些標 準值也會發(fā)生相當大的變化，這種情況時常發(fā)生。有時首舷弧會變大而尾舷弧會 減小。頂部甲板的最低點離船舯尾部偶爾有一段距離，有時拋物線狀的縱剖線會 發(fā)生分離。舷弧值，尤其是首舷弧，增加了甲板離水面的高度（稱為?平臺高度?，）這有助于防止船舶在洶涌的海況中航行時甲板上浪。某些現(xiàn)代船舶廢除舷弧的原 因是它們的型深如此之大，以至于首部額外的甲板高度就耐波性觀點而言是不必 要的。

舷弧的取消也使得船舶的建造容易得多，但是就另一方面而言結果是船的外 表變得難看了。梁拱

梁拱或說是圓形梁是這樣定義的：船舶甲板從舷側向船中逐漸上升，如圖 3.2（a）所示。梁拱曲線以前通常呈拋物線形，但是現(xiàn)在常常使用直線型梁拱曲 線，有時甚至完全沒有甲板梁拱。從排水觀點來看，露天甲板上的梁拱是有用的，但是由于船舶從不穩(wěn)定航行或停泊時甲板不上浪，所以梁拱就顯得不那么重要了。通常情況下，若船舶露天甲板有梁拱，那么特別是客船的底部甲板就完全沒有梁 拱，能獲得適合居住的水平甲板，這是一個優(yōu)勢。

梁拱是用船舶型寬值來表示的，標準梁拱值取型寬值的五十分之一。由于甲 板寬度變得更小了，所以越靠近船舶兩端甲板梁拱變得越小。舭半徑

圖 3.3（a）展示了船舶船舯區(qū)域的輪廓。許多豐滿型貨船中，該區(qū)域看上 去是一個圓形底角的矩形。該區(qū)域的底角部分稱為?舭? 而且該處通常呈圓形。，圓形舭部的半徑稱為?舭半徑?。一些設計師更傾向于將舭部做成弧形而不是圓 形。越靠進與該弧形相連接的平直部分，這種弧形的曲率半徑將越大。底升

船舯底部通常是平的，但不必是水平的。若平底線連續(xù)線外延伸，那么它將 與型寬線相交，如圖 3.2（a）所示。交點離基底的高度稱為?底升?。

各種船型的底升程度是相互獨立的。像貨船這樣的船型，底升可能只有幾厘 米，也許完全被取消。尖瘦船型的底升和舭半徑更大。平板龍骨

以前的鉚接船的基本特征是所謂的?平板龍骨?或?平底?。當然，沒有底 升的地方，底部從中心線至舭曲線開始的點的地方是平直的。若存在底升，那么 底線與極限相交的地方離中線有一段距離，因此中線兩側有一小段底部是水平的，如圖 3.3（a）所示。這稱為?平底?，而且其值由一個事實決定。這個事實是，能夠在平板龍骨和垂直中心梁之間做一個適當?shù)慕沁B接，而且不必弄彎連接角閂 就能做成該角連接。內(nèi)傾

船舯區(qū)域的另一個特征以前某一階段非常普遍但是現(xiàn)在幾乎完全消失了，即 ?內(nèi)傾?。內(nèi)傾指的就是船舶舷側沿型寬線向里的縮減量，如圖 3.3（b）所示。內(nèi)傾現(xiàn)象是海船的一個常見的特征，并且出現(xiàn)在二戰(zhàn)之前的鋼制商船中。由于取 消內(nèi)傾能夠便于船舶建造而且內(nèi)傾用處令人懷疑，所以現(xiàn)代船舶幾乎沒有內(nèi)傾現(xiàn) 象。艏傾

對于由船艏鋼或板材制成的平直船艏的船舶，船艏相對于垂直面的坡度，稱 為?傾斜?。傾斜是由相對于垂直面的角度，或船艏與基線的交點離艏柱的距離 來定義的。如果船舶側視圖中船艏呈弧形，特別是對于有球鼻艏的船，艏傾不能 簡單地來定義，必須通過在不同的水線處用一系列的坐標來定義。

對于僅是平直船艏的船，船艏型線通過一個圓弧來與基線連接的。有時候使 用另一些形狀的曲線來連接，這種情況就需要用一些坐標來定義其形狀。吃水和縱傾

船舶漂浮時的吃水指的就是船底離吃水線的距離。如果水線平行于龍骨，那 么就說船舶平??；但是若不平行，那么就說船舶發(fā)生了縱傾。如果船尾吃水比船 艏大，那么就發(fā)生了艉傾；若船艏吃水比船尾大，那么就發(fā)生了艏傾。吃水可以 分為兩種：型吃水，即基線離水線的距離；計算吃水，即船底與水線間的距離。對于現(xiàn)代焊接形式的商船，這兩種吃水僅是相差一塊殼板厚度的區(qū)別，但是對于 有些裝有棒龍骨的船，計算吃水的測量至龍骨下表面，因此計算吃水可能比型吃 水大 15-23cm(6-9in)。了解船舶的吃水或者說船舶?吃?水量，這很重要，因 此一艘船的吃水能夠直接獲取，船艏和船艉都刻有吃水標志。吃水標志也就是一 些離船底有一定距離的一些數(shù)字。這是數(shù)字用英制單位表示，6in 高，而且上下 相鄰的兩個數(shù)字的間距也是 6in。當水位到達船底的某一個數(shù)字時，吃水就是那 一套吃水標志，因此如果船尾、船舯和船艏吃水分別為 d a、d ??和 d f，那么 個數(shù)字的英尺值了。若用十進制單位表示，那么這些數(shù)字就可能是 10cm 高，間 隔 10cm。

就許多大型船舶而言，即使是在平靜的海況下，它們的縱向垂直面都發(fā)生了 彎曲，結果是基線或龍骨都不能保持為一條直線。這就意味著船舶漂浮時吃水不 能僅僅用艏艉吃水和的一半來表示。為了確定船舶中拱或中垂程度，在船舯做了

中拱或中垂=

da ??d f 2

??d?

使用船舯吃水時，測量船舶兩側吃水，使用兩個數(shù)據(jù)，是必要的，以防船舶向一 側或另一側傾斜。

船舶首尾吃水的不同稱為?縱傾?

，因而縱傾 T= d a ??d f，正如前面所說的那

樣，船舶艉吃水或艏吃水過多時，將發(fā)生艏傾或艉傾。對于穩(wěn)定航行的船，在已 知的總載荷作用下，船舶吃水將有一個最小值。這一點對于在限制水深的區(qū)域航 行的船或船舶進入干船塢時很重要。船舶的設計通常應滿足在滿載荷作用下船能 夠平浮的要求，如果船達不到這種狀況，那么就設計成小角度艉傾。艏傾這種情 況是不期望發(fā)生的，應該避免,這是因為艏傾會降低艏部?平臺高度?，增加在惡 劣海況中甲板上浪的可能性。干舷

干舷被定義為船舶離水面的距離，或甲板與下部水線的間距。例如，由于受 到甲板舷弧的影響，干舷與露天甲板的間距沿船長方向將會發(fā)生變化，而且一定 條件下間距也受縱傾的影響。一般說來，船舯干舷值最小，向首尾兩端逐漸增大。

干舷對船舶的適航性有重要的影響。干舷值越大，船舶水上部分的體積也就 越大，而且這部分體積用來提供儲備浮力，促使船舶在波浪中航行時能夠上浮。水上部分的體積也能幫助船舶破損時保持漂浮狀態(tài)。干舷對船舶穩(wěn)定性的變化有 重要影響，這種情況后面將會介紹到。國際法載重公約中設定了船舶干舷最小值。

第四課 基本幾何概念

翻譯人員：

示例船舶的主要部分以及相關的名字都在圖 4.1 中畫出來了。首先，由于沒 有利害關系或影響，船舶上層建筑和甲板室都被忽略了，船體看成所有方向上都 是曲線、上部用水密甲板覆蓋的中空殼體。大多數(shù)船舶只有一個對稱面，稱為中 線面，這是主要談論的面。被該面截得的船型稱為舷弧面或縱剖面。設計水線面 垂直于中線面，取作水平或接近水平的面；它可能不與龍骨平行。與中線面和設 計水線面都垂直的面稱為橫剖面，船舶橫剖面通常關于船體中線面對稱。與中線 面成一定交角且平行于設計水線面的平面稱為水線面，無論在水中與否，它們都 成立，而且它們通常關于中線面對稱。水線面不一定平行于龍骨。因此，通過被 正交面截得的面，能夠向我們最清楚地表達船舶的曲線形狀。圖 4.2 畫出了這些 面。

橫剖面依次相疊加，形成了一副橫剖面圖，通常情況下由于這些面是對稱的，所以只顯示半個剖面，也就是船體前半部分的半橫剖面畫在中線的右邊，后半部 分的畫在左邊。半水線面相疊加，形成了半寬圖。從縱剖面圖的邊緣或橫剖面圖 上看得的水線面稱為水線?？v剖面圖，橫剖面圖和半寬圖，一起稱為型線圖或剖 面圖，而且這三部分明顯相關聯(lián)。（如圖 4.3）

水線面和橫剖面的間距相等，且用基線點作為起始，是非常方便的。與船舶 設計成有關的水線面稱為載重水線面（LWP）或設計水線面，而且用來檢查船舶 形狀的額外的等間距的水線面畫在圖的上面或下面，通常在臨近龍骨的地方留一 個奇數(shù)部分，龍骨最好獨立檢查。船艏部由載重水線與船艏型線相交得到了一個特定點，垂直于 LWP 且經(jīng)過這 個點的直線稱為艏柱（FP）。鑒于兩柱很正規(guī)且整個船舶壽命中位置固定，水下 部分的高度大多數(shù)屬于兩柱，并且兩柱之間沒有很大的間斷，因此兩柱的位置在 哪并不重要。艉柱往往通過舵桿的軸線且經(jīng)過 LWL 線與方尾輪廓線的交點的直線。若該點很凸出，那么最好取船艉間斷處或臨近船體形狀間斷處。上述所描述的兩 條直線的間距，稱為垂線間長（LBP 或 LPP）。另外兩種以后將涉及到且不用做過 多解釋的長度是總長和水線長。

將兩柱間長劃分為一系列等間距的站，通常為 20 站，用 21 個等間距的坐標 來表示，這包括艏艉兩柱坐標。這些船體分站明顯是從縱剖面圖或半寬圖上來看 橫剖面的邊界線，而且有一半圖形顯示在橫剖面圖上。船體分站也定義了一組不 對稱形狀上的等間距型線。半寬圖站線上的點與中線面間的距離稱為型值，而且 這種距離也在橫剖面圖的不同方向上出現(xiàn)。所有水線面和船體分站的這種距離集 合形成了一張型值表，此表能夠定義船形，而且通過此表能夠畫出型線圖。一張 簡單的型值表用來計算船形細節(jié)。

取船體中橫剖面和兩柱中點的橫剖面。它稱為船舯或船中，而且該面所在的 船體區(qū)域成為稱為舯橫剖面。它可能不是面積最大的橫剖面，而且除處于兩柱中 點的位置外，它的其它特性都不重要。其位置通常用特殊符號標記。船形，型線，型值和尺度是船舶工程理論涉及到的基本的內(nèi)容，是那些被海 水浸濕的成分，稱為排水型線，排水站，排水型值等等。除非特別聲明，要不然 本書中描述的一般是排水尺度。船舶建造商感興趣的是框架線，框架線與排水線 的區(qū)別是相差船舶建造過程中的船體殼板厚度甚至更多。這些稱為船型尺度。排 水尺度的定義與下面所講的相似，但相差殼板厚。

型吃水是船舯某一橫剖面上的垂直距離。除非平均吃水直指吃水標志讀數(shù)值，那么船舯吃水就是平均吃水。

型深指的是橫剖面上從平板龍骨頂部到舷側甲板殼板底部之間的垂直距離。如果沒有特別說明，那么型深指的就是船舯型深值。

舷側型深與型吃水的區(qū)別是相差干舷。干舷是橫剖面上水線至舷側甲板殼板 頂部間的垂直距離。

計算型寬是肋骨截面的最大水平寬度值。名詞?breadth?和?beam?意思 相同。

定義船形時，其他一些不同精度的幾何概念也有用。底升是龍骨或臨近龍骨 處船底切線截船舯最大寬度線所得的點與龍骨間的距離。如圖 4.6。內(nèi)傾是橫剖面上甲板邊緣相對于垂直面向中線面凹進的趨勢。與之相反的凸 出趨勢稱為外張。如圖 4.6。

甲板梁拱或者甲板降低，指的是橫向甲板曲線。它通常呈向下的凹面形，拋 物線形或圓弧形，用坐標軸 x（英寸）y（英尺）表示。弦弧是縱剖面上甲板脫離水平線向上升起的趨勢。

傾斜是縱剖面圖上偏離任何明顯的型線的垂直面，比如煙囪，船艏桅桿輪廓，上層建筑等等。（圖 4.7）.能用特殊的詞語來表示整船平衡狀態(tài)下的角運動。橫剖面上的任何偏離垂直 線的實體角運動稱為橫傾。中線面上的任何偏離垂直線的實體角運動稱為縱傾。水平面內(nèi)平均船舶角擾動稱為艏搖或漂移。必須指出這些都是角度而不是比率，后面的章節(jié)中會注意到。

能夠通過型值畫出兩條曲線，這些型值通過面積而不是距離來定義船形，這 種情況后來被證明非常重要。能通過建立一種高度來獲得被稱為面積曲線的曲線，這種高度與水平軸的每一坐標站上坐標站與 LWP 間的面積成比例。4.8 展示出圖 了船舶曲線，4 號站為例。號站面積曲線的高度代表了 4 號站橫剖面的面積；以4 5 號站面積曲線的高度與 5 號站橫剖面面積成比例等等。第二種面積曲線能通過 檢測每一坐標站來獲取。4.8 也取 4 號站橫剖面為例子。通過從豎直軸以一定圖 距離向外繪圖，能夠獲取邦戎曲線，該距離與橫剖面與各個水線間的面積有關。因此，上的這種向外的距離與橫剖面與 LWL 間的面積成比例,1 號水線上的種LWL 向外的距離與橫剖面與 1 號水線間的面積成比例等等。顯然，每一坐標站都能畫 出一條邦戎曲線，因此能繪制一套邦戎曲線。

排水體積，▽，表示船舶排開水的總體積。最好將液體假想為蠟狀物，將船 從中移出；然后就形成了船體的印記。為了便于計算，添加了主船體和附體的體 積，例如龍骨層，abaft the AP,舵，舭龍骨，螺旋槳等等，減去了透光口和其 它洞口。

Cwp，表示水線面尖瘦的系數(shù)，是水線面面積與該水線面的外切矩形面積的最后，船舶幾何形狀的定義中，有一些特定的系數(shù)在后面將被證明很重要，為船舶的豐滿或尖瘦提供指導。

比值。該系數(shù)大約在 0.70（對于首尾兩端尖瘦的船）到 0.90（對于有大量平行 中體的船）。

AW Cwp = LWL B

中站面系數(shù)，CM，是中站面面積與矩形面積的比值，該矩形的長寬等于該 中站面吃水深度和計算寬度。該系數(shù)值通常大于 0.85，適用于通用船舶不包括 帆船。

A

CM = M

BT

方形系數(shù)，CB，是排水體積與長方體體積的比值，其中該長方體的邊長等 于船舯計算寬度，平均吃水和兩柱間長。

▽ CB = BTLPP

大型油輪的方形系數(shù)平均值可能是 0.88，航空母艦是 0.60，帆船是 0.50?？v向棱形系數(shù)，Cp，或者僅僅棱形系數(shù)，是排水體積與棱柱體體積的比值，其中棱柱體的長度等于兩柱間長，橫截面面積等于中站面面積。一般希望該系 數(shù)值大于 0.55。

Cp

▽

AM LPP

垂向棱形系數(shù)，Cvp，是排水體積與棱主體體積的比值，其中棱柱體的長度 等于吃水深度，橫截面面積等于水線面面積。

Cvp ?

▽ AwT

在暫時結束討論這些系數(shù)之前，應該注意到了上述的定義使用的是排水量而 不是船型尺寸，這是因為早期船舶設計關心的是排水量。這方面的例子變化非常 大。例如對于按照勞埃德規(guī)范進行的油船結構設計，這種差異是很大的，因此應 該注意去核對所使用的定義。也應該注意，不同的系數(shù)值所使用的兩柱位置。

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不規(guī)則船型的特性

由于已經(jīng)定義了船舶的幾何特性，因此有必要預先知道這些船型的哪些特性 是有用的，而且弄清楚怎樣去計算它們。平面形狀

水線面，橫剖面，平直龍骨，艙壁，面積曲線和曲線表面延伸，都是一些令 人對其特性感興趣的平面形狀。用笛卡爾坐標定義的 Oxy平面上的一個面的面積，即

其中所有以 y 為長度，A=

ydx

x 為寬度的長條沿著 x 范圍求和。因為船型中 y 是一個

x 的精確的函數(shù)，因此必須用現(xiàn)在推斷出來的近似方法來提出這個集合。

x存在面積對坐標軸的一次距。對于圖 4.14 中顯示的圖形，1 和 y1 表示長度，（x 和 y 表示坐標。）

M yy ydy

xydx 和 M

1xx

x用面積除以每一個表達式，得到面積形心坐標，x, y）（：

11xy1dx 和 y

x

x1 ydyA

A

對于那些以 x 軸為邊界的圖形的特殊情形

M *

y

y dx 和 y 2

0 即面積形心的距 對于一個關于

x M xx

x1 ydy

軸對稱的圖形，例如水線面，y1 dx

22A

離，屬于水線面特殊情形，y 軸浮心（CF）由下面公式給出

M XX x

A

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一些工具

xydx ydx

1沒有職業(yè)沒有工具就不能很好地發(fā)展，無論是園藝，造船還是宇航，都不能。造船研究需要的工具是由數(shù)學，應用力學和物理學提供的，很多都已經(jīng)在使用了，而且隨著書籍的換代，有必要去承認，所有類似科目中的知識也已經(jīng)更新了。例 如，細微差別的知識和微積分學知識的發(fā)展被認定為和本章節(jié)同時進行。而且，工具必須犀利；定義必須精確，而這些取自數(shù)學中的裝置必須犀利，為的就是直 接運用于船型和相關難題。作為一種檢驗這種科學的手段，這些僅是工具。采用專有名詞或者特殊語言，速記這些所用到的裝置，也是非常方便的。本 章為科目的建立奠定了堅實的基礎，檢驗了造船工程中所使用的一些機器。最后，稍微注意一下統(tǒng)計學和近似公式。

第五課 船型及船型系數(shù)

5.1 引言

翻譯人員：

船體外表面是兩個方向上帶有曲率的固體表面。雖然已經(jīng)時常做出過努力來 用數(shù)學表達式來描述船舶表面，但是表達船舶表面的曲線一般不能用數(shù)學表達式 給出。有必要用一些圖紙盡可能詳細地描述船舶外表面。用來定義船形的圖，稱 為?型線圖?。型線圖是由三幅圖組成，這三幅圖展示了三組由三組相互正交的平面分別與外表面相交所獲得的交線組成的船形剖面。

首先，考慮一組垂直于船舶中線的平面。假想這些平面在船長方向的不同位 置處橫斷船形。通過這種方式獲得的剖面稱為?橫剖面圖?，而且被畫在所謂的 ?正視圖?上，如圖 5.1 所示。畫正視圖時，僅展示半剖面圖，這是船舶具有對 稱性的緣故。自船舯向后的橫剖面（船體后半部分橫剖面）畫在中心線的一側，而自船舯向前的橫剖面（船體前半部分橫剖面）畫在中心線的另一側。通常將兩 柱間長劃分為一系列等間距的站（通常為 10 站），這些站中每一站對應著一個橫 剖面。有時在首尾兩端多畫一些橫剖面，其中首尾兩端船形變化較明顯。商船中，橫剖面的標號從艉柱開始至艏柱結束——即如果分 10 站的話，那么艉柱為第 0 站且艏柱為第 10 站。船舶兩端長度方向上分別有兩站將會劃分為更小的分站，1111

因此將有站名為偶爾船長使用 20 站，其中船廠兩端各有兩更,1 ,8 和 9。2222

小的分站，但是通常 10 站就足夠精確地描繪出船型。

今假想有一系列平行于基底的平面，而且與基底的間距也不同。這些由這些平面與船舶表面橫切得到的剖面，稱為?水線面?，有時也稱為?高度線?。這些 型線如圖 5.1 所示。這些水線如橫剖面一樣僅畫在船舶中線的一側。這些水線通 常間距 1m(3-4 英尺)，而臨近船底船型變化較明顯的地方采用更近的間距。船舶 上部甲板輪廓線也包含在半寬圖中。

第三組剖面是由一系列平行于船舶中線的垂直平面與船舶外表面相交得到 的。目標剖面顯示在?縱剖圖?上（如圖 5.1），船體后半部分剖面線稱為?后 體縱剖線?，且船體前半部分剖面線稱為?前體縱剖線?或者通常簡單稱?后體 縱剖線?。后體縱剖線如水線一樣相互之間間距 1m(3-4 英尺)。中線上的船舶輪 廓顯示在縱剖圖上，而且可以認為縱剖面與中線的距離為零。

上述討論的三套剖面明顯不相互獨立，一個剖面上的一次變更將某種程度上 影響另外兩剖面。因此，若橫剖面的形狀發(fā)生改變，那么這將影響水線面和縱剖 面形狀。設計船型時，這三套曲線應該?平滑?，且它們之間的相互依賴性在光 順過程中變得很重要，這是必需的。怎樣構成一條光順曲線，是值得公開討論的，而以前這種光順處理過程極大部分都是靠肉眼來完成的。當前型線圖通常憑借一 些數(shù)學工具來光順處理，當然大部分數(shù)學工具都涉及到計算機。然而，執(zhí)行了光 順處理，一艘船行線設計通常憑借一幅粗略的正視圖開始進展了。如果設計師有 這樣一幅正視圖，那么接著他將量取水線型值，并在半寬圖上畫水線。這就意味 著通過從橫剖面上量取的型值來畫可能最精確的曲線，并通過木制或塑料壓條來 完成。如果通過從正視圖上量取的所有點不能畫出水線，那么就從水線上量取新 的型值，畫出新的橫剖面圖。接著反復進行這種過程，直到水線圖與橫剖面圖保 持良好的一致。然后就試著畫縱剖面圖且務必使這些曲線是光順的，可能協(xié)調橫 剖面圖和水線圖是必要。

光順過程通常在畫圖室中以 1/4 英寸至 1 英尺的比例或 1/50 圖形比例進行。一種更加精確的船型光順方法特別是對于生產(chǎn)目的明顯必要，光順常常在船廠全 比例放樣間進行。畫圖室的工作就是將已經(jīng)在畫圖室內(nèi)經(jīng)過光順處理的型線的型 值送到放樣間，在放樣地板上進行全比例放樣。船廠尺寸采用縮小的比例，而水 的光順處理過程，光順過程通過使用截面積約為 25 mm2 的木制支條來進行，該 線和橫剖面半寬及縱剖面高度都用全比例標記。然后使用與畫圖室中使用的相同 木制支條用鋼釘釘在了放養(yǎng)地板上。為了節(jié)約空間，前后體水線圖和縱剖面圖在 長度方向上相重疊。這種全比例光順形式使得制出了橫剖面圖，水線圖和縱剖面 圖，這些圖以足夠精度表示目標船型。從全比例光順中，量取型值，返還畫圖室，為后面的船舶計算做基礎，將在后面章節(jié)見到。

最近的一項進展介紹了能夠在畫圖室中進行的 1/10 比例放樣，而且這種趨 勢將免除了全比例放樣工作。也已經(jīng)研發(fā)了幾種船型數(shù)學光順方法，并將之聯(lián)系 到了實際生產(chǎn)過程中。但是，這些論題的討論不是我們工作的范圍。

畫在型線圖上代表船型的曲線稱為?型線?，型線可能代表板內(nèi)部結構。對 于所有焊接船，船體外表面超出型線向外延伸一個殼板厚度。當船舶建造的常規(guī) 方法是鉚接時，殼板鑲嵌在一系列?內(nèi)??外?列板上。在這種情形下，船舶外 表面超出船體外板型線延伸兩層殼板厚度，船體內(nèi)板型線一層殼板厚度。實際上 外表面既不是一層板厚也不是兩層板厚，要根據(jù)超過結構相當大曲率的地點而定，例如船舶兩端或舭龍骨以下部位。

多螺旋槳商船中，習慣于將側軸包圍在所謂的?軸包套?中。它是由電鍍板 組成，經(jīng)肋骨框架加強，從船舶軸的暴露點延伸至稱之為軸支架的鑄件。軸包套 往往單獨廣順，安裝到主船體中。將軸包套視作附體。

很多船船舯橫剖面兩側沒有發(fā)生明顯的距離變化。這個部分稱為?平行中體?，而且豐滿型船舶中平行中體的程度很大，而細長高速船中可能不存在。

平行中體前面，船型剖面向船首逐漸減小，同理從平行中體末端往后船型剖 面逐漸減小。船型的這些部分分別稱為?進流段?和?去流段?，而它們與平行 中體相匯合的點指的是?前肩?和?后肩?。5.2 船型需求

△ =??gV

船型設計是用來滿足特定的需求，而且首先要考慮的是能夠提供做夠的浮力 來支撐多樣的載荷，例如船舶本身重量，加貨物，燃料等。換句話說，船舶必須 其中 ??是船舶所在水域的密度，g 是重力加速度，V 是水下部分的體積。因此可 提供一定的排水量，直至載重水線處。稱這個排水量為△，表示如下 以說設計師應該有目的地設計船型，以便能夠獲得一些水下部分體積 V。

水下部分的船型的另一個重要的要求就是，體積中心必須在首尾方向的特定 位置處。它的重要性將在第五章見到。5.3 船型系數(shù)

如果船型僅由長、寬、深分別等于兩柱間長、型寬、吃水的長方體組成，那 么水下部分體積將僅由如下給出

V=L ??B ??d

而，真實的體積很明顯小于這個長方體體積，或者換句話說，船型假想為是從這 個長方體中切出來的。所謂的?方形系數(shù)?就是真實船型水下部分體積與 LBd 體積的比值。用另一種方式表示為

V

方形系數(shù) CB =（5-1）L??B?d

當船舶設計師已經(jīng)決定需要何種體積時，那么他就要考慮四個因素：船長，船寬，船舶吃水，和方形系數(shù)。這些因數(shù)有無數(shù)種組合，能夠給出最理想的結果，并且 問題就是如何決定這四個系數(shù)的最佳值。同時，但唯獨將只考慮方形系數(shù)。這一 般是由阻力因素決定的。在此階段，可以說高速船舶要求方形系數(shù)值低，而低速 船只允許方形系數(shù)值高。對于低速船，例如散貨船，高的方形系數(shù)值意味著在主 尺度一定的情況下排水量大，這就意味著有很大排水量來維持貨物運輸。對于高 速船，降低方形系數(shù)值是必要的，因此相比于低速船它們有更低的方形系數(shù)值。方形系數(shù)對船型的影響表現(xiàn)為，對于方形系數(shù)值高的船，會發(fā)現(xiàn)平行中體程度相

當大而且船舶兩端水線范圍陡，而對于方形系數(shù)值低的船，平行中體通常很小或

V

可能完全不存在，而且船舶兩端水線范圍也很陡。（5-2）CP = 舯面積 ??L

另外一個有用的系數(shù)就是所謂的?棱形系數(shù)?。船型可以想象為是從棱柱體 處理船舶阻力時能用到這個特殊的系數(shù)。中切割出來的，棱柱體長度等于船長且截面積等于船舯浸沒部分的面積的。因此 一個用來表示船舯剖面豐滿度的系數(shù)是中站面系數(shù)。若將船舯剖面想象為是 從尺度等于船寬 吃水的矩形中切割出來的，那么

舯面積

中站面系數(shù) Cm = Bd 目前為止討論的這三種系數(shù)是相互關聯(lián)的，因為

VV舯面積 CB = ??

L ??B ??d 舯面積 ??L B ??d

CB =CP

Cm

（5-4）

（5-3）

一般認為，方形系數(shù)越小，中站面系數(shù)也越小，棱形系數(shù)也一樣。船舶水線面面積，即被特殊水線包圍的面積，也能夠用一個系數(shù)和該面的外 切矩形來表示。因此，水線面系數(shù)

CW

水線面面積 L B

（5-5）另外有一個系數(shù)偶爾用來定義船型。它是水下部分體積與截面積等于水線面 面積且長度等于吃水的棱柱體體積的比值，于是

垂向棱形系數(shù) CPV ?

V

（5-6）

水線面面積 ??d

可以看出

VV水線面面積 ???????

L B d 水線面面積? dL B

或

CB ??CPV ??CW

這些系數(shù)值能夠給出有關船型的有用信息。方形系數(shù)值能夠描述船型是豐滿還是 尖瘦，而且能說明首尾兩端水線是否與中心線有很大的傾斜角度，這些問題都已 經(jīng)討論過。一個很大的錘形棱形系數(shù)值說明橫剖面是 U 型，而較小的垂向棱形系數(shù)值聯(lián)系著 V 型橫剖面。

對于任意特定船舶，船形系數(shù)隨著吃水的變化而變化，吃水變小系數(shù)值變小，因此載重吃水線處船形系數(shù)值最大。由于這些系數(shù)不是尺寸，所以當將一艘船與 另一艘船相對比時，這些系數(shù)就非常有用了，而且對于幾何相似的船，它們將有 相同吃水值。

用來計算這些系數(shù)值的排水體積和剖面面積通常取自船舶型線，以至于必須 使用型尺度，即兩柱間長，型寬和型吃水。特殊情形中，可能會發(fā)現(xiàn)使用計算尺 度中的體積和剖面面積，也就是說，排水體積可能包含殼板和巡洋艦尾排水體積，而且對于現(xiàn)代船舶，球鼻艏排水超出了艏柱。在這些特殊情形中，計算尺度應當 用來計算這些系數(shù)值，即長度等于水線加上艏柱前面球鼻艏凸出距離，最大寬度 和吃水要從龍骨底部算起。同理，與剖面面積有關的系數(shù)，水線面面積和船舯剖 面面積可能取到殼板外側。

第六課 船級社

翻譯人員：

6.1 介紹

兩個對船舶設計，建造和安全有相當大影響的組織是船級社和政府當局。前 者有很長的歷史，而且已經(jīng)通過生產(chǎn)規(guī)范建立了建造標準，生產(chǎn)規(guī)范已經(jīng)做了大 量工作來保障船舶安全。沒有強迫船東按照某一船級社規(guī)范建造他的船，但是會 發(fā)現(xiàn)絕大部分船是按照這樣建造的。分級定義為?按照價值由組織來分隔?，而 且準確的說這就是早期船級社所要干的事。這樣做是為了船東，貨主和保險商們 的利益著想，為了確保為特定的船提供合理的擔保。船級社的前身與勞埃德船級 社這一名字有關，這是最老的船級社。

政府當局關心船舶及船上隨行人員的安全。在英國，相關政府當局是貿(mào)易部（前貿(mào)易廳），而且他們制定的規(guī)范對于船東來說是強制性的。如果一艘船不滿 足由這樣的政府當局制定的標準的話，那么它就不允許航行。

船級社與政府當局的工作在某種程度上是交叉的，而且前者占的地位較大，政府往往授權于前者。例如，船級社相當大程度上涉及船體結構強度，因此如果

(5-7)

某船按此船級社規(guī)范建造，那么政府當局就認為該船的強度符合要求。6.2 勞埃德船級社

勞埃德采用的原始的船級體系是使用標志 A E I O U，表示船體質量，且使 用字母 G,M 和 B（好，中等和差）來描述設備（錨，纜繩等等）狀況。然而，隨 著時間的推移，建立統(tǒng)一的建造標準的思想誕生了，而且船級社就變成了 100 A1，其中 100A 指按船級社的最高標準建造的船體，1 指設備。同時，會發(fā)現(xiàn)在 100A1 前面加了一個十字叉，因此船級社就變成了 十 100A1。十字叉的意思是，船舶已 按船級社驗船師監(jiān)造書建造。勞埃德在機械推進方式的發(fā)展之前就已經(jīng)存在了?，F(xiàn)在和船體一樣，機械設備的檢驗也很平常了，因此 LMC 標志(勞埃德機械證書)也能在船名錄中找到了。

由于勞埃德規(guī)范覆蓋的船型范圍很廣，因此船型就標在船級社符號后面。因 此，船舶種類就能在船名錄中找到，例如 100A1 油輪，100A1 液化氣船，100A1 礦砂船等。

回顧早期船級社，一般做法是用船齡和建造地點來劃分船型，英格蘭北方造 的船的船級比南方的低。船東對這種做法很滿意，而且在十九世紀早期，他們就 制定了他們自己的船名錄（綠皮書），綠皮書確實與勞埃德船名錄相互競爭過。然而，最終兩個組織很明顯不能單獨存在，而且在 1834 年進行了合并，從那開 始，現(xiàn)在所知道的勞埃德船名錄就真正開始了。船級社不受政府控制，而是由代 表工業(yè)的工業(yè)部組成的委員會來管理。

船名錄每年出版一次，它描述了無論是否由勞埃德分類的 100 長噸及更大的 船，因此成為了非常有用的世界船舶目錄。每季度發(fā)表世界造船業(yè)務數(shù)據(jù)。6.3 勞埃德船級社業(yè)務

以前勞埃德船級社涉及船體及其設備的監(jiān)督工作。但是，隨著船舶的發(fā)展，使得船級社也有必要去處理其他事物。已經(jīng)只出過，包括機械的監(jiān)督。船級社處 理的其他問題包括特殊船型，如油船，液化氣船，挖泥船，（自動）傾卸駁船等，還有抽水，防火，探火，滅火，鍋爐及其他壓力設備，電子設備，貨物冷藏裝置 和建造材料。

(B D)和 L D 決定。隨著發(fā)展，在 1945 年以后這種程序被證明不準確，可

L

隨著時間的流逝和船舶技術的不斷發(fā)展，船級社指定的規(guī)范書由以前的非常 簡單變得極其復雜，甚至近年來，已經(jīng)發(fā)生了相當大的變化。例如，在 1939 年 以這樣說，自那以后，更新了很多次，已經(jīng)對船舶結構強度問題有了一個更加客 以前，船舶結構單元的材積都是由船舶主尺度 L,B,D 決定。這些材積是由兩個數(shù) 觀的認識。

規(guī)范的更新原則上大部分是根據(jù)經(jīng)驗來的，而且已確定的材積就是那些已經(jīng) 被認為是準確的例子。這種確定材積的方法據(jù)說仍舊存在。勞埃德船級社搜集了 有關船舶事故的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行了分析，分析指明了那些需要進行修改 的地方。船級社進行的研究工作當然支持這種經(jīng)驗方法。也與其他研究機構進行 合作。

為了確保已按規(guī)范建造的船舶仍符合最高標準，在船舶生命周期內(nèi)，要進行 一次又一次的檢查。所有的鋼制船舶首先要進行大約一年一次的檢查。這些年檢 檢查一些相對細小的細節(jié)，這些細節(jié)需要每年檢查一次，也需要核實船側干舷標 志。船舶生命周期中稱為?特殊檢查?的更綜合性的檢查每四年進行一次。這些 檢查包括年檢的要求而且隨著船舶年限日久逐漸變得嚴格。其中，由于腐蝕導致 的惡化，使得需要檢查結構材積。例如，由于這種原因導致殼板厚度減少的地方 需要替換。這里不可能詳細介紹這些特殊檢查的所有要求：它們列在了勞埃德規(guī) 范和鋼制船船級建造規(guī)章中。

這里簡單介紹勞埃德船級社的起源及發(fā)展狀況。在由 Archer 著作的書中能 找到更加詳細的信息，且也建議讀者自己去學習規(guī)范，擴大學習許多這里已經(jīng)討 論的問題。

勞埃德船級社是最老的船級社，這里已經(jīng)說過了，而全世界現(xiàn)存的其他船級 社的發(fā)展遵循一種大體相同的模式。其中一部分船級社是 BV（法國），DNV（挪 威），ABS（美國），GL（德國），RIN（意大利），和 NKK（日本）。像這樣的船級 社當前一起商議相關船級方面的事務及有效的和改善的結構標準。通過國際船級 社聯(lián)合會（I.A.C.S）來進行商議?，F(xiàn)在船級社在執(zhí)行基本的船舶分類功能的同 時，也做很多別的事。船級社為船東和船廠提供特殊結構布置方面的咨詢服務，而且總是審查任何新的提議。近年來，它們幫助研究新的結構設計和分析方法，這樣做是為了滿足提高船舶結構性能的重要功能的同時幫助設計安全船舶。

業(yè)務已經(jīng)擴大到了其他類型的海工裝備，例如鉆架，而且一些船級社做了相 當多的有關岸基結構方面工作。6.4 政府當局

那些涉及船舶登記注冊的國家政府的責任就是制定有關船舶安全的法律。在 英國，它源自于貿(mào)易廳，但現(xiàn)在是貿(mào)易部的事了。貿(mào)易部被授權制定大量商船法 規(guī)已有 100 年了。貿(mào)易部雇傭驗船師來檢驗船舶，核實這些船舶是否符合規(guī)范。貿(mào)易部所涉及到的一些事務是：

載重線

噸位

乘客和船員住艙

客船水密分艙

救生設備

糧食貨物艙室

危險貨物

其中一些事務現(xiàn)在是國際規(guī)章的項目條款，如，載重線，噸位，及客船的相 關規(guī)章。其中一些事務將稍微詳細的介紹。6.5 載重線

限制船舶載貨深度的問題是上世紀的一個熱點論題。十九世紀，勞埃德船級 社制定了一些限制吃水的簡單規(guī)范，但是政府沒有強制執(zhí)行。勞埃德船級社規(guī)定 一艘船的每一艙室底部得有 3in 干舷值。直到十九世紀七十年代末，國會才通過 立法來認真看待這問題。大家都知道，載重線限制與 Samuel Plimsoll 的名字有 關，他是國會成員，負責起草限制船舶載重吃水的議案。雖然現(xiàn)在在船舶上看到 的熟悉的標志的正式名字為?載重線標志?，但是通常稱為 Plimsoll 線。

這里沒有要求去談論載重線限制的發(fā)展史，但是船舶水上部分很明顯應當有 最小體積值，其中有三個理由，這將在后面的章節(jié)中明顯見到。這里充分介紹。第一點,為了給航行于波浪中的船提供儲備浮力，以便能夠漂浮于過往的波浪中，需要最小干舷值。這很大程度上防止了甲板上浪，使船舶保持干燥。第二點，后 面將會見到，船舶露出水面部分的體積越大，穩(wěn)定性變化就越大。第三點，船舶 需要儲備浮力，以便船舶破損時能夠保持漂浮狀態(tài)，至少能夠有足夠長的時間來 使那些船上的人員安全離船。

雖然最小干舷問題仍舊是一個熱點論題，但是現(xiàn)在制定的估算干舷的規(guī)范主 要是基于靜力考慮。未來有關干舷的規(guī)章的發(fā)展可能將海航船的動力因素考慮進 去。

干舷是從甲板向下開始測量的，次甲板稱為?干舷甲板?。它被定義為暴露 于空氣和水面的最上層的完整甲板，它永久關閉，而且在該甲板下面的船側永久 密封防水?；蛘?，比這甲板更低一層的甲板可以當作是干舷甲板，取決于這層甲 板是否在全船范圍內(nèi)縱向和橫向是連續(xù)的。

目前載重線公約中的最小干舷值用兩個表格給出了，一個是針對 A 型船，一 個是對 B 型船。這些最小干舷取決于船長。A 型船是用來運輸液體貨物的船的，僅適用于散貨船，且其貨罐僅有很小的密封襯墊開口。若該類型船船長超過 150m 且有一些空艙，那么就進一步要求其任何艙室破艙進水時能夠漂浮在水面上。B 型船是指不具 A 型船舶特點的船。能夠從表 6.1 中的表型干舷值中看出兩種類型 船的區(qū)別。6.6 噸位要求的近況

今年來，有關船舶噸位要求進一步發(fā)生變化。1969 年國際政府間海事質詢 組織（I.M.C.O）在倫敦進行了一次國際船舶噸位要求會議。會議的成果由 Wilson

(6-1)總噸位（GT）= K1V

以文件的形式發(fā)布了。已經(jīng)嘗試去簡化現(xiàn)存的噸位規(guī)章，去削減總噸位和凈噸位 的計算公式。公式如下表述：

N????4d ?

凈噸位（NT）= K 2Vc ???K3 ??N1 ??2 ?? ???????????????????????10 ???3D ??

其中 V=船舶所有封閉空間的立方體積

(6-2)

K1 =0.2+0.02 log10 V Vc =所有貨物的立方體積 K 2 =0.2+0.02 log10 Vc

GT ??10000

K =1.25 10000D=船舯型深（m）d =船舯型吃水（m）

N1 =不可超過 8 個鋪位的客艙中乘客數(shù)量 N 2 =其他乘客數(shù)

N1 + N 2 =船舶乘客證明中所允許載運的乘客總數(shù)，N當其中 N1 + N 2 小于 13，1 和 N 2 的值取 0

GT =船舶總噸位 ???4d ???4d ? 2

2上述因素 ???的值不能比公式的值大，而且 K 2Vc ???不應小于 0.25 GT。3D ?3D ???

這些公式中的所指代的體積都是計及殼板內(nèi)部體積且包括附體體積。也包括 暴露于水中的體積。

雖然公式中的吃水值表示船舶噸位隨著設計吃水變化，但在新提議的計算噸 位體系中，廢除了前面所說的載重噸位標志。

上面顯示的決定船舶噸位的規(guī)則包含在新的國際噸位規(guī)章中。寫作該文章時（1973），這種規(guī)章還沒有取代現(xiàn)存的法律，而當足夠多的人在規(guī)章上簽名批準 時，政府（英國由貿(mào)易部執(zhí)行）就將立法規(guī)。

新提議的規(guī)范似乎極大地簡化了一種長期以來所謂的極其復雜的項目。然而，可以評論，在此過程中，基本的評價噸位的理念已經(jīng)丟失，或至少不明顯。6.7 其他噸位

本章中通過現(xiàn)存的規(guī)章描述計算船舶噸位，這種方法現(xiàn)在國際航行的船舶仍 接受，船舶噸位顯示在噸位證明上。但是，特殊噸位的計算稍微不同且展示在單 獨的證明中。它們適用于蘇伊士運河和巴拿馬運河上的商船。由于現(xiàn)在蘇伊士運 河已經(jīng)關閉了很多年，所以現(xiàn)在對前者不感興趣，但是通行收費一般依據(jù)蘇伊士 運河噸位。類似，巴拿馬運河通行收費一般依據(jù)巴拿馬運河噸位。6.8 客船

載運乘客的船必須嚴格遵守安全規(guī)章。出于載客目的，客船定義為載運超過 12 名乘客的船，而且這種船需要簽署與規(guī)范一致的載客證明?，F(xiàn)今客船規(guī)章是 多次以此項目為主題的國際會議的結果并是由其解釋的，這些會議是在上世紀進 行的。雖然，1912 年以前世界上的海事國家都有各自的規(guī)章，但是由于這一年 泰坦尼克號的失事使得國際社會致力于客船的安全性。泰坦尼克號在第一次航行 時遇到了冰山，幾個艙室破損了，然后沉沒了，死了很多人。由于在此次事故后，船舶破艙后的漂浮性就成了一個課題，此課題迫切地占據(jù)了那些立法人員的思維，因此英國貿(mào)易廳成立了船舶隔離艙壁委員會，來調查客船的強度和布置。船舶破 損后的涉及進水的技術性問題將以后討論。

認為客船安全性是一個國際性的研究課題，因此泰坦尼克號事故后，1914在 年開展了一次國際會議。雖然在第一次世界大戰(zhàn)公布了一些研究的結果，但是戰(zhàn) 爭的爆發(fā)阻斷更進一步的討論。然而，直到 1929 年，才再次召開會議，而且 1932 年前不久，主要海事國家簽署了海上生命安全性國際公約。該章程已經(jīng)聲明與載 重線和噸位有關系，為簽署國所認可，且被沒有參與其中合作的國家的研究結果 導致的法律批準。后來 1948 年和 1960 年的會議檢查了 1932 年的章程，并在經(jīng) 驗事實的基礎上做了一定的修改。下一次會議可能在 1976 年召開，那時就希望 整個評價船舶安全性的方法發(fā)生巨大變化。課外閱讀

安全規(guī)章不僅是涉及水密分艙和破損時的相關安全性問題，而且也規(guī)定了其 課外閱讀

他方面的安全性問題，例如，探火，滅火和防火，機電裝置，救生設備如小艇和 國際政府間海事組織 投放手段，無線電報和無線電話，航行安全，谷物運輸及危險貨物，和有關核動 力船的規(guī)章。

1914 年召開的國際海洋生命安全會議可能代表第一次解決國際海事技術性 問題方法的會議。已經(jīng)看出，載重線及噸位項目以全球范圍及簽署的規(guī)范為基礎 進行研究，這些規(guī)范適用于所有簽署不同規(guī)章的國家。1959 年在聯(lián)合國的基礎 上成立了一個永久組織，來處理未來所有這樣的事務。它稱為國際政府間海事質 詢組織（I.M.C.O）。該組織的總部設在倫敦。其成員取自不同的海事國家，他們 間隔性的會面，以討論相互感興趣的事務。I.M.C.O 時常安排國際性會議，例如 1996 年的國際載重線會議，1969 年的載重噸位會議及 1960 年的國際海洋生命安 全會議。如安全規(guī)章這樣的規(guī)章可能經(jīng)過合約政府的一致同意來修改，或應其中 一個政府的要求，一個修改的提議將傳達給其他政府?；蛘撸梢粋€合約政府，將一項修改方案提交給該組織，若在海事安全組織委員會的提議下，該方案被以 三分之二大多數(shù)的組織成員采納，那么就將其傳達給合約政府供他們接受。應三 分之一合約政府的要求，一次政府間會議將會在任何時候召開，該會議參考由一 個合約政府提出的修改方案。

I.M.C.O 的結構使得更容易修改現(xiàn)存規(guī)章，而且這個組織將來肯定對國際船 舶法律的發(fā)展起很大作用。第二章

船舶基本原理

第七課平衡性和穩(wěn)定性

翻譯人員：

7.1 引言

第二章中的靜力平衡狀態(tài)是以力和力矩的平衡來定義的。從牛頓運動定律中 可以知道，若作用于物體上的合外力和和外力矩等于零，那么物體將處于靜止或 以恒定不變速度運動。

穩(wěn)定性的概念某種程度上更復雜些。其中一種情況與，物體受到不平衡的力 或力矩的干擾時是否能夠回復到初始靜力平衡狀態(tài)，有關。靜力平衡如下定義： 處于靜止狀態(tài)的物體就出于靜力平衡。但廣義上的平衡指的是合力的平衡，與加 速和減速無關。

若此物體受外力作用而當外力移除時又回到初始位置，那么就說物體處于穩(wěn) 定平衡狀態(tài)。一個這種狀態(tài)的例子是，一個處于開口朝上的碗中的圓球，如圖 7.1（a）所示。當受到外力作用時，圓球將總能回到靜止位置。圖 7.1（b）用 圖說明了中性平衡狀態(tài)。若球在水平面上運動，然后受到外力（包括摩擦力）作 用而靜止，那么球將停在水平面上的任意位置。圖 7.1（c）用圖說明了非穩(wěn)定平衡，圖中圓球在倒置的碗的頂部處于平衡狀態(tài)。平衡位置的任意細微的擾動將 導致圓球從碗上滾落下來。

對漂浮于水面的物體，繪圖說明了所有受到外力作用而傾斜時試圖回到初始平浮位置的船的穩(wěn)定平衡狀態(tài)。用浮于水面的均質圓柱體演示了中性平衡狀態(tài)，若圓柱體運動停止，那么它就停在任意位置。非穩(wěn)定平衡經(jīng)常發(fā)生在，玩具船漂 浮在浴缸之前，小孩就試圖將玩具放在玩具船中。玩具船放入水中時，會傾斜直 至翻船或玩具掉入水中，此時船可能回復到平浮位置。7.2 船舶平衡原理

假如一艘船平浮于靜止的水面上。為了使船靜止或出于平衡狀態(tài)，那么就一 定沒有不平衡的力和力矩作用于船上。有兩個維持這種平衡的力：重力和浮力。船舶靜止時，這兩個力作用在同一條豎直線上，而且，為了使船平浮于水面上，那么力就一定是大小相等方向相反。

重力作用于一點，或者這樣說，重心是船舶全部重量集中的點。重力作用方 向總是豎直向下。

通過力的中心的浮力被認為作用于力的中心。這個力的作用方向總是豎直向 上。船舶橫傾時，水下部分的形狀發(fā)生變化，因此浮力中心的位置發(fā)生變化。如果，船舶受到外界傾斜力作用發(fā)生橫傾，浮心偏離了船舶中線面時，重力 與浮力作用線將發(fā)生了分離。兩個作用于相反方向上的力的作用線的分離，形成 了一個力偶，其大小等于其中任意一個力（即，排水量）和兩個力作用線的間距 的乘機。圖 7.2（a）中，這個力矩試圖去使船回復至平浮位置，這種力矩稱為 正扶正力矩，而且，兩個力的作用線間的距離稱為正扶力臂（GZ）。

假如將船舶重心向上移到能使發(fā)生船舶小角度橫傾的位置，浮力作用線通過 重心。在這個新位置，沒有不平衡力，或者說，船舶力臂和力矩都為零。圖 7.2（b）中，船舶處于中性平衡狀態(tài)，其中正扶力矩和正扶力臂都等于零。

若將重心再往上移高點，如圖 7.2（c），隨著船舶小角度傾斜，兩個力的作 用線的分離方向與圖 7.2（a）不同。這種情況下，力矩不是作用于使船回復平浮的方向，而是使船傾斜程度更大。這種狀態(tài)下，船舶產(chǎn)生反向正力矩或者說是 傾覆力矩，和反向正力臂（GZ）。

繪圖說明了這三種情況下的力和在三種基本平衡狀態(tài)下它們作用線建的相 對位置。

7.3 穩(wěn)心位置和平衡位置

穩(wěn)心 M，已經(jīng)在第三章談論過了，定義為通過傾斜物體或船舶的浮心的豎 直線與船舶的橫傾角度限制為零時通過浮心的垂直線，的交點。而，這個交點的 位置取決于船舶平浮時重心作用線，和浮力作用線。

因此，很容易從前面的剖面中看出，穩(wěn)心位置比重心高時，如圖 7.2（a），船舶傾斜時將產(chǎn)生正扶正力矩，使船處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

若穩(wěn)心與中心重合，如圖 7.2（b），將沒有力矩產(chǎn)生，船舶處于中性平衡狀 態(tài)。

若穩(wěn)心位置比重心低，如圖 7.2（c），將產(chǎn)生反向力矩或傾覆力矩，船舶處 于非平衡狀態(tài)。

舶傾斜角為 0o 至 7 o 或 10o。除此以外，浮心作用線與船舶垂直中心面的交點沒有

當討論穩(wěn)心與船舶平衡狀態(tài)的關系時，有必要記住，穩(wěn)心的定義僅適用于船 意義了。因此，使用穩(wěn)心和重心的相對位置作為評定穩(wěn)定性的標準這種方法，僅 限于小角度傾斜。穩(wěn)定性明顯不能僅限于如此限制范圍。因此，我們應該區(qū)分任 意傾斜角度的整體穩(wěn)性和小角度（????10o）傾斜的初穩(wěn)性。7.4 穩(wěn)性高：衡量初穩(wěn)性

穩(wěn)性高度，包括橫向和縱向，定義為船舶平浮時重心與橫穩(wěn)心或縱穩(wěn)心間的 豎直距離。

圖 7.3 中，GM 表示穩(wěn)心高度，而船舶重心用 G 或 G1 表示。除非特別說明，要不然穩(wěn)心和穩(wěn)心高指代的是橫穩(wěn)心高度。若討論縱穩(wěn)心，那么相對應的穩(wěn)心高 就定義為 GM 1 ,并稱為縱穩(wěn)心高。若 M 在 G 上面，那么穩(wěn)心高度值就為正。若 M 低于 G，那么 GM 的值就為負。

GM 用來衡量初穩(wěn)性，或者說是衡量船舶抵抗從平衡位置開始橫傾的能力。

船舶 GM 值為正時，船將處于正浮狀態(tài)，且能初步抵抗傾斜力作用。船舶 GM 值 為負時，船不能正浮，而且可能開始變得不穩(wěn)定。由于偏心載荷的作用，使得一 些處于平浮位置的船的 GM 變?yōu)樨撝?，船變得不穩(wěn)定了。由于船體水下部分的體 積因傾斜角而發(fā)生變化，這樣的船將向左傾或向右傾直至到達平衡點。

由于縱穩(wěn)心 M L 總是位于距離船很高的位置（圖 7.4），可以這樣說，通常情 況下縱穩(wěn)心半徑值將不會變?yōu)樨撝怠Ｏ乱徽掠懻摽v穩(wěn)性。7.5 正扶力臂

上面討論的由浮力和重力形成的力偶的值，等于船舶重量與兩個力的距離，的乘機。兩個力的作用線間的垂直距離通常稱為正扶力臂（GZ）。若船舶重量 或排水量不變時，我們可以使用 GZ 值來衡量船舶任意傾斜角上的靜穩(wěn)性。對于小角度傾斜（即，船舶傾斜時浮力作用線與垂直中線的交點為 M），G Z??G M i ns?

而且正扶力臂 ???GZ

RM ???GM sin ?

其中 指橫傾角（圖 7.5），單位度。

因此，GM 值可能用作比較相同類型和尺寸船的初穩(wěn)性。7.6 穩(wěn)性范圍

穩(wěn)性程度定義為船舶從平衡位置向左舷或右舷傾斜的范圍，船舶通過平衡位 置時是靜力平衡的。

這種范圍的大小一般取決于船寬，干舷，甲板和上層建筑的水密完整性，及 重心位置。這個范圍表明了正扶正力臂的大小，并沒有保證非傾覆狀態(tài)時的橫傾 安全性。理論上來說，穩(wěn)性范圍指的就是，在以任意角度上傾斜力矩都沒有超過 正扶力矩為前提的非傾覆狀態(tài)下，船舶在平靜無流速的水中逐漸傾斜至的角度。正扶力臂曲線也反映了最大正扶力臂所對應的角度。穩(wěn)性范圍，最大正扶力臂，最大正扶力臂所對應的傾斜角，及曲線所包圍的面積，都是用來評價船舶穩(wěn)性的 決定性因素。

（7-2）

(7-1)

課外閱讀 課外閱讀

初穩(wěn)性：確定穩(wěn)心半徑的大小及穩(wěn)心 M 的位置

談論縱穩(wěn)性之前，先討論初穩(wěn)性，這是因為這邏輯上符合討論平衡。穩(wěn)心高 度，即衡量初穩(wěn)性，是浮力和穩(wěn)性計算中的一個重要的工具，而總穩(wěn)性（稍后討 論）是完全衡量船舶抵抗傾斜力矩的穩(wěn)性。

為了確定橫穩(wěn)性高或縱穩(wěn)心高的值，我們應該確定穩(wěn)性位置和重心位置及一 些固定的參考面，優(yōu)先選擇通過船舯平板龍骨的水平面。這些值一般分別記作 KM , KM L 和 KG。計算這些值的方法將在緊跟其后的討論中給出。

圖 7.5 給出了船舶橫剖面及水線面形狀。外力作用下，船舶橫傾至很小角度，因此船舶漂浮在水線 W1 L1 處，而不是WL 處。正如先前討論的那樣，浮心由 B 移 至 B1。

???=用弧度表示的小傾斜角度 n =三角形 LOL1 的重力（面積）中心 dx =長度 L 微元 ??=排水體積 ??=水的密度

假如，三角形 LOL1 的面積近似為1/

。對于小角度為

的傾斜，頂點 O

至重心 n 的距離等于 2 / 3r。三角形 LOL1 的面積關于縱向中線面的矩為

(rr???)On

212(rr???)r

楔形（以三角形 LOL1 為橫剖面，dx 為厚度）體積關于縱向中線面的矩為

(rr???)(r)dx

或對全船，積分得到

?0

rr???rdx 23

L由于露出水面的楔形 WOW1 體積等于沒入水中的楔形 LOL1 體積，由 LOL1 使 船增加的浮力等于由 WOW1 使船減少的浮力。所以，有兩個相等的力矩作用在相 對于中線面的同一方向上。因此，總的力矩為 或，2? 0

rr?????r ??dx

L

?0

r ???dx 3

L這個總力矩，或兩個楔形矩的和，就是使船的浮心從 B 移至 B1 的原因。以 B1 為新的中心的水下部分的體積對原中心 B 的矩為 ????BB1。這一定等于兩楔形矩的 和。因此，用幾何表示，23

????BB1 ??? 0

r ???dx

L

BB1 ??BM sin ??

對于小角度傾斜，????

因此，BB1 ??而且

L由于 ?

r dx 是水線面關于縱向中心線 I 的慣性矩的表達式，所以 03

I

（7-3）BM ? ??????????????

同理，可以表示為

I

BM

L =

（7-4其中縱穩(wěn)心半徑）BM L ??L

?

I L =水線面關于一條通過浮心的橫向軸的慣性矩。

BB1 ??BM????????? 0

r dx L 23

?0

r dx BM ? 3

?

L針對估計新船早期的設計階段初穩(wěn)性的目的，方形系數(shù)

? ?CB ? ?????LBT

且水線面慣性系數(shù)

CIT ??12IT / B3 L 和

CIL ??12I L / BL3

可以用等式 7-3 和 7-4 來替換 to yield

CIT B3 L /12 CIT B 2 BM ??

?????CB LBTCB12T

CIL BL3 /12 CIT L2 BM L ??

???????CB LBTCB12T

現(xiàn)在我們能夠 parametric 估計 KM

KM ??KB ??BM

（7-5a）

（7-5b）

CWPTCIT B 2 KM ??

????CWP ??CB CB 12T

（7-6）

但是，注意 CW , CB 及 CIT 本身是吃水的函數(shù)，除了矩形駁船和直舷船。為了用 作說明目的，矩形駁船或箱型港駁船，有

CB ??CWP ??1.0

和

CIT ??CIL ??1.0

用來簡化計算，由于對于這種船型，KB ??T / 2

僅對這種船型，KM ??KB ??BM ??T / 2 ??B2 /12T KM L ??KB ??BM L ??T / 2 ??L2 /12T

（7-7）（7-8）

第八課 阻力

翻譯人員：

8.1 引言

停在靜水中的船受到一般作用于沒入水中的船體表面的靜水壓力作用。當處 理浮力和穩(wěn)定性問題時，已經(jīng)陳述過由這些壓力產(chǎn)生的力有一個豎直向上的合力，該合力等于作用于主船體上的重力，即等于船舶重量。如果將這些由靜水壓力產(chǎn) 生的力沿著船舶縱向和橫向分解，那么將會發(fā)現(xiàn)兩個方向上的合力都為零。船以 某一速度V 經(jīng)水面向前移動，考慮會發(fā)生什么情況。船舶前移效應產(chǎn)生了作用于 船體的動水壓力，該壓力改變了原始主要靜壓力，而且若由這些變化的壓力產(chǎn)生 的力在縱向上分解，那么現(xiàn)在就會發(fā)現(xiàn)存在一個阻止船舶水面移動的合力。如果 這些力在橫向上分解，那么合力就為零，這是由于船型兩側對稱。

船前移時，還得考慮另一組力。所有流體多多少少都有所謂的粘性，因此當 像沒入水中船體表面那樣的表面在水中移動時，就會產(chǎn)生一些次要的力，將這些 次要的力相加就會產(chǎn)生一個阻止船前移的合力。這兩組力，包括主要的和次要的 力，產(chǎn)生作用于與船舶移動方向相反的方向上的合力。這種合力是船舶阻力，或 者有時稱為?拖曳力?。有時將總阻力分解成一些分力是很方便的，并且賦予它 們不同的名字。但是，無論它們被賦予了何種名字，這些相關的阻力分力必須源 于上述討論的兩種類型力中任意一個，即作用于船體的主要力和次要力。

實際上船在兩種密度相差很大的流體中同時移動。船體較高的部分在空氣中 移動，而船體較低的部分在水中移動。如同水一樣，空氣也有粘性，因此船體水 上部分同水下部分一樣也受到兩種力作用。但是由于空氣密度遠遠小于水的密度，由此在靜止空氣中產(chǎn)生的阻力也非常小。但是，假如船舶逆風前行，那么空氣阻 力就遠遠大于船在靜止空氣中的阻力。因此，這種阻力在某種程度上取決于船舶 航速，且很大程度上由風速決定。8.2 阻力類型

上面已經(jīng)陳述過，有時將總阻力分解成一些分力是很方便的；現(xiàn)在將討論這 些分力。

由于前行運動引起的船體周圍主壓力的重新分布，導致自由面上升或下降直 到它是恒壓面。結果是水面上產(chǎn)生了波，波并隨船傳播。波具有能量，因此由船 產(chǎn)生的波表示船舶系統(tǒng)損失的能量。用另一種方式來看，船必須對水做功來維持 這些波。針對這種原因，由于船舶前移運動產(chǎn)生的阻礙船舶運動的阻力稱為?興 波阻力?。由于船體沒入水中較深，船舶運動引起的分布在船體表面的主壓力的 變化對自由面的影響非常小，因此這樣的情況下，興波阻力將很小或者可以忽略 不計。

由于水粘性產(chǎn)生的阻力適宜稱為?粘性力?或常稱為?摩擦阻力?。與船體 沒入水中部分的表面相接觸的一層很薄的流體，隨船一起移動，由于水的粘性作 用產(chǎn)生了一個剪切力，該剪切力將向相鄰的流體層傳遞一些速度。這層流體又依 次向離船體更遠的下一層流體傳遞速度，等等。這樣就很清楚了，有大量的流體 由于粘性作用將被拖著與船一起運動，而且由于這些液體一個力來運動，所以船 體上將產(chǎn)生一個拉力，即摩擦阻力。從船側向外，水前行的速度逐漸衰減。雖然 理論上無限遠處的水仍然有速度，但是船體附近的水的速度梯度最大，離船很近的一段距離處水的前行速度事實上可以忽略不計。因此水的前行速度僅限于臨近相對于船體的速度 V1 是原來速度的 0.99 倍的地方就是邊界層的外緣。

船體相對較窄的流體層。這流體層成為?邊界層? 流體層的寬度在船首處較窄。對浸沒船體周圍流體的研究表明，流體遵循流線型，如圖 8.2 所示。然而，但是向船尾逐漸變厚，就像圖 8.1 所示的那樣，沿著船長方向的不同位置處速度 船體表面曲率變化非常的大的地方，部分是由于流體粘性的作用，流體與船體表 逐漸減小。

面發(fā)生分離，形成漩渦。這種分離意味著流體主壓力沒有恢復到原來的狀態(tài)，由

邊界層的真實厚度是不確定的，但如果水沒有摩擦力，那么前行速度減小至 原來的1% 的點被認為是邊界層的最外層。所以，若水無摩擦，那么圖 8.1 中水 理論結果產(chǎn)生了一個稱之為?漩渦阻力?的阻力。對比與由粘性力產(chǎn)生的摩擦阻 力，這種阻力像興波阻力一樣是有船體周圍主壓力的重新分布造成的。這四種已經(jīng)提到過的阻力是由通過空氣的船體水上部分運動造成的，而且由 摩擦阻力和漩渦阻力組成的。

（摘自K.Kawson & E.Tupper,Vol.1,1998）

船體形狀是由很多相互矛盾的影響因素造成的。為了便于建造，船體應當為 矩形盒型；為了保持一定的橫向穩(wěn)定性，船必須寬；為了維持縱向平面上梁的彎 曲強度，船必須深。所有這些因素都影響船體形狀，但是通常最主要的因素就是 船體與水間的動態(tài)交互作用。這種交互作用決定船體穩(wěn)定前行阻力——這阻力決 定推進功率的選擇，通常要求造船師的極大關注。

影響穩(wěn)定前行的阻力由四個部分組成：（1）水與船體表面的摩擦力，（2）船 體產(chǎn)生波系時耗散的能量，注入漩渦導致其與船體及其附體脫離的能量，（3）（例 如，舵），和（4）空氣對船體水上部分的阻力。

摩擦阻力與，水的密度、船體與水的接觸面積、水相對于船的速度的平方和 摩擦系數(shù)，的乘積成正比。能夠通過減小船體濕表面積來使摩擦阻力最小化，但 是通常在為了維持船體尺寸和形狀的要求下，這種情況是不可能實現(xiàn)的。使接觸 面光滑是減小摩擦力的最明顯的因素，但是相對于造價而言，將原始油漆鋼表面 處理的更光滑所需的代價就很小了。摩擦系數(shù)主要是雷諾數(shù)（水的密度，乘船速，乘船長，除水的粘性）的函數(shù)；由于水的密度和粘性是不可改變的，船長和船速 幾乎是由其他一些因素決定的，因此設計師也無法改變什么。摩擦系數(shù)大量研究 的主要課題，特別是在 20 世紀上半葉，但是從那以后船舶設計師們就采用了國 際拖曳水池會議設定的標準值。

興波阻力和漩渦阻力的組分通常合稱為?剩余阻力?，特別是當阻力測量是 從模型試驗中推斷出來時。目前為止，興波阻力通常占剩余阻力的大部分；因此，研究設計中應特別注意興波阻力。事實上，由于船速的增加興波阻力會增長過快，需要更大的主機功率來克服，可能會超出在設計與建造過程中所預設的數(shù)值。對 于傳統(tǒng)意義上的船，幾乎不可能在超過速度-航速比（速度(海里/時)，除以水線 長（英尺）的平方根）約 1.3 的狀態(tài)下運營。如果超出那個范圍，那么增加極小

課外閱讀 的航速，就會需要增加非常大的主機功率，來滿足波系對能量的需求。小艇能夠

課外閱讀 通過合理布置來克服這種限制，但是需要改變主機功率的大小，對于傳統(tǒng)船這就

船行波的一個重要的特性就是，它們以與船相同的速度運動，而且它們的速 不切實際了。度（通常如表面波一樣）與波長的平方根成正比。因此，當船在以速度-長度比

為 1.0 的狀態(tài)下航行時，水線長度等于波形的峰峰間距，結果是船陷入了由本身 造成的水流深凹中區(qū)。隨著主機功率的增大，該深凹得更深，直到無論速度多大 都不能從坑中爬出去。

船行波的另一個特性是它們由船體的不同部位產(chǎn)生的。船首波和船尾波總是 存在，而且，如果船體縱向上安裝有明顯船肩的平整平行中體，那么這些船肩也 會產(chǎn)生波?？赡軙l(fā)生一個波源的波峰與另一波源的波谷相遇的情況；結果是發(fā) 生相互抵消，減少了阻力中的興波組分。船舶水動力學家設計船型的一個主要的 目的就是使船利益最大化。他們的其中一個卓有成效的成果，即裝在船首水下部 分的球鼻。球鼻的作用是產(chǎn)生能抵消普通船首波的波。

像舵和支撐螺旋槳軸的軸支架的附體產(chǎn)生的漩渦阻力，通常對阻止船舶前行 的阻力的影響很小。如果可能的話，將附體做成水翼形并合理定位，使經(jīng)過水翼 的水流有小的攻角，從而產(chǎn)生最小漩渦阻力。

與水動力學阻力相比而言，通常幾乎不考慮空氣動力足額阻力。大多數(shù)情況 下，空氣阻力對總阻力的影響很小。有時候空氣阻力不小，正如一陣特別強的風 逆著船首吹過一樣，結果是**導致船速降低。由風導致的船速的降低可能沒有 引起人注意。改變甲板室表面的曲度和坡度是設計空氣阻力最小化船的唯一方法。

第九課 螺旋槳和推進系統(tǒng)

翻譯人員：

9.1 引言

第一次嘗試使用機械力來推進船舶是在實驗中進行的，而且實驗成功時間往 往早于其通常受到人們重視的時間。隨著對不可靠、不精確的風帆力研究的不斷 失敗，人們從很久以前就開始尋求其他方式來推進水中的船。除了使用槳和人工 櫓外，很明顯基督以前的羅馬人還使用明輪船（使用牛作為動力）來向西西里島 輸送士兵。似乎東方人早在 7 世紀就使用了明輪，而且當然，萊昂納多 ??達 ??芬奇 設計了很多用來推進船的機械裝置。

但是，在經(jīng)過很多次失敗，實際意義上的機械推進裝置才姍姍到來，它通過 蒸汽機中的能量轉換來獲取動力。很難說出這種推進裝置首先在哪里、何時試驗 成功的，但是記錄了 1783 年，在法國里昂，一艘長 148 英尺、類似駁船、裝有 能夠推動船側明輪的水平雙向作用的蒸汽氣缸的船，逆著羅納河的水流前行。貼 切地槳這艘船取名為 Pyroscaphe。它的發(fā)明設計者，Claude de Jouffroy D'Abbans，被普遍譽為船舶蒸汽動力推進應用的創(chuàng)始人。早在 1785 年，美國的 John Fitch of Philadelphia 就建造并成功試驗了蒸汽動力船，而且他被認為 是建造了第一艘商業(yè)化蒸汽船。1790 年，他的蒸汽船，?Experiment?號，開始 在 Philadelphia 至 Trenton 間以固定的航班運送乘客。但是他的船不是用明輪 來驅動的。該船的 18 英寸單缸發(fā)動機及火水管鍋爐驅動船尾部三條?鴨腿?槳，使 60 英尺長的船以 8 節(jié)航速移動。1787 年，James Rumsey of Berkley Spring，Virginia，制造出了以噴水（推進）管作為推進器的蒸汽船。制造該船的初衷是 用作波托馬可河的輪渡服務，但是由于公眾的反對導致它被禁航，那時它的設計 航速大約為 4.5 節(jié)。

我們會發(fā)現(xiàn)一個很有趣的事實：早期的這些發(fā)明成果中推進裝置是各不相同 的。在阿基米德的螺旋槳推進器分別被 John Ericsson 成功地應用于美國海軍及 被 Francis Petit Smith 應用于英國皇家艦隊的半個世紀之前，明輪，機械櫓及 噴水管某種程度上都取得成功。這兩個人都取得了螺旋槳推進器專利，并都成功 地聲明了螺旋槳對明輪的優(yōu)勢。螺旋槳受吃水變化及劇烈搖蕩的影響較小，對梁 的要求不高，能夠受到很好地保護，并且在使用高效的主機的情況下能以相對很 高的速度運行。1845 年英國海軍贊助了蒸汽艦艇 Rattler 號與其姊妹船 Alecto 號間的著名 ?拔河比賽?，其中前者靠螺旋槳推進，后者尺寸和動力系統(tǒng)相對較 小及靠槳驅動。雖然 Alecto 優(yōu)先拖著 Rattler 的船尾以 2 節(jié)速度前進，但是 5 分鐘后 Rattler 號停止了后退并且成功地拖著 Alecto 號以 2.8 節(jié)速度返回（布 朗 1977 年）。雖然，假如 Alecto 號有與 Rattler 號同等的功率的話，Alecto 號 可能已經(jīng)贏得了部分比賽，這個比賽是實驗的一部分，但是螺旋槳推進器反對者 的囂張氣焰熄滅了，艦艇推進器經(jīng)常使用螺旋槳。

現(xiàn)在已經(jīng)誕生了很多船舶推進裝置。特殊的、低效率的推進裝置相繼被制造 出來，使用過，然后拋棄了。十九世紀中葉明輪成功應用在西方及很多其他蒸汽 船上，但是現(xiàn)在明輪作為一種開放的海洋船舶推進系統(tǒng)已經(jīng)很罕見了。但是，明 輪仍舊被一些邊遠地區(qū)的內(nèi)河船及特種船所使用，當然它已經(jīng)結束了它的黃金時 代。Fitch 的滑行櫓從來沒人再使用過。最近，噴水管獲得了重生，人們開始越 來越關注使用它了（這章的后面將討論到它）。海洋多葉螺旋槳是現(xiàn)代船舶的最 基本的推進裝置。9.2 推進裝置

下面以四個范疇分組當今使用的成功的推進裝置：

1.螺旋槳推進器

a)固定螺距螺旋槳

b)可調螺距螺旋槳

c)可控螺距螺旋槳

d)在隧道或套筒護罩中運轉的螺旋槳（導管螺旋槳）

e)對轉螺旋槳

2.明輪，側面或尾部裝有固定或與水面平行的槳葉

3.噴水推進器

a)浸沒式噴口噴水管

b)水面式噴口噴水管

4.直葉（擺線）推進器 螺旋槳

由于螺旋槳推進器（從今以后就以螺旋槳作為用最常用的表達方式）是使用 a)正擺線推進器 范圍最廣的推進器，將最詳細地討論。也將含蓋一些適用于其他類型推進器的基

b)外擺線直翼式推進器

本推進理論。

下面的段落將分別討論以上這些類型的推進器。

一般首先說明螺旋槳本身及其一些相關術語及定義，是非常有用的。一個螺 旋槳至少有兩個從槳轂中伸出來的槳葉，且槳轂被鍵入槳軸及由槳軸驅動?，F(xiàn)在 所使用的海工螺旋槳有三種基本類型。固定螺距螺旋槳的槳葉與槳轂緊密相連或 者說槳葉被閂在槳轂上。對于這種螺旋槳，槳葉相對槳轂的位置不可改變，但是 在對一些槳葉進行螺栓固定時會對其位置做一些細小的調整?？烧{螺距螺旋槳的 槳葉能夠在螺旋槳停止運行時被調整到不同的螺距值?？煽芈菥嗦菪龢习惭b有 能夠隨時調整槳葉與槳轂間距的機械裝置。下面將討論圖 9.1 中的固定螺距三葉 槳。

當船向前航行時，右旋進槳指的就是從船尾（朝船尾看時逆時針旋轉，如圖 9.1）看時螺旋槳正時針旋轉。當船向前航行時，左旋進槳指從船尾看去槳逆時 針旋轉。

船舶向前航行時，受力面是背面。

槳葉面抽吸葉背是與受力面相反的面。葉稍是離槳軸最遠的點。

槳葉導邊是船舶向前航行時槳葉上最先與水接觸的邊緣。

隨邊或尾邊是與導邊相反的邊緣。

直徑是槳軸與葉稍垂直間距的兩倍，或者說直徑由葉稍來表示。

螺旋面由一條與軸成一定角度的直線（母線）產(chǎn)生的面，該軸通過母線的一 端，母線以恒定的角速度繞軸旋轉且以恒定的線速度沿著軸前進。簡言之，壓力 面是螺旋面的一部分，其中螺旋面軸沿著槳軸方向。任何機螺絲的螺紋都是螺旋 面。

槳葉上任何點的螺距等于當通過該點的螺旋面的母線旋轉 360 度時，該點相 對于槳軸平行移動的距離。9.1 中點 C 的螺距是母線旋轉一周，改點平行移動圖 的距離 FE。若壓力面是螺旋面，那么壓力面上的所有點的螺距都相等，而且螺 旋槳是定螺距的，或是有相同螺距?？梢詮膱D 9.2 中發(fā)現(xiàn)葉元剖面上的任何點都 與點 C 有相同的螺距。由于它是定螺距螺旋槳，另一槳葉上的任一點都與點 C 有 相同的螺距。若螺距從導邊至隨邊方向上逐漸增大，那么就說螺距軸向增加。若 螺距從槳轂至葉稍方向上逐漸增大，那么就說螺距徑向增加。若槳葉上的所有點 的螺距都不同，那么壓力面就不是螺旋面。

變螺距螺旋槳設計理論是一個特殊的、專門化的變化過程。為了簡述這種設 計目的，這里詳細說明（1）當導邊與隨邊方向上的螺距不同時，螺旋槳適用于 航速變化較大的船，（2）當槳轂與葉稍方向上的螺距不同時，螺旋槳周圍的尾流 課外閱讀 速度不同。前者的變化擴大了效率范圍，而后者的變化增加了最大效率。

螺旋槳作用

已經(jīng)提出了各種不同的理論來解釋螺旋槳工作過程中所遇到的問題。環(huán)流理

論能最好地解釋這種現(xiàn)象。簡單地討論一下葉面上相關的力，例如圖 9.1 中的力。葉面以速度 vr 沿著直線 CD 前進，其中 vr 是旋轉速度 2 ??rn 與軸向進速 v A 的矢量 和。類似機翼一樣，槳葉面以攻角 ?FCD 運轉。當將像螺旋槳葉面一樣的非對稱 物體置于平行流動流體中時，將會擾亂流動的對稱性。環(huán)流理論表明，這種新的 非對稱流動能夠被通過槳葉面的平行水流中的逆時針循環(huán)流動表示。循環(huán)流動和平行流動的矢量和將在槳葉片抽吸葉背上產(chǎn)生高速流動區(qū)域。速度與環(huán)流強度成 正比。

由伯努利定律的應用可知，高速區(qū)意味著低壓，反之亦然。很明顯，槳葉背 面或壓力面的低速增加了其表面上及附近處的水壓力，給予了（槳葉）正推力。槳葉反面或抽吸葉背處的高速流動造成了其表面分布負壓，可能導致了與壓力面 的壓力差相當大?？傊?，槳葉兩面的壓力差解釋了水速增加及所有槳葉上拉力或 前推力產(chǎn)生的原因，因此得到了總推力 T。與槳軸成直角的推力分力就是產(chǎn)生扭 矩 Q 的力。

壓力面及抽吸葉背上從導邊至隨邊方向上的壓力分布不均勻。抽吸葉背上的 壓力減少量大于壓力面上壓力增加量，這表明大部分螺旋槳推力是由槳葉片抽吸 葉背提供的?？张?/p>

課外閱讀 螺旋槳以相對較高的速度運轉時，若抽吸葉背上的絕對壓力的最小值低于水 的汽化壓力，那么就會形成能夠擾亂流動及螺旋槳效率的汽化阱或空腔。這種名 為空泡現(xiàn)象通常首先發(fā)生在稍渦處。若將夜表面的汽化阱破碎，那么就會腐蝕其 表面，而且會產(chǎn)生噪音。生成的空泡會導致，螺旋槳轉速較通常情況下增加很快 時，軸推力增長很緩慢。空泡破碎產(chǎn)生的噪音非常大，能在船尾附近處輕易聽到。

第十課 操縱性，運動及估計主機功率

10.1 船舶操縱及方向控制

翻譯人員：

若外力或力矩作用于船上，使船航向偏離設定的路線，那么就說船舶航向穩(wěn) 定。另一方面，如果外力消除后，又出現(xiàn)航向偏離或偏離仍然繼續(xù)，那么就說航 向不穩(wěn)定。航向不穩(wěn)定船容易操作，但是航向穩(wěn)定船通過操舵來維持預定航向所 需的能量損耗少。因此需要一種折中兩種極端情況的方案。粗略地講，航向穩(wěn)定 與否是由船體水下部分剖面大小來決定的。若向船尾，船體及附體的面積逐漸集 中，那么船舶航向可能是穩(wěn)定的。

航向穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性不可避免地都需要裝置來維持預定路線或按照命令 來改變航向。這種控制航向的準萬向舵機是安裝在船尾的舵，并由固定在船尾的 電動液壓操舵機來驅動。舵是橫剖面很類似水翼的附體，當舵相對于水的攻角不 為零時，會產(chǎn)生推力。這個推力會產(chǎn)生一個繞船中某點的轉矩。

對于特定角度的攻角，舵推力與水相對于舵的速度成正比。因此，螺旋槳產(chǎn) 生的高速水流處是安裝舵的最佳位置。對于多槳船，為了充分利用高速水流，應 該匹配多個舵（一個舵對應一個槳）。同時，通常對倒車性能良好的船的每個螺 旋槳匹配一套?倒車舵?。這些倒車舵安裝在螺旋槳的前面，軸的兩側。

由于低速水流意味著舵產(chǎn)生的推力很小，因此船舶低速航行時的操縱性是一 種特殊狀況。若舵直接安裝在螺旋槳后面，那么螺旋槳高速運轉一小段時間后，在產(chǎn)生足夠推動船舶向前運動的推力之前，就已產(chǎn)生了足夠橫向推動船尾部的推 力。橫向推動船尾意味著改變了船舶航向，但是這種權宜之計通常不足以操縱低 速船。由于這種原因，很多船都安裝了一個?艏側推器?，即螺旋槳固定在臨近船艏的橫向通道內(nèi)。這種推進器能推著船橫向移動，而不能推著船縱向移動。若 在船艏附近安裝一個類似的推進器，那么就能夠側推船了——或者，若兩個推進 器安裝的方位相反，那么甚至就能使船原地旋轉了。10.2 船舶波浪中航行

船舶操縱過程中，船舶會經(jīng)歷艏搖（繞某豎直軸旋轉）和橫蕩（橫向運動）。通常情況下，船舶六自由度運動，另外四個是橫搖（繞某縱向軸旋轉），縱搖（繞 某橫向軸旋轉），垂蕩（垂向運動）和縱蕩（強加在穩(wěn)定航行中的縱向運動）。除 了特殊情況下，必須通過艏搖來改變航線之外，這六種運動都是不期望遇到的。

這六種運動中，橫搖運動是最不想遇到的情況，這是因為其產(chǎn)生的加速度最 大，因而是導致暈船的始作俑者。由于橫搖運動中有質量，阻尼和回復力，具有 機械振動系統(tǒng)的典型特征，因此可以描述為強迫振動。但是，通過分來試圖找出 船舶橫搖固有頻率，遠遠不是一種簡單事，這是因為基礎方程的系數(shù)是頻率的函 數(shù)。船舶橫搖時，質量項還必須包括相當一部分數(shù)量不明確的、隨船移動的水，而且橫搖運動與其他運動之間可能會產(chǎn)生耦合。雖然這樣，橫搖固有周期近似可 以從簡化公式中找出。當主波譜的遭遇周期與橫搖周期相等時，橫搖最明顯。

很多船上都裝有?舭龍骨?，為了抑制橫搖。這些長且窄的鰭從船體底部與 舷側相交的地方伸出來。舭龍骨在減小橫搖方面很有效，但比起其他方法，舭龍 骨的效率就低得多了。最有效的方法是安裝減搖鰭，這些鰭沿船舷側橫向伸展約 30 英尺（10 米）而且繞著它們的軸不停地旋轉來產(chǎn)生抑制橫搖的力。這些鰭最 大的特點之一就是船舶泊靠時這些鰭能夠收回到船體中。

縱搖僅是繞一條不同軸的橫搖，但是結果和解決方法是不同的。由于船長遠 大于船寬，小角度橫搖可能會導致縱搖尾傾。當波浪的遭遇周期接近船舶縱搖固 有周期時，導致的后果是波浪抨擊船艏，大量的浪進入船艏甲板。通?；貞@種 危險情況的做法是降低船速來避免共振。已經(jīng)用縱向減搖鰭來做過實驗，但是還 沒有進行實際應用。

由于其是一個非常難得領域，能夠從理論中提取有意義的結果，所以船舶水 動力學家們已經(jīng)做過了大量船與表面波相互作用的研究，但是這也是一個能夠從 其結論中受益非常大的領域。10.3 模型試驗決定推進功率

船舶的推進功率與速度與船舶運動的阻力的積成正比。因此，預測目標船的 阻力的能力是推斷推進功率的重要組成部分。許多年來，水動力研究學家致力于 推導計算這種阻力的基本定理，但是到目前為止，他們還沒有弄出一種基本實用 的方法。能夠依據(jù)實船和標準模型的經(jīng)驗來估計，但是設計階段可用的方法是通 過所設計船的模型試驗來預測。

??gL ? 給出，其中V 是速度，g 是重力加速度，及 L 是水線長。

模型試驗指的是在靜水中以嚴格控制的速度來拖曳一個精確的船體模型，然 綱數(shù)，以公式V

后測量拖曳力。通過以與實船相同的 Froude 數(shù)來處理模型，得到實船與模型間

0.5實船與模型的波形產(chǎn)生的一般參考點是同一點，而且 1 噸 排水量產(chǎn)生的剩余阻 的聯(lián)系。這個數(shù)是以英國造船學家 William Froude 來命名的，是一個無比率量 力是一樣的。不同的是，F(xiàn)roude 數(shù)等式與雷諾數(shù)等式的總數(shù)不相等，因此使得 模型與實船的摩擦阻力嚴重不匹配。因此，模型與實船的縮尺手段必須遵循一種 迂回路徑方法，其主要步驟如下：（1）測量模型總阻力。（2）使用國際拖曳水池 會議公布的數(shù)據(jù)和方法來計算模型摩擦阻力。（3）用模型的總阻力減去摩擦阻力 部分，得到剩余阻力。（4）實船 1 噸 排水量的剩余阻力與模型相同。（5）計算 船舶摩擦阻力。（6）將步驟（4）和（5）中的阻力部分相加得到總阻力。

第十一課 模型試驗

翻譯人員：

11.1 阻力實驗

許多偉大的前人嘗試用模型來測量全尺度實物，或者描述這些模型是怎樣用 來測量全尺度實物的，這些人包括 Bouguer,Tiedemann,Newton,Chapman,Euler 及 Beaufoy,但是直到威廉傅汝德那個年代，全尺度測量才開始變得實用起來。

威廉傅汝德提出了將總阻力分割成剩余阻力和相當平板摩擦阻力的假設思 想。他也指出空氣阻力和兇濤海面效應可以分別獨立對待。傅汝德通過對不同航 速下的幾何相似形產(chǎn)生的波形的研究發(fā)現(xiàn)，當模型的速度與模型長的平方根成正 比時，幾何波形幾乎相同。他也指出，若畫出對應速度下的每單位排水量阻力曲 線，那么通常阻力-速度曲線是相似的。他進一步發(fā)現(xiàn)，從總阻力中額外減去由平板理論決定的摩擦阻力成分后，就更加一致了。

這就使得傅汝德對比定律可以這樣陳述：

若兩個幾何相似形以一定的速度（即，速度與它們的線長度的平方根成正比）運動，那么它們每單位排水量的剩余阻力相等。

因此，通過模型來預測全尺度實船阻力所需的要素就有了。傅汝德那時所用 的步驟現(xiàn)在仍使用，這種精煉而不是定理的步驟詳細的不能再詳細了。對于每個 特殊的船速：

（a）在對應的速度下，測量幾何相似形的阻力。

（b）通過由平板實驗得到的數(shù)據(jù)來估計表面摩擦阻力。

（c）從總阻力中減去表面摩擦阻力來得到剩余阻力。

（d）用實船與模型排水量的比率乘以模型剩余阻力來獲得實船剩余阻力。

（e）實船剩余阻力加上估計得到的實船摩擦阻力，得到實船總阻力。

應該注意估計模型和實船摩擦阻力的方法肯定存在誤差。因此，估算方法的 不同對實船和模型摩擦阻力的計算影響非常大。

現(xiàn)在可能明白了為什么早期試圖在實船與模型總阻力間建立聯(lián)系的努力都 失敗了。若兩模型的剩余阻力和摩擦阻力系數(shù)都相等，那么它們的阻力就相同，就表示兩船有相同的阻力。通常情況下，除非兩個模型的形狀都是一樣的，那么 這種假設不成立。同時，若模型 A 的總阻力比模型 B 小，那么并不表示船 A 的阻 力就比船 B 小。因此，即使用模型做了再多的比較試驗，這種比較試驗在現(xiàn)在很 多造船業(yè)分支上頻繁使用，（結果）可能也是無效的。11.2 阻力試驗設備和技術

有了海軍部的資金援助，傅汝德于 1971 年在 Torquay 建造了世界上第一個 模型水池，并且傅汝德在這繼續(xù)他父親 1879 年去世時未盡的事業(yè)。Froude 的成 果被證明如此有用，以至于 1885 年實驗室地租到期時，1887 年撥款在 Haslar于 建立了另一個實驗水池。這就是海軍部試驗場（AEW）的前身，其逐年擴大，并 且始終保持著在該領域的世界領先權威。

現(xiàn)代用于測量模型阻力的船舶水池基本上和傅汝德當初建的第一個水池相 同。實驗室必須是一個很長的水池，橫剖面近似為矩形，橫跨一個沿著水池拖曳 模型的拖車。這些年來，拖車的動力改善了，拖車恒速穩(wěn)定性更好了，記錄模型 阻力的測力儀更精確了。

典型實驗中，拖車加速到要求的速度，恒速階段測量阻力和船體的深沉與縱 傾，然后拖車減速。隨著對船長和服務速度的要求逐漸增加，就需求越來越長的 水池用以滿足更長時間的加速和減速運動要求。

程儀來記錄模型相對于水的速度。傅汝德調查了溫度影響后，假設溫度每上升10o

Ref.6 中描述了模型試驗過程中存在一些非常有趣的因素，并且這些因素源 自于威廉傅汝德使用過的復雜而有條理方法。早在 1880 年，R.E.傅汝德就知道

F，作為公平的基礎補償，摩擦阻力減少百分之三，并將此與標準溫度 55o F 聯(lián)系了通過特定模型重復試驗測量得到的阻力有多種難以解釋的成分。起初，他懷疑 是水池中模型通過后留下的水流造成的及因溫度變化導致摩擦阻力發(fā)生了變化。后來，首先嚴格檢查了這兩個因素，使得海軍試驗場采用小型螺旋槳推進器型測 起來。

溫度試驗中，R.E.傅汝德使用了一個 300ft，3700tonf 快遞船 HMS Iris 模 型，作為標準模型，整年內(nèi)做過多次試驗。最終結果證明，即使糾正了水池水流 和溫度的影響后，Iris 模型在 Haslar 水池中做過實驗，而且這些實驗與先前用 在 Torquay 水池中做過的那些試驗有聯(lián)系，結果發(fā)現(xiàn)阻力的多樣性仍然存在。這 就使得引入了一個所謂的 Iris 修正，它是通過不斷地標準模型試驗及向新模型 的阻力中加入修正因素得到的，修正因素大小取決于 Iris 阻力與標準值的差。Iris 修正值通常在百分之一至百分之六之間變化，但是通常指的是?風暴?的 特殊情況下，修正值能達到百分之十以上?，F(xiàn)在，風暴造成這種現(xiàn)象的原因被認 為是水中有長鏈原子的物質存在。標準模型觀念自此用于其他船舶水池實驗。11.3 模型試驗確定影響船舶效率的元素

必須使用帶有螺旋槳的船來進行實驗，正如圖 11.2 所示。

使用所研究船對應的模型以合適的速度來進行一系列螺旋槳 r.p.m.實驗, 且螺旋槳 r.p.m.包含模型的自航點。記錄模型速度和阻力，螺旋槳推力，扭矩 和 r.p.m.。依據(jù)螺旋槳 r.p.m.結果畫圖，如圖 11.2 中的推進器一樣，來找出自 航點。

然后，在螺旋槳敞水實驗中，測量螺旋槳的推力和扭矩，其中進速近似為水 流通過船體后面螺旋槳的速度，即為了補償尾流。通過將這條曲線與在聯(lián)合試驗 中得到的曲線相比較，能計算出敞水實驗中螺旋槳的修正速度。聯(lián)合實驗中模型 速度與敞水實驗中螺旋槳的修正速度的差別在于尾流。相對旋轉效率等于自航轉 速下敞水試驗中螺旋槳的扭矩與聯(lián)合試驗中的扭矩的比值。得到如圖 11.3 所示 的阻力減額。

應該注意，雖然這些實驗中使用的螺旋槳盡可能接近船舶螺旋槳，首先至少 估計它的外形，由于尺寸太小而不能直接使用推力和扭矩。取而代之，使用一系 列合理的數(shù)據(jù)或具體的空炮管測量數(shù)據(jù)計算上述的船體效率單元來進行螺旋槳 設計。

11.4 螺旋槳敞水試驗

設計師使用可用的數(shù)據(jù)來選擇螺旋槳的幾何特性，并盡可能決定螺旋槳效率，這種做法是很重要的。這些數(shù)據(jù)通過一系列合理的螺旋槳敞水試驗獲得的。這些 算出 KT , K Q , J 和。通常對于每次不同進速情況下的走車都是在螺旋槳定速的 實驗消除了空泡及通過特殊船型尾部螺旋槳的實際水流的影響，而且這些實驗使 情況下進行的。得在同一條件下比較不同螺旋槳的性能成為可能。11.5 空泡水筒試驗

試驗在船舶水池中進行，螺旋槳固定在包含推力軸的流線型套筒的前方。螺

不可能在敞水中驅動一個單獨的螺旋槳，因此所有的無因次因素的值都與實 旋槳由箱子中的電機驅動。記錄推力，扭矩，螺旋槳轉速及箱子速度，由此能計 船保持一樣。由于對于實船和模型而言空氣壓力是相同的，而且測量水面下螺旋 槳的深度不能給出精確答案，因此測量壓力尤其困難。如果空泡現(xiàn)象很嚴重，那 么應人為減小水面上空氣壓力，這就是使用空泡水筒來研究螺旋槳性能的原因。圖 11.4 中用圖展示了這種水筒，而且通常使用其作為減少水中空氣含量以提高 視覺效果的方法。

實際上，通常在下面的條件下做這些實驗：

（a）使水流速度盡可能高來保持雷諾數(shù)大，以防止摩擦阻力占的比例大；

（b）所選螺旋槳模型的直徑能夠與水筒尺寸相協(xié)調（必須避免筒壁效應）；

（c）以合適的 J 值來進行模型走車。這就固定了螺旋槳轉數(shù)值。

（d）降低水筒中的壓力以使槳軸處生成適量的空泡數(shù)。

由于螺旋槳轉數(shù)非常容易控制，所以通常設定水筒中水流速度，調整水筒壓 力來生成適量的空泡數(shù)，然后依次改變螺旋槳轉速來改變進速系數(shù)。然后，使用 其他 值來重復這整個過程。

圖 11.4 中展示的水筒非常簡單，而且得承受這個事實，即模仿船尾水流實 際狀況非常困難。有些情形中已經(jīng)試圖使用特殊設計的網(wǎng)格來控制局部水流環(huán)境 以重塑水流實際環(huán)境。而且，工作面內(nèi)的水流流向從右至左，因此對于實船而言，螺旋槳模型的驅動軸位于螺旋槳盤面后面，而不是前面。大的空泡水筒，能夠通 過將制作的船體后半部分的模型置于水筒內(nèi)及從船體模型內(nèi)部驅動螺旋槳來克 服這些不足。

盡管空泡水筒有這些限制，水筒也能給出有關空泡的有用信息及空泡呈現(xiàn)的 不同形式。11.6 船舶試驗 速度試驗

當船建造完成后，進行速度試驗來確定船已經(jīng)滿足了有關設計速度方面的要 求。這些試驗也為幫助設計師進行隨后的設計工作提供了有用的數(shù)據(jù)。

這些試驗通過船速校驗線來開展的，船速檢驗線是一段知名的精確的距離，雖然不一定是整整一海里距離。這段距離清晰地標記在了設置在岸上的固定標柱 上。圖 11.5 給出了一個典型的布置圖。

船依次垂直接近那些放置有測速標柱的線而且這些線海岸足夠遠以保證有 足夠的水深來消除水深對阻力的影響。精確記錄通過航速檢驗距離的時間，軸推 力，扭矩和螺旋槳轉數(shù)。選擇無風無浪的好天氣。為了減少舵對阻力的影響，試 驗航行期間應該使用最小的舵。每次航行結束時操舵至合適的角度，如圖所示，課外閱讀 1

這樣船就繞一個大圈來為下一次航行提供加速準備距離，以保證船在經(jīng)過第一組 在學習船舶動力過程中，必須將船體和推進裝置放在一起討論。推動船在給 測速標柱時已經(jīng)停止了加速。

定航速下航行所需的軸馬力能夠通過一系列模型試驗和大量計算得到。用來評價 軸馬力的基本要素已經(jīng)建立起來了，并用圖 11.6 簡述。

剩下的就是展示怎樣得出這些模型數(shù)據(jù)，及所實行的這些必要的計算方法。這在下一章介紹?？偨Y評價

這里已經(jīng)給出了船舶阻力和推進的基本元素。仍然有很多進一步極大發(fā)展的 地方，但是本書的這部分沒有空間了。例如，已經(jīng)對研究船舶螺旋槳附近的尾流 做了相當多的努力，因此可能能夠更好地理解船體與螺旋槳之間的聯(lián)系，并且能 考慮到。這就使得誕生了適應伴流螺旋槳，其螺距隨半徑而變化，而且它們現(xiàn)在 很普及了。隨著一種理論的發(fā)展及對導管內(nèi)側邊界層與螺旋槳葉稍間的干擾有了 更好地理解，使得導管螺旋槳變得更通用了。

新的船模試驗池設施包括抑制波的裝置——及傅汝德數(shù)的影響——通過封

課外閱讀 閉循環(huán)水槽中的船模周圍的固液交界面。這就能更好地陳述船舶的傅汝德數(shù)，雖 然船的傅汝德數(shù)一致，但是螺旋槳和附體的存在仍然是一個難題。從模型試驗池 中所有的設施可以看出，直接數(shù)字記錄結果也已經(jīng)很常見了，能從電腦中調出結 果且能夠依照規(guī)定的程序來控制。課外閱讀 2

全尺度試驗

靜水中的船舶測速距離試驗能證實，或不能證實，一定功率下船舶速度預測 的準確性。但是，它們不能證明構成這些猜測的基本論點是合理的。它們尤其證 明有效馬力的猜測是精確的，因為船舶推進系統(tǒng)的影響總是存在。

威廉傅汝德這種情況，并且于 1874 年在海軍部的幫助下在 HMS greyhound 號上進行了全尺度阻力測量試驗。最近以來，使用 Lucy Ashton 和 HMS Penelope 號進行全尺度阻力試驗。

在早期的試驗中，單桅帆船 Greyhound 號由安裝在排水量大約 3100 噸的 HMS Active 號上的舷外支架拖動。采用這種方法（圖 11.5）來盡可能避免拖船與被 拖船之間的相互干擾。使用 Greyhound 號在三種不同排水量的條件下進行試驗，且航速含蓋在 3-12 節(jié)范圍內(nèi)。一些試驗船有舭龍骨，但一些沒有。一些試驗航

行中松開了繩索，以記錄船的減速。

威廉傅汝德總結到，這些試驗：

…不斷地驗證我提出的比較定律，來確定實船阻力與模型阻力間的關系。

英國船舶研究協(xié)會的試驗通過在船體舷側較高的地方安裝四臺噴氣發(fā)動機，以避免噴流噴射在船體及緊鄰船體的水上，來克服與拖曳一艘船有關的難題。能 使用液壓負荷測量艙來精確測量推力，四臺發(fā)動機的總推力剛超過 6 噸。通過測 量里程間隔來測量速度。

使用裸船體以一系列的速度（節(jié)）來進行阻力試驗，其中先在船體表面涂上 一層紅色氧化漆，然后涂上一層瀝青鋁漆。應對有敏感接縫的板重復進行試驗并 用塑料混合物對接縫進行光順。開展額外的試驗來研究雙推進軸包套模型的影響，該模型帶有雙推進?A?軸支架和軸系，及船體表面已經(jīng)暴露于水中一個月了。

試驗的主要目的在于比較各種測量模型與全尺度實船阻力方法。結果表明傅 汝德的比較定律對于興波阻力的成比例增加是成立的，但是對于相應的相同長度 第三章 船體結構 的平面和濕表面，模型與實船的摩擦阻力相同，這種一般的假設就不嚴格成立了。

第十二課 船舶結構單元的功能及設計 幸運的是，實際計算中，這種誤差不是很重要。這些結果也表明，通過這一系列 的模型試驗，摩擦阻力和興波阻力之間的相互影響不大。12.1 定義

船舶強力甲板，船舶底部及船舶舷側殼板能夠充當箱型桁材來抵抗彎曲及施 加于結構上的其他載荷。露天甲板，底部及舷側殼板也形成了一個緊密的外殼，來承受局部海水，及提供浮力供船漂浮。剩余的結構有的直接執(zhí)行著這些功能，或有些間接地通過使主單元保持原位以便它們能夠有效運行。

翻譯人員：

底板是主要的組成底部船體梁凸緣的縱向構件。它也是水密外殼的一部分，且受局部水頭的作用。在船首端，底板必須能夠承受與抨擊有關的附加動態(tài)壓力，并且常常增加那里的板厚來提供必要的強度。

若安裝了內(nèi)底，那么其對底部凸緣強度的作用非常大。內(nèi)底和底部殼板，及 底板和底部梁，一起充當了雙層板，來分散由主要支撐界面內(nèi)的靜水載荷及貨物 載荷引起的二次彎曲效應，如隔離艙壁和舷側殼板。內(nèi)底形成了一層雙層底箱邊 界面，提供了局部支撐且易受其中液體的局部壓力影響。另外，還受到以上提到 的重物局部載荷作用，通常是放在艙室中的貨物。

一塊或多塊強力甲板形成了頂部凸緣的主要構件，通常為作為頂部水密邊界 面，及局部受水、貨物和設備載荷作用。剩余的甲板在抵抗縱向彎曲載荷方面多 多少少有些貢獻，這取決于它們在縱向上的長度，與船體中性軸的距離，及與主 船體有效連接程度。局部地，內(nèi)甲板受到貨物載荷，設備載荷，貯存品載荷，居 住空間及它們形成邊界或形成阻攔連續(xù)浸水（液體壓力）的屏障。

舷側殼板為主船體提供了網(wǎng)格，是水密外殼的主要部分。它受到靜水壓力作 用，及橫搖，扭轉和波浪作用的動態(tài)響應。特別是在船首處，板必須能夠承受波 浪的沖擊。船尾處，就舵、艉軸架和尾軸管的強度，面板加強，及減弱振動方面 而言，增加板厚是有益的。有必要在最寒冷的冬季和以最小服務水線于冰面上導 航時，增加板厚，而且增加板厚能更局部地抵抗由撞擊碼頭，橋墩，船閘及附近的船舶施加于其上的載荷。

艙壁是內(nèi)部結構的一個主要部件。它們在船體梁中的功能取決于它們的位置 和大小。橫向主艙壁充當梁內(nèi)部加強隔板，抵抗面內(nèi)扭轉載荷或疲勞載荷，但不 直接參與縱向強度。另一方面，縱向艙壁若延伸的長度大約超過船體長度的十分 之一，那么就會參與縱向強度，而且在一些船上其與舷側殼板的功能差不多。艙 壁通常有其他的功能，如形成箱型邊界，支撐甲板及支撐像主柱這樣的裝備產(chǎn)生 的載荷，增加剛性以降低振動。另外，橫艙壁提供分艙來阻止連續(xù)浸水。設計過 程中必須考慮所有的所施加的載荷。

前面提到的船舶的結構構件基本上是大塊板，其厚度與其他方向上的厚度相 比是非常薄的，而且其通常承受作用于所在平面和垂直于所在平面的載荷。這些 大塊的板可能是平的，也可能是彎曲的，但是不管哪種情況，都應該對它們進行 加強以便有效的發(fā)揮它們的功能。也可能使用由波形材加強的波形艙壁。

各種各樣的加強構件有著一些功能：梁加強甲板板；桁材反過來支撐梁，將 載荷傳遞給立柱或艙壁；對于橫向構架，橫向梁加強舷側殼板，支撐橫向甲板梁 的端部，并且反過來被甲板和縱梁支撐；對于縱向構架，支撐著縱向布置的板，而且反過來被橫向構件支撐。這些加強構件通常會扭轉，擠壓，帶折邊的，平的 或其中一端剖面連接在它們所需加強的板上的板。

垂直板與底部殼板及內(nèi)底相連。能夠適當?shù)胤Q那些橫向布置的垂直板為肋板，而稱那些縱向布置的就為中心桁或舷側桁。12.2 結構構件間的聯(lián)系

加強構件當然不能脫離于它們所依附的板而獨立作用。部分板充當了加強材 的凸緣，而且必須反映這種使用像剖面模數(shù)和轉動慣量來分析加強材強度的性質。

加強構件有兩個功能，這取決于載荷作用的方式。就載荷垂直于板這種情況 而言，如作用于橫艙壁上的流體載荷，加強材為板提供邊緣約束。就平面載荷而 言，如由船體桁彎曲引起的甲板上的載荷，梁充當著維持甲板板的原設計形狀不 變的作用。若甲板梁縱向布置，那么它們當然就承受著與甲板板一樣的船體彎曲 應力，而且可能實質上參與船體桁的強度。

甲板，舷側殼板，內(nèi)底板，底板及艙壁，相互聯(lián)系來彼此提供邊緣約束。例 如，一塊橫艙壁最終是由舷側殼板、甲板板及底板來支撐的。同時，艙壁為甲板 板、舷側甲板及底板的大型加強材提供邊緣約束，其中底板跨在像艙壁這樣的大 型橫向結構構件之間。這種聯(lián)系使得在被加強板交叉的地方產(chǎn)生了復雜應力型式。

立柱是用來支撐甲板桁或橫向甲板。這些立柱支撐，在承受著貨物、設備等 的局部載荷的同時，承擔著防止由于船體桁縱向彎曲引起的甲板和底板向彼此靠近的作用。

一般情況下，一個結構構件支撐另一個結構構件的概念簡單描述了實際結構 間的聯(lián)系。在船舶或其他任何結構中，所有的構件都可能共同作用來提供適當?shù)?支撐，來承受它們的設計載荷。這種通常情況下非常復雜的結構間的聯(lián)系，能夠 在電腦結構軟件的幫助下通過三維數(shù)學有限元綜合建模來分析的方法下很好地 被模擬出來。

12.3 基于工程計算來設計

由于船級社規(guī)范沒有具體含蓋所有的設計方面，而且為了鼓勵創(chuàng)新設計，大 多數(shù)船級社經(jīng)過特殊的考慮將復審任何由合力計算支撐的設計。這樣的設計可能 違背了現(xiàn)存的船級社規(guī)范，但是如果所支撐得工程分析證明其結構合理，那么也 會被接受的。例如，依照 ABS 船級社規(guī)范（美國船舶局，一年一次），若?它們 能夠通過…依據(jù)合理工程原理系統(tǒng)地分析，來滿足規(guī)范中的總體安全性和強度標 準?，那么將考慮別的布置及裝飾。這種情況下的設計程序結合了基于前人設計 經(jīng)驗的直覺和旨在確定符合要求的結構響應的結構分析。

當今，存在很多用于合理工程分析的電腦軟件。這些軟件的數(shù)量和性能不斷 提升。這些典型的性能，含蓋了各種分析類型，如小排水量，大排水量，粘性增 加，緩慢蠕動，溫度效應，溫度材料，自由頻率，規(guī)范船型，瞬時響應及結構不 穩(wěn)定性。

船舶工業(yè)遇到的工程難題的復雜性已經(jīng)導致大量地使用且不斷擴大使用計 算機。除了要遇到傳統(tǒng)的靜力和動力設計難題外，不可預測到的海水性質且有時 是貨物載荷，使得在評估海工結構響應的過程中遇到的難題復雜化。必須得考慮 海水中與波和船舶的動態(tài)接觸有關的特殊現(xiàn)象。例如，彈跳是一種由波頻與船舶 的可伸縮性能一起作用誘導的完全船體震動。其他相關的區(qū)域是局部振動，可能 是由波或螺旋槳與驅動軸的運動引起的。其他的載荷狀況，包括那些由熱效應，貨罐內(nèi)液體晃蕩，底部抨擊，及海水中的冰引起的載荷。

數(shù)學方法，如矩陣法，有限元法及統(tǒng)計法，都已經(jīng)存在很長一段時間了。數(shù) 字電子計算機的問世，使得能在一種有效解決大量工程方法中，完全使用和貫徹 這些技術。這些工程方法與船舶及其他海工結構的設計、建造及分析有關。

與先前已經(jīng)可能的條件相比，即使某種程度上特殊載荷狀況不確定，計算機 仍能更加嚴密地確定特殊載荷的結構響應。實際上，使用計算機能夠減少簡化全 部難題的某一細節(jié)中假設的必要，因此提高了最終解決方案的精確度，即使仍必 須承認存在一定程度的與所輸入載荷的不確定性有關的不確定方面。12.4 使用計算方法進行優(yōu)化設計

合理的船舶結構設計迫使設計師們，確定盡可能多的影響結構生命周期中的 安全性和結構性能的因素，并且使用這些信息來確定能優(yōu)化性能和提供足夠安全 性的特殊設計。這種程序涉及到很多計算，但是使用計算機能夠簡化任務量，提 供一種自動化的合理優(yōu)化設計。船舶結構優(yōu)化是一項復雜的任務，涉及到確定多載荷響應的結構分析和應用 優(yōu)化技術來重新確定單獨結構構件的尺寸從而達到一種優(yōu)化設計。已經(jīng)使用不同 的優(yōu)化技術，其技術結合了不同的船舶設計的結構分析方法。

結構優(yōu)化確定了設計中的可變因素，該因素將最小化（或最大化）一種具體 的目標函數(shù)，但滿足了一個約束條件。很典型的是，目標函數(shù)是重量或結構造價，而且約束是應力，排水量或其他響應特性。

圖 12.1 和 12.2 展示了一個油船的強肋骨優(yōu)化設計的例子。強肋骨劃分為很 多等板厚的區(qū)域，12.1 中以不同的編號板顯示出來了。圖劃分的尺寸是隨意的，而且這得取決于鋼板的尺寸和可用性，便利性，便于建造，等等。結合雙重迭代法、基于全應力設計的最優(yōu)性原則被用來最小化強肋骨重量，雙重迭代法的開發(fā)使得能夠在優(yōu)化軟件中有效使用有限元分析。在優(yōu)化程序中，附在強肋骨上的殼板，甲板及底板不允許厚度發(fā)生變化，這是由于它們的厚度是 由縱向強度要求和其他考慮決定的。

主要的結論是，能夠最小化強肋骨重量，重量的減少量取決于最小允許板厚，而不是強肋骨的許用應力。使用三種不同的厚度要求，而且圖 12.2 中展示了適 當?shù)闹亓繙p少量。

課外閱讀 優(yōu)化程序通用且適用于任意強肋骨或相似的結構?？赡軘U展該程序來連接加

強材的數(shù)目，以阻止最小板厚網(wǎng)格的剪切性屈曲和震動。課外閱讀

船級社規(guī)范

雖然直接的工程設計可能是可選的，但是商船結構構件的設計極大地受船級 社規(guī)范影響；實際上，大多數(shù)商船構件的主要尺寸直接依據(jù)那些規(guī)范定的。船級 社的創(chuàng)建是服務于船舶工業(yè)，通過建立一定標準來提供保障，保障一艘船符合目 標服務的結構和機械和適度。船級社在 1930 年載重線公約條款的規(guī)定下被政府 認可，并且時常被敦促去承認?……為了保障盡可能地應用統(tǒng)一的干舷所依據(jù)的 強度標準。?

自從 1930 年以來，簽署了載重線公約，在船舶設計和建造、造船技術及船 舶運營方面已經(jīng)發(fā)生很大變化。新的關閉裝置類型，特別是金屬艙口蓋，已經(jīng)改 善了船舶水密完整性。其他技術型發(fā)展（大量使用焊接，修圓的舷邊，等等）也 已經(jīng)普及了。船舶尺寸的極大增長，特別是油船和散貨船，已經(jīng)使得有必要擴大 現(xiàn)存的干舷表來含蓋長達 366 米（1200 英尺）的船。所有這些考慮，結合使用 1930 年載重線公約獲得的經(jīng)驗，值得經(jīng)過完全的檢查，為了采用一個新的載重 線公約。

因此，另一個關于載重線的國際性會議與 1966 年召開，為了起草一項新的 公約，使得載重線規(guī)范能夠符合船舶建造方面的最新發(fā)展及技術的要求。現(xiàn)在，通過這次會議制定的規(guī)范強制執(zhí)行。由于船級社不僅被認為是強度標準的來源，而且被當?shù)卣昂芏嗥渌麌艺蔀檩d重線指定機構，所以載重線公約的 應用是主要討論的項目，以達到其條款要求下的目標一致方法。但是，理所當然 應該討論大家關心的其他項目，而且第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著船舶和船舶工業(yè) 變得愈加國際化，期望船級社要求的一定程度統(tǒng)一變得很明顯了。

船級社間合作范圍的快速增大，1959 年國際政府間海事質詢組織及（IMCO）的創(chuàng)立，使得船級社加入為一個團體來與 IMCO 建立聯(lián)系。這個團體稱為國際船 級社聯(lián)合會，而且于 1968 年成立。截止至 1979 年年中，該團體有九位成員和三 個附屬會員。它的職責分為兩類：發(fā)展統(tǒng)一的船級社規(guī)范，稱為聯(lián)合要求，及與 別的組織合作。

船級社要求的統(tǒng)一是一項長期的任務。到目前為止，所有成員已經(jīng)采納了超 過一百個統(tǒng)一要求，在統(tǒng)一的船體鋼標準到油船泵房的最大蒸汽溫度中變化。由 不同的工作組或通信組制定的統(tǒng)一要求傳遞給 IACS 委員會征求通過。緊接著，由于每個船級社的主管部門仍希望保留它們自己的規(guī)范，所以在這些統(tǒng)一要求編 入規(guī)范中之前，它們應該遵從每個船級社的一般規(guī)則制定程序。

大多數(shù)商船都是按美國船級社（ABS）或勞埃德船級社（LR）規(guī)范分級的。這些規(guī)則都列在了 ABS 和勞埃德規(guī)范中，而且后面章節(jié)中大多數(shù)的具體規(guī)則要求 都源自這兩個船級社。其他的船級社有類似的規(guī)范，且有時候幾種規(guī)范都是用于 同一艘船。

船級社規(guī)范包含了大量的有關船舶不同構件的設計和建造的有用信息，因此 的決定一些船材尺度法則，如船體構架尺寸，桁材尺寸，板尺寸，等等，直接在 發(fā)布的公式和表格中給出了。近年來，由于船級社逐漸趨向于用剖面特性而不是 所需要的構件實際尺寸來呈現(xiàn)它們的要求，所以直接從表格中選擇結構構件的可 能性已經(jīng)減少了。在許多不同結構構件的例子中，船級社通過使用簡述和描述良 好做法的案例來為設計師介紹建造方法。

近年來，使用了高強鋼或在那些使用了保護性的防腐涂料來減小需求腐蝕余 量的地方，已經(jīng)允許修改厚度標準了。這樣的例子中，由于拼板尺寸標準規(guī)范依 據(jù)全厚度板標準，所以必須仔細考慮板的不穩(wěn)定性。對于油船，礦山船，散貨船，液化氣船等等，已經(jīng)進行了其他的修改及采用了特殊要求。在商船結構設計中，第十三課 結構與型線的關系 研究使用這些規(guī)范是必要的。13.1 型線的本質

型線描繪了船形。起初船舶設計的早期階段，它們以非常小的比例來畫。為了建造船舶，這些小比例的型線必須以足夠大的比例來重畫，以精確的定義船 形，以便能夠結構切割及成形，系統(tǒng)定位及設計，等等。傳統(tǒng)上來說，這種更大 的比例即全尺寸，型線在放樣板上進行鋪設，且使用全比例樣板來指導切割和成 形操作?，F(xiàn)在仍舊使用這種系統(tǒng)，但是在很多大型的船廠中全尺寸放樣已經(jīng)被其 他的系統(tǒng)替代了，這將稍后描述。13.2 型線要求

但是，制作型線來定義無厚度的幾何表面，而非實際殼板、甲板和艙壁板、構架、縱向構件等等。對于這些組裝在一起的結構，必須清楚地定義用型線表示 的表面及適當?shù)慕Y構厚度余量。為了這樣做，當放樣工及船體裝配工們著手去將 船舶結構的詳細工作圖紙裝換為實際結構構件時，他們必須非常的了解結構與型 線的關系。型線表現(xiàn)著殼板、甲板及底板，與支撐結構之間的關系；因此，一條 線定義了殼板、甲板及底板的內(nèi)側線的同時，也定義了支撐結構的外側線。這方 面?zhèn)鹘y(tǒng)關系已經(jīng)改善了，其中這方面指的是工業(yè)平等標準。圖 13.1 及 13.2 用圖 表示了一些實例。

船體及內(nèi)部結構的型線的空間排列是用它們與水平參考面的垂直距離及用

翻譯人員： 它們與垂直參考面的水平距離來描述的，其中一個位于船體縱向中心線上，另一 個橫著處在船中，水平參考面反映在圖紙上就是基線。水平參考面一般與平底殼 板的型線重合。13.3 型線

a.殼板。焊接殼板的內(nèi)表面通常是平貼的，并且處在型線上。這種布置消除 了折曲橫跨在板厚變化處焊縫上殼板構架的必要性。

b.雙層底。內(nèi)底板的下側通常平貼，并且處在型線上。

垂直平板龍骨處在船體中心線上，其厚度被中心線平分。縱向舷側構件及傾 斜邊板通常用板內(nèi)側型尺度表示。

c.甲板板。甲板板的下側通常被定為顯示在甲板上的不同厚度甲板的型線。甲板邊板的厚度大于余量的地方，會導致甲板邊板內(nèi)緣突出，能夠在舯橫剖面上 看出這似乎妨礙了排水系統(tǒng)，但是實際上甲板舷弧和梁拱是令人討厭的情況。

若使用特殊厚度的甲板板，那么通常對甲板板的型線做特殊定義，以適應情 況。例如，軍船上可能在兩端使用 6mm（0.25 英寸）厚板來與船舯大量的板相接，有時型線在整個甲板板的上部下面突出 6mm，忽略板厚。類似地，若使用一層薄 的甲板覆蓋層，如舵瓦，在甲板厚度變化非常大的地方下面使用很薄一層覆蓋物，那么就把底部厚度參差不齊的甲板的頂部磨光。這些與船廠慣例想脫離的地方通 常定義在結構圖上了。

d.艙壁板。通常船體前半部分橫向艙壁板的后表面在肋骨型線上，船體后半 部分橫向艙壁板的前表面在肋骨型線上。通常縱向艙壁板內(nèi)表面在型線上。

若一艙壁板厚參差不齊，而且加強材位于型線的側面，那么將此艙壁位于加 強材的一側磨光以避免卷曲或給加強材開槽，而且薄板可以從型線中移除。

e.構架和梁。通常殼板構架及甲板梁的末端指向船舯，其腳部處在型線上，如圖 13.2。這就有助于使用焊接和檢查船首和船尾殼板形狀復雜地方的舷側構 架。使用角鋼或球扁鋼來縱向布置舷側殼板的地方，角鋼或球扁鋼底部向下且根 部處在型線上；若使用球座，那么板格的底側就處在型線上。使用角鋼或球扁鋼 來縱向布置甲板的地方，角鋼或球扁鋼底部朝外且根部處在型線上；若使用球座，那么板格內(nèi)側處在型線上。

繪圖員，放樣工及船舶裝配工之間必須存在良好的協(xié)調，這取決于對結構構 件與型線的關系的重要性有一個很清楚的理解。這種關系必須標準化，為了避免 組裝難題及結構不連續(xù)。13.4 結構調整及連續(xù)性

船級社規(guī)范和結構分析方法為確定船體結構不同部件的尺寸和厚度提供了 方法。若適當?shù)厥褂眠@些方法，那么設計師可能就很確定他已經(jīng)提供了足夠的強 度。然而，同等重要的是結構的調整及連續(xù)性。

若構件上的載荷直接作用于支撐結構上，那么就需結構調整。通常，結構調 整針對同一平面上的兩個相連的構件。它們可能通過彼此直接的對接焊接來相連，或者通過每個構件與垂直于這些構件的平面上的一連續(xù)構件的反面進行肋間填 角焊接。這是很基礎的，但是若很多船的其他設計要求已經(jīng)被指定比結構調整更 重要，那么這些船就已經(jīng)承受了嚴重的問題。問題是雙重的，即設計時的調整和 建造時的調整。

在設計階段，某種程度上必須將垂向載荷的支撐調整為底部支撐。因此，若 不垂向調整足夠的船體結構，那么一設計用來阻止甲板室損壞的艙壁的作用是不 明顯的。類似地，必須盡一切可能將立柱放在另一個的下面。若立柱線必須踩著，那么必須提供特殊加強梁或其他方式來傳遞載荷。

調整的第二個方面是保證在船舶建造階段實際達到設計師們想要的結構位 置。并非所有的裝配工都知道，錯調了一側有梁凸緣的艙壁另一側的一個木墊，使艙壁板受到那些本來由調整儀來承受的載荷的作用。在一些區(qū)域，設計師不能 控制這些特殊的建造難題。但是，這些難題能夠克服，通過避免需要在板的反面 進行結構調整的設計細節(jié)，裝配工沒有簡便的將板放在后部結構上的方法，只有 目測或簡單的直接測量來精確定位支撐構件。

設計師直接控制的調整必須早在制定計劃中就得提供。相比于設計一套布置 方案并接著盡力去找到它們中結構的一致位置來說，使用給定的艙壁、立柱和能 提供必要支撐的梁位置的構架來制定布置方案，是更加方便的。早期結構設計人 員和布置設計人員間的緊密協(xié)作對于平衡設計來說是必要的。若一個工作組與另 一個工作組的工作的進展沒有相互咨詢，那么不可避免得到令人不滿意的結果。13.5 問題的概述

若結構能夠傳遞載荷而不發(fā)生應力突變，那么就說結構是連續(xù)的。無需證明，調整較差的結構不連續(xù)。但是，良好調整的結構不能保證就連續(xù)。尺寸為

150-10mm 的扁鋼可以用 50-10mm 扁鋼來調整，但是除非底部構件弄成 50mm 的錐 頂，否則連續(xù)性將缺失。通常，設計師將補償艙壁中的削減來保留連續(xù)性，但是 設計師保證這艙壁是由遠離中間甲板的那側的結構支撐的，提供了調整（及，有 希望地，連續(xù)性）。調整和連續(xù)性間的區(qū)別不重要，但是對于良好的設計和建造 來說，提供調整和連續(xù)性是必要的。14.1 強度

船體結構在幾個方面上比大多數(shù)其他人造結構復雜得多。在滿足任務及有效 載荷（及商船的噸位丈量規(guī)范）要求下的總布置的同時，外部船體和內(nèi)部槽罐必 須是能夠承受在波浪中遇到的預期載荷作用的水密結構外殼。外部船體也必須遵 守良好的水動力設計原則，這涉及到通常比陸運結構更加復雜的幾何體。

在預期載荷范圍內(nèi)，遇到了最大的難題。這些載荷是貨物重量、主機、結構 及海水浮力的靜力和動力載荷，及風、浪、冰和熱效應的環(huán)境載荷。環(huán)境動力載 荷，特別是洶濤海面上的波浪載荷，本質上是不確定的，而且只能用統(tǒng)計方法來 描述。這些源于船體與海水的相對運動的內(nèi)外載荷，要求船體結構能承受抨擊載 荷和甲板掩濕載荷，螺旋槳和主機的波浪感生震動，反復彎曲疲勞，及很多其他 與海船有關的現(xiàn)象。

目前，通過對統(tǒng)計描述及海況效應的擴展研究，結合電子計算機的強有力的 分析能力，極大地增強了結構設計方法。隨著研究與電腦的配合，做出了努力來 回答有關用結構優(yōu)化設計來滿足強度和價格要求的復雜問題。

對于船舶結構設計的介紹，船舶強度通過傳統(tǒng)方法來獲得，使用已經(jīng)用了很 久且仍舊是結構設計基礎的方法。最新的強度研究應用隨后將作為所描述過的基 本方法的擴展。

一艘在海浪中的船可以近似認為是一根有支撐力和分布載荷的梁。支撐力是 波浪的浮力，而且分布載荷是那些船舶結構的重量及如原油、淡水和貨物這樣的 載荷。當一艘船駛進或遠離波長近似等于船長的海浪時，那么就會發(fā)生最糟糕的

第十四課 船體強度

翻譯人員： 載荷支撐狀況。若遭遇尾斜浪時，船首或船尾同時處在波峰或波谷位置，那么也 會發(fā)生那樣的糟糕狀況，在這種情況下必須考慮扭轉載荷。

圖 14.1 顯示的船由波浪支撐，船首和船尾都處在波峰位置，船舯區(qū)域處在 波谷位置。船體將彎曲，其上部受壓，下部受拉。就說船舶處于中垂狀態(tài)，而且 這種情況下，露天甲板將由于壓應力作用發(fā)生壓縮變形，而底板由于拉應力作用 發(fā)生伸展變形。

（這種情況下）若船前進半個波長的距離，那么波峰就處在船舯，且船首和 船尾就在波谷位置，如圖 14.2 所示，應力狀態(tài)轉換了。露天甲板處于受拉狀態(tài)，而底板處于受壓狀態(tài)，并且就說船處于中拱狀態(tài)（就像將一頭豬橫跨地放在你的 肩膀上一樣）。船舶強度及梁理論

梁理論假設，為了強度方面考慮，將一艘船比作為一根中空的、近似為矩形 的梁?？偟膩碚f，這種比較是正確的。假想，首先材料結構具有連續(xù)性，其次已 知應力分布，那么就能不管其尺寸多大計算這樣已知橫剖面的梁的強度了。但是，由于船體結構很復雜，各種不同構件都有連續(xù)性，固定方式（鉚接和焊接）不同，船體存在開口，受到動力和復雜靜力載荷作用，僅存在一點不符之處，簡單梁理 論成為了一般性的準則而不是標準規(guī)范。這并不是說，梁理論作為船舶設計的基 本工具沒有用。在所有結構損壞的實例中，梁理論應當作為分析結構強度的任何 減小的基本方法及當作是補救措施的基本指導方法。

雖然將船當作為一根簡單梁的假設中存在不足，但是梁理論提供了可進行分 析的可靠基礎。那是一個通用的方法，且因此提供了可進行強度計算及結果分析 和比較的標準。14.2 梁和載荷分類

在討論將梁理論運用于船舶問題中之前，先介紹研究固體力學（材料強度）的主要元素。這涉及到分析在不同標準參數(shù)下不同類型載荷對支撐梁的影響，如 圖 14.3 所示。

1.當接觸面積相對于梁的尺寸而言是很小的時候，可以將其當作集中載荷或 點載荷。

2.當接觸面積相對于梁的尺寸而言是很大的時候，可以將其當作分布載荷。分布載荷可以是均勻的，且陳述為梁單位長度上的載荷。分布載荷也可以是以一 定的幾何關系均勻變化或以任意方式變化。

上述載荷的特殊情況包括

3.摩擦載荷，平行作用于接觸面且通常是一個垂直力乘以摩擦系數(shù)的函數(shù)。

4.重力載荷，由梁的重力引起的且可以當作分布載荷也可以當作是作用在梁 重心的集中載荷。為了簡化一些問題，認為梁是沒有重量的。

5.熱負荷，慣性載荷及磁負荷，像重力載荷一樣，沒有經(jīng)過物體接觸，但作 用于整個梁。

載荷也可以根據(jù)它們造成的變形類型或載荷作用時間來分類。

1.軸向載荷通過梁橫剖面的中心線，且產(chǎn)生拉壓應力。

2.扭轉載荷或轉矩載荷，引起負荷構件扭曲或相對于本身關某一軸旋轉。扭 轉載荷被發(fā)現(xiàn)存在于用于傳遞功率的軸及一些磁懸浮列車和賽車上。

3.彎曲載荷是由力引起的，這些力產(chǎn)生了作用于梁上的力矩和力偶，及導致 橫剖面上的應力和應變發(fā)生變化。

4.剪切載荷就是那些在梁上產(chǎn)生了剪應變的載荷。5.組合載荷是上述產(chǎn)生結構構件復雜變形的力合成的。就載荷作用時間而言，分類是

1.靜載荷，是逐漸施加的，且能也可以不能維持很長一段時間（固定負載）。除非平衡發(fā)生破壞，靜力平衡就一直保持。2.動載荷，隨著時間變化，而且通常符合下列范疇。

a)交變載荷或疲勞載荷，涉及到大量長時間的周期性載荷，能否引起結構的 共振取決于交變載荷的頻率。

b)沖擊載荷或能量載荷，是外部快速施加的載荷，使結構產(chǎn)生了震動且有時 會產(chǎn)生永久性變形。直到震動減弱后，才能再次建立平衡。

第十五課 船舶結構應力和強度曲線

翻譯人員：

15.1 船舶結構應力

前面的部分已經(jīng)強調了將船舶近似看作一根簡單結構梁。實際上，這是船舶 強度及算的基本前提；但是，由于結構和外界施加的力很復雜，所以在設計時必 須考慮到船舶的所有結構應力，以便核查船舶強度的精確度。因此，為了區(qū)分應 力的來源及影響，通常將這些應力分兩組討論：（1）船體梁應力及（2）局部應 力。船體梁應力

一艘漂浮著的船完全被排水量或浮力沿船縱向和橫向分布變化非常大的浮 力支撐。這些力包含作用在船體上的向上的力。向下的力是由船上所有重量的不 同分布造成的，包括船體結構、機械裝置、燃油、貨物及壓載的重量。向上力與 向下力的差使船體梁上產(chǎn)生了沿船長方向上變化的載荷和一個總的彎矩及相關 聯(lián)的剪切應力。

應當注意，這些由橫向彎矩造成的應力通常相對于那些由縱向彎矩造成的應 力來說，就不那么嚴重和重要了。一般說來，用來提供精確的縱向強度和局部強 度的結構構件，其尺寸將合理限制橫向彎曲。

?x ? Mxy

在計算縱向強度過程中，簡單梁理論成為了計算的基礎，且使用前面提到過

Ix 的關系。對于船長方向上任意剖面 x，這鐘關系是

計算任意剖面的慣性矩所用的構件必須縱向（船首至船尾）連續(xù)。任意剖面上，最大應力發(fā)生離中心軸最遠的那部分結構上，即在甲板和底板

上（圖 15.1）任意剖面上。某一剖面的 M x 及 I x 在特定載況下是不變的；但是，船長方向上，剖面的 M x 及 I x 將隨剖面位置變化而變化。因此，在那些 M x / I x 最 大（假設 y 的最大值幾乎沒變化）的甲板或底板剖面處，大多數(shù)船通常在船舯剖 面附近處，應力最大。當然，驅逐艦（沒有在圖 15.1 中顯示出來）的上層建筑 和甲板室比甲板和底板與中心軸的距離還遠。上層建筑通常設計為沿船長方向上 隔一段距離就間斷，通過使用伸縮縫來阻止結構參與部分的縱向彎曲應力。

從有關梁中性軸的討論可以看出，最大水平剪切應力的產(chǎn)生發(fā)生在中性軸平面上。垂直剪切力沿船長方向的變化，取決于垂直力（載荷）的縱向分布。由于 船型及船舯機械裝置的載荷分布基本相似，垂向剪切力的最大值在離船首和船尾 各四分之一船長處，而且最大彎矩在船舯附近。

那么，這種船型的一般性推論是，最大剪切應力發(fā)生在四分之一船長的中性 軸附近，且這些船舷側及附近的最大剪切應力處通常需進行局部加強。

也應該進一步聲明，由于牛頓第三定律（對于每一個力，都對應一個大小相 等方向相反的反力）及平衡保持這一事實，產(chǎn)生了大小等于剪切力的反力。這意 味著對于垂向和水平剪切力，有一個與剪切力成 90 度的力偶。結果是，垂向剪 切力和水平剪切應力是相互聯(lián)系的。局部應力

局部應力是由靜水壓力，設備的集中載荷及動載荷引起的。

每單位的船體水下部分面積受到與其所處水深成正比的水壓力。作用于殼板 上的水壓力的垂向分力通過內(nèi)部構架傳遞給殼板，且抵制著船舶的各種載荷。雖 然作用在兩舷側的水壓力的水平分力相互抵消，因此阻止了船舶的橫向運動，但 是水平分力仍作用在殼板上。船體及其內(nèi)部構架必須能夠抵擋水擠壓船體。當船 殼破裂，水浸入船內(nèi)時，前面講到的施加在船殼上的靜水壓力作用在浸水空間內(nèi) 的邊界上。這些內(nèi)部邊界必須經(jīng)過足夠加強來阻止結構的破壞，并且因此限制了 浸水。與燃油和水艙相接觸的邊界也施加了靜水壓力。

每個物體的重量集中在船上的一些點上。這些載荷必須通過內(nèi)部結構向下傳 遞至殼板，殼板處這些載荷被靜水壓力的垂直分力抵擋著。為了防止集中載荷的 高應力，使用大量基座來分布大面積的載荷。

船舶結構在承受靜力載荷施加的局部應力的同時，可能也遭受風、浪、液體 載荷的抖振作用，而且軍船上，還包括導彈和魚雷的爆炸及水雷爆炸的作用。

損壞的結構將使得未損壞的結構遭受更大的應力，這不僅是因為構件的有效 橫剖面減少了，也因為結構不連續(xù)可能導致應力集中。15.2 確定船舶強度曲線的方法

強度曲線中所用到的重量計算，排水量，穩(wěn)性及其他考慮，早在設計階段就 開始了。為了確定強度曲線，必須精確弄清楚重量的大小及位置。討論下面這種 重量計算的常規(guī)做法是有優(yōu)勢的。

重量分組。為了有序地進行重量計算，將重量分類并細分為組。軍船設計中，目前的做法是將船體、設備及附體所有的重量部分分為如下七個基本重量組：

組（1）——船體結構

組（2）——推進設備

組（3）——電器設備

組（4）——指揮和監(jiān)視

組（5）——輔助設備系統(tǒng)

組（6）——舾裝及室內(nèi)陳設

組（7）——武器裝備

以上重量組現(xiàn)在是軍船重量計算的標準，而且每個這些主要的分組將進一步 細分。將會在船舶工程分解結構中發(fā)現(xiàn)詳細分組完整的描述。

重量計算。在早期設計階段中，通過與現(xiàn)存相似船的對應重量組進行比較，來估計重量。列出主要的結構項目，然后直接計算重量。在隨后的初步設計和合 同設計階段及在船廠詳細設計階段再更詳細地計算計算重量。像武器，泵及錨這些標準的重量項目相對容易確定——通過參考廠商說明或 項目說明書。其他部分，例如構架，船體板及艙壁板，必須參照船舶說明書來一 個一個條目的計算。像渦輪機，鍋爐及其他大型設備單元的項目重量必須通過部 分分解，由廠商說明書來確定。

第一艘甲類船的建造是通過反復稱量零件的重量來完成的；也就是，實際上 所使用的每份材料及設備都經(jīng)過稱量并記錄其重量。最后計算所有零件的重量和 來給出最終的檢查重量。

簡述各分組重量及它們分別關于龍骨的垂向力臂和船舯剖面的縱向力臂。從 此簡述中確定了每單位長度重量數(shù)據(jù)，并且繪制成重量曲線。

浮力計算。浮力的計算僅僅與那些重量計算相對比。這些值是通過計算水線 以下橫剖面來確定的，這些水線對應了一些能夠計算重量的載況。對于任意給定 的水線或排水量狀況，這些橫剖面積以貫穿整個船長的簡便的比例按坐標繪制。通過這些坐標點來繪制的光順曲線，就構成了描述浮力沿船長方向縱向分布的曲 線。

載荷，剪切力及彎矩曲線。在重量及浮力曲線都已確定以后，隨后的程序就 很直接了。凈載荷曲線通過所選船長間斷處的重量值減去浮力值，然后繪圖每個 位置處的差值得到。然后，通過近似方法對這條曲線進行積分，來獲得剪切力曲 線，反過來對剪切力曲線進行積分獲得彎矩曲線。對于貨運船，計算不同載況下 的剪切力及彎矩曲線，來確定那些由于結構原因而應該避免的載況。那些涉及到 獲得船舶強度曲線的實際程序的原理明顯與那些前面描述過的簡單載貨駁船一 樣。意義也是一樣的；但是，由于重量分布及船型很復雜，所以分析過程是乏味 的（若通過手工來做）且那些不規(guī)則的曲線暴露了更復雜的強度問題。當討論船 第十六課 結構完整性 舶在有浪的海水中而不再是靜水中的狀況時，這個問題就變得更明顯了。

翻譯人員：

一艘船結構最簡單的描述是，其船體是一根梁，設計用來支撐作用于其上（包 括自身重量）的很多重量,以抵抗由集中重量和局部浮力產(chǎn)生的局部力，及抵抗 一些幾乎肯定會發(fā)生的動力。正如任何結構一樣，任意點處的應力必須保持在建 造材料限制允許的范圍以內(nèi)。而且，局部撓度和總撓度都應保持在安全限以內(nèi)。在船體設計所用的梁理論的廣泛應用中，將船假設為被波長等于船長且波高 等于二十分之一船長的準定長波（即，不隨船一起運動）支持著。船被波峰在船 首和船尾或只在船中的波支持著。將船長分為 20 站，且每站內(nèi)的重量和浮力制 成表格。將每站內(nèi)的總重量和總浮力的差視為一個均勻的施加在該站上的載荷。然后，繪出一條這 20 個載荷沿著船體位置的函數(shù)曲線，而且對所得到的曲線沿 著船長進行積分，來給出所謂的剪切力曲線。接著，對剪切力曲線沿著船長進行 積分，給出彎矩曲線——最大值通常在船中附近的曲線。然后，通過用最大彎矩 除以船體結構梁剖面模數(shù)來獲得彎曲應力值，其中剖面模數(shù)能夠通過結構詳細圖 計算出來。為了防止分析中的被忽略的載荷的影響，例如動態(tài)波載荷，計算中應 該保留足夠的設計余量。自約 1990 年以來，認為如上所述的波載荷的準靜態(tài)處 理方法是不準確的。所選擇的處理方法以變成了找靜水（即，海平面）彎矩，然 后加上一個用一經(jīng)驗公式找出的且僅基于船尺寸和比例的波彎矩方法。公式中的 系數(shù)都是以通過海上測量及結構模型試驗得到的數(shù)據(jù)為依據(jù)的，因此所找出用來 預測的公式似乎與實際情況相符。公式公布在約束商船設計的船級社的規(guī)范中。

然而，雖然一個簡單的經(jīng)驗公式可能很好地適用于特殊功能要求的海況下的 特殊構造船，但是這不足以適用于一切海況中的所有船。鑒于這種原因，繼續(xù)進 行了海水與浮式結構之間相互影響的研究，目的是為了能夠計算一種源于海水與 浮體之間相互影響的載荷。這項任務是艱巨的，因為分析師必須能夠計算由波引 起的船的運動，對由波引起的船的運動的影響，及浮力、阻尼和存在慣性力。沒 有大量的海上測量和模型試驗，也沒有使用大量的計算資源，這項任務將不可能 完成。二十世紀七十年代，開始使用計算資源，而且鼓勵努力使可能很好地延續(xù) 至二十一世紀。

波與船之間的相互影響也可能是以一種動態(tài)形式發(fā)生。一個關于運動波和運 動船體之間沖擊的很明顯的例子。一般說來，這種沖擊的結果的影響很小，但是 當船艏脫離水面然后再次迅速浸入水中時，惡劣的天氣情況下發(fā)生的抨擊現(xiàn)象會 激發(fā)船體?振蕩?。振蕩是一種基本的雙點頻率的船體振動。它能產(chǎn)生與準靜態(tài) 波彎曲應力極為相似的應力。也能在船艏再次進入水中與水產(chǎn)生沖擊的地方產(chǎn)生 非常高的局部應力。

另一種波激發(fā)的、能夠產(chǎn)生很大應力的船體振動是顫振。顫振源于波的遭遇 頻率與船體振動固有頻率之間的共振。能夠通過改變降低航速和改變航向來避免 砰擊及造成的振蕩現(xiàn)象，但是非常難避免顫振，因為典型海況中的波頻率范圍很 廣。幸虧，顫振沒有被認為是任意結構破壞的緣由。

也需要大量的計算資源來精確計算這樣的動力及它們的結果，因此直到 1980 年左右才開始認真嘗試。已經(jīng)取得了很大的成功，但是對于標準設計原則 來說技術仍沒有減少。

傳統(tǒng)的船體結構是由龍骨，橫向構架及貫穿整船的甲板梁組成，其中甲板梁 安在了構架邊緣——所有支撐著一層相對較薄的甲板殼板，舷側殼板及底部殼板。這種在中世紀歐洲非常普遍的結構體系已經(jīng)進入了鋼鐵制船舶年代。但是，它有 一個很大的缺點，即構架和甲板梁對于抵抗縱向彎曲無作用?？v向布置的構架的 確對抵制這種阻力起作用，因此殼板厚度就較薄。在非常重視重量減輕的應用中，非常支持使用這種構架體系。但是，縱向構架需要內(nèi)部來自球鼻艏及板格構架的 橫向支撐——實際上，后者部分球鼻艏可能從殼板向外延伸 3 至 7 英尺。這種要

第四章 船舶生產(chǎn) 求明顯降低了縱向構架的重量優(yōu)勢，但不足以完全否定沒有重量優(yōu)勢。板格構架

也有些干預內(nèi)部空間使用的缺點，結果是，很多船上繼續(xù)使用簡單的橫向構架系 統(tǒng)。

翻譯人員：

第十七課 船舶建造過程

船舶建造是一種為客戶（私營業(yè)主，公司，政府等等）生產(chǎn)產(chǎn)品（船舶，海 洋結構物，水上機械設備，等等）的工業(yè)。大多數(shù)情況下，產(chǎn)品訂貨建造，需滿 足買方的具體要求。這甚至適用于那些一系列正在建造的相似船型。這整個過程 基于相關的顧客需求，可能某種程度上會發(fā)生變化，但是通常它涉及到很多具體 階段。這些可以簡述為： ??船東需求的產(chǎn)生