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哈工程船舶专业英语中文翻译(最新版)重点

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-22 14:55
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2021年2月22日发(作者:elevator)


第一章



船舶设计



第一课



引言



1.1



定义



术语“基本设计”是指对影响造价和性能的船舶主要参数的确定。因此,基本设计包括船 舶主尺度、船


体线型、动力(数量和种类)的选取,以及船体、机械设备和主要结构的布 置。恰当的选取可保证达到设计


任务书的要求,例如良好的耐波性能,操纵性,预期的速 度,续航力,舱容和载重量。进一步讲,基本设计


还包括校核和修改,以满足货物装卸能 力,居位舱,客房设施,分舱和稳性标准,干舷和吨位测量,所有这


些都是将船舶当成运 输、工业化或服务系统的一部分。



基本设计包含概念设计和初 步设计,可以确定船舶主要技术参数,为造价初步估计做准备。再整个设计


过程中,基本 设计之后紧接着就是合同设计和详细设计。合同设计,顾名思义,需要做出图纸和详细说明书,

< br>以便船厂去投标和签约。一套良好的合同图纸和详细说明书应当是非常清晰和详细的,以避免高成本的偶然


性项目,并使投标者不出现模糊不请的或不充分的描述。详细设计师船厂进一步完善合同 设计的重要任务,


以准备施工图用于船舶实际建造。



了解整个设计顺序对任何做基本设计的人都是必要的。


设计的

< p>
4


个阶段用设计螺线图表示,


如图


1


所示,


是从任务书要求到详细设计的循环工作过程, 这


4


个阶段在下面作详细叙述



a


概念设计



概念设计作为整个设计的第一阶段,是将任务书要求转换为船舶建造工程参数。它基本上包括技术可行


性研究,确定船舶的基本参数如船长,船宽,船深,吃水,丰满度,动力,或可供选择的参数方案 ,所以这


些应满足所要求的航速,航程,货舱舱容和载重量。这包括基于曲线、公式经验 而进行的空船重量初步估算。


在这一阶段,通常进过参数分析而进行多方案设计以寻求最 经济的设计方案,或者任何其它控制也纳入考虑


之中以确定最优方案。确定下来的概念设 计就做为讨论文件以获得近似的建造成本,不论是否启动下一阶段


的设计——初步设计。



b


初步设计



船舶的初步设计将进一步优 化那些影响造价和性能的传播主要参数。


一些控制


< p>
参数如船长,


船宽,


功率


和载重量,在该阶段完成之后不宜再变更。初步设计完成后将为船舶提供一个准确的描述,能够满足任务书


要求,并为合同设计图纸和说明书提供基础支撑。



C


合同设计



合同设计阶段提供了一系列图纸和说明书,形成了一套船舶建造合同文件。它包括围绕设计螺旋的一个


或多个环节,因为对初步设计作进一步优化。这一阶段更加准确地描绘船舶特征,如基于一套光滑 线组成的


船体线型,基于模型试验的主机功率匹配,船舶耐波性与操纵性,螺旋桨数量对 型线的影响,结构细节,不


同类型钢材的使用,肋骨间距和形式等。再合同涉及元素中最 重要的是考虑了船舶各个主要分段设备的重量


及其位置之后的船舶重量与重心的估算。最 终的总布置图也是在这一阶段确定下来,这就将总体积、货物区


域、机器设备、储物设备 、燃油、淡水、居住与公用舱室以及几何相互关系固定下来。还包括与其它因素例


如货物 装卸装备、机器设备等的关系也都确定下来。



补充说明书描述 了船体和舾装的质量标准,以及各个机器、设备的预期性能。这些说明书还叙述了模型


试 验和实验情况,一表明船舶设计师成功的,船舶是可接受的。




1.1


列出了一艘大型船舶在合同设计中的典型图纸清单。小 型船、不复杂的船客不要求具备表中所列


的每一图纸,但该表确实显示了合同涉及中考虑 的细致程度。



d


详细设计



船舶设计的最后阶段是绘制 详细的施工图。这些图纸是供船舶装配工、焊工、舾装工人、金属制造工、


主机供货方、 管件工使用的安装与建造说明。这些图纸不属于基本设计过程的一部分。这一设计阶段的唯一

共同之处是设计的每一阶段均从一个设计组传递到另一个设计组。在此阶段,交换仅限于设计工作于技术工< /p>


人之间,也就是说,一个设计工程师的设计不再由任何其他工程师进行评判、调整或修改。 这个设计必须明


确表达希望的最终结果,并且是可制造的和可操作的。

< br>


概言之,本章将基本设计看作是整个船舶设计过程的一部分。从概念设计和初步 设计到合同设计图纸与


说明书,有效地保证船舶主要特征参数能足够可靠地确定下来。这 个设计过程构成了使船厂建造价格在预先


确定的价格范围之内的基础。该价格也保证了充 分有效地船舶性能。




1



1.1


合同涉及阶段典型图纸



侧视图,总布置图



纵剖面图,总布置图



所有甲板与船舱的总布置图



船员住舱布置图



型线图



舯横剖面图



钢材尺寸图



机舱布置图——俯视图



机舱布置图——侧视图



机舱布置图——横剖面图



主轴系布置图



动力与照明系统——布线图



甲板与侧面防火图



通风与空调设计图



所有管系的图表设计



热平衡与蒸汽流 动图——在正常工作情况下的常规动力电路负载分析图



舱容图



船型曲线图



可浸长度曲线图



初始纵倾与初稳性手册



破舱稳性计算



1.2


一般介绍





60


年代后期和


70


年代,一些重要的新技术给普遍的基本设计问题在某种程度上带来一定的影响。其


中最重要的是计算机。


再计算机影响着基本设计的时候,其它一些变革已经在 影响着基本设计的构成。例如,


再班轮营运中一个革命性的进展是从散杂货向集装箱化货 运运输方向发展。再其它类型船舶的另一些进展也


产生了类似的新的问题需纳入考虑。以 油船为例,尺寸迅速增大。世界上工业国家对石油和其它原料的需求


的增长需要大型油船 和散货船以可接受的成本来满足巨大的需求。



人类正在不断地 向海洋探求各种重要资源,近海钻井以获取石油和天然气,从墨西哥湾浅水域的小规模


工 业迅速发展成巨人,进入到深水域和更加恶劣海况的水域中。这些发展对近岸钻井设备


/


船舶


/


模块的设计

产生了变革,也对这样一个具有挑战性事业所必需的整个支撑船队产生变革。这包括交通艇、平台供应船,< /p>


大马力拖船,铺管船


/


驳船,以及数不清 的其它特殊的船艇。进一步的发展不可预知,但可以肯定的是,从海


中寻找其它生成需要 设计出完成此任务的全新船队。



因而,船舶基本设计的难度将 依据对既往实践的背离程而变化。一些航运公司倾向于以前的成功设计,


几乎不允许对以 往设计进行改进。如果预期的运输任务与现有的业务类似,那么这种(固执)


(保守)是 一个


不错的办法。因此在这些情形下,基本设计大体上上限于对主尺度、动力系统和布置 微小修改。



再另一个极端,


全新的海 上业务,


例如液化天然气海上运输,


最开始的时候,

< p>
设计者对此是一片空白


(一


张白纸)


,通过不断地修正和完善,最终实现合理的工程设计。



第二课



船舶分类



2.1


前言




船舶的形状是多种多样的,


一艘船可能是一个豪华的海上酒店,


载着旅客游世界;


也可能是一个浮动的堡


垒,扬起导弹发射架;也可能



是一个长箱,运输原油,甲板 上布满了复杂的管线。这些外部特征的介绍绝不


能准确地描述完整的集成的船舶系统—— 自给自足的,适航的和有足够稳性的,能为船员和货物提供一个安


全的处所。这一概念是 造船师再设计船舶时必须牢记再心中的,也是今后讨论的基础,不仅仅是在本案中,


而是 贯穿整本书。



为了探讨造船工程,


将 船舶分类是有益处的,


本课的目的是将船舶按照其物理支撑方式和设计用途二分类



2.2


按照物理支撑方式而划分的船舶类型




2



就船舶分类而言,


物理支撑形式是基本于船舶在设计情况下进行 的假定。


船舶设计成在水上、水面或者水


下工作,因此气—水交 界面将用于参考数据。因为前面提到的三个区域的物理环境特性差异很大,设计成在


这些 区域工作的船舶的物理特性也不同。



空气静力支撑



有两种类型船舶是靠前 身产生的空气垫而支撑在海面之上的。这些相对较轻的船舶具有很高的航速,因


为空气阻 力远小于水阻力,还有的原因是在告诉航行时不与海浪接触以及采用的柔性密封连接减少了海浪的


冲击。这类船舶依靠鼓风机在船底部形成一个低压空气垫。这个空气垫必须足以支撑起水上船舶的重量。



第一种类型船的四周具有柔性的


“裙 ”



在船底围成一个空气垫,


试船能完 全升离水面。


这种船成为


“气


垫船”< /p>



ACV



,再 有些场合是两栖的。



另外一种是具有刚性侧壁或薄壳的气垫型 船,


侧壁伸到水面下,


维持气垫压力所需的空气流量就降低了。


这种类型的船称为束缚气泡减阻船



C AB



。这种船所需的升力风机功率要小于气垫船的,


方向稳定性也更好,


并可以由喷水装置或者超空泡螺旋桨推进。


此类船非两栖,


并且还没有达到像空气船那样推广,如旅客渡船、


海峡汽车渡船、极地考察船、登陆艇及内河船等。



水动力支撑



依靠水动力支撑的船也只 有两种类型。


水动力是靠专门设计的水动力板在水面下具有快速相对运动而产

< p>
生的。物理学原理表明任何带来不对称流体的运动物体都会在垂直于运动的方向上产生一个升力。正 像具有


机翼的飞机在空气中运动能产生升力一样,通过一个穿过水面的支柱而固定在水下 的木翼,其水动力可以支


撑一般船舶离开水面。



滑行船体的特点是具有相对平坦的底部和浅


V


型剖面 (特别是在船中前)


,高速航行时在局部可以为轻


排水量船和小 型船艇提供足够的水动力支撑。滑行艇的尺寸与排水量一般都受限制,因为功率重量比和在波

浪中航行产生的结构应力大小都有要求。大多数滑行艇都要求在静水中航行,尽管某些深

V


型船体具有再波


浪中航行的能力。



静水力支撑



最后,是最古老的也 是最可靠地支撑类型——静水力支撑。一直到


20


世纪,所有的 船、艇和建议的水


艇都依靠静水的浮力而工作在水面上。



静水力支撑通常称为浮力,可以由公元前二世纪古代哲学及数学家阿基米德发现的物理定律来 解释。阿


基米德定律指出,浸没在液体中的物体将受到一个等一所排开的液体重量的浮力 作用。这一定律适用于浮在


水面或在下潜到水中的任何船。水包括海水和淡水。依据这一 定律,这类船可以统称为排水型船。



尽管这类船非常相似,其 详细分类还是有必要进行特别讨论。例如,对某些船,合理的高航速必须与装


载轻量货物 的能力相结合,或者比滑行艇在波浪中航行更具舒适性。高速滑行船体的特点可以通过修改而产

< br>生半排水型船体或半滑行船体。这些折中的船艇,尽管没有全滑行船那样快,但还是比常规的排水型船快。


它们需要比排水型船更大的功率和更小的重量。这些类型船很明显是“折中”的结果。< /p>



上面引证的例子是用物理定义作清晰分类而定义的类型,


并不是从其实的排水型船中分化出的船型的一


个良好的例子。后者应当 认为是排水型船,它的归类主要取决于浮体体积即水下船体长度和宽度范围的分布


情况。



最常见的是排水型船一般分类为通用海洋运输船,它们可以用 作客运、轻货运输、拖网捕鱼或各种不需


要特殊舱容、速度、吃水、或其它特殊性能的其 他业务。这类船最常见并很容易识别,具有适度的排水量、


航速、长度和舱容。它们通常 具有最大的航程和最好的适航性,属于“全季节船”


,是所有其它排水型船分类


时重要参照的标准。



在这种标准船型中,最重 要的船型是散装油船,油船和其它超级油船,它们不仅在世界贸易中也在全球


工业中扮演 重要角色。这些术语是普通的但不具体。在该讨论中它们的称呼也是不充分的,因为多年前称为

< br>超级油船而现在并不是。工业本身已经产生了非常清晰的术语。基于


10


万吨级油船的指标,其尺度可定为


LCC


(大型 油船)



VLCC


(非常大型油船)和


ULCC


(超级油船)


,大于


10


万吨但小于


20


万 吨的油船属于


LCC




20


万吨至


40


万吨的是< /p>


VLCC



超过


40


万吨的是


ULCC



我们知道,



1956


年以 前还没有超过


5


万吨的油船,



60


年代初期也没有超过


10


万吨的任何船型。而现在关于这些名称的规律变得清晰了。


1968

< p>
年,第一艘超



30


万吨 的船建成。这些巨型船舶(一个甲板相当于


4


个足球场大)设计 并建造成为利润创造者,超长、超


宽、超深船型,每个航次以最小的消耗运输大量的原油 。这些超大油船很少配有超过一个的螺旋桨轴和舵。



3


它们的驾驶台距其船首将近


1/4


英里远( 约


400m



。其最高服务航速很低, 以至于从阿拉伯油港到欧洲目的


港的航程通常要两个月时间。



这些船属于排水型船,具有巨大的浮力支撑。当满载时其船体在水下有非常巨大的和不成 比例的(?)


体积。事实上,货物重量远远超过船本身的重量。一艘满载的


VLCC


的吃水或要求的水深在


50~60


英尺之间,


一艘


ULCC


大概要


80


英尺。这些船舶在排水型船舶中有专用的类型称为 深排水量船。



另外还有一类排水型船具有大的吃水。类似于前 面讨论过的原油船,但吃水还没有



超过它们。这类船


称为


SWATH


(小水线面双体船)

< p>
。简单地讲,这类极少见的船型设计成在中等程度海况中具有高速和稳定性的


上体(上部结构)


。它们的未来是有疑问的,但在水面以下提供大多数排水体积,通过 窄的立柱支撑水面以上


的船体或甲板的理论是完善的,通过上层平台而连接在一起的双船 体提供了必要的稳性。



排水型船中最值得关注的特殊应用是潜 艇,完全潜入到水中工作。潜艇的特性和它的各种工作状态,包


括静力的和水动力的,的 描述在后面章节中有全面介绍。这里有必要强调的是潜艇是一种特殊的排水型船,


应用了 阿基米德定律及其所有隐含的定理。



多体船



有一种常用的船型还没有提到 ,主要因为不能归到已介绍的任何一种船型中,但是都在一定程度上可以


归纳到它们之中 。这种船即所谓的多体船——双体船和三体船。它们是常见的排水型船,例如前面提到的


SWATH



或更常规的海洋考察船,要求有稳定的平台和保护 区域以便于向水中投放设备。还有前面提到的双体


气泡


(



)


船和高速滑行双体船。实际上,多体船是 一种由任何基本船型至特殊应用之间的改造船,以满足期


望的横稳性要求和大的内部工作 面积要求。




2.1


绘出已经介绍过的船体轮廓图(没有比例尺)以及与其物理支撑的关联。除了多体船依据不同用


途有不同的船速外,它们按速度从高向低排列。



2.3


其它指标




还有其它的指标可以证明船体设计的广阔的变化空间。它 们是在考虑到成本、任务、航速、续航力、有效


载荷(货物或武器容量)


、工作环境(稳性,生存性和港口要求)


、可靠性、外观、乘员舒适性与居住性 以及


政策因素之后进行取舍、平衡而得到的结果。在各种因素中相对重要的是穿的用途, 由商团、政府或购买船


舶的个人所决定。关于用途而作的有用的划分包括下面几种类型: 商船,军船和游艇。



商船



购买商船一般是用于赚取利润。先前讨论的货船的设计要满足最小的(或至少有竞争力的)所要求 的运


费率,涉及到指出船舶生命周期成本,包括购置成本,运行与维护成本以及出售的残 值。还要进行现金流分


析以明确船在投资回报率为多少。所有商船的新设计都必须与世界 上其它造船者的类似船进行经济上竞争。


所有商船应包括货船、客船、渔船、近岸供应船 和拖船。政府通过补贴来保护民族造船工业,防止外国竞争,


对购船者来讲可以将成本降 成,虽然实际建造成本比较高。因此,政策因素在商船设计与建造经济中起重要


作用。< /p>



外观、乘员舒适性和可靠性对豪华客船来说是必要的,而有效载 荷、续航力和在恶劣海况下生存能力是


渔船设计时要考虑的重要方向。近岸供应船关心运 送平台员工的或者应急服务的速度


(航速)


< br>而当钻管或钻


井泥为主要运输货物时,较低的航速也是可接受的。工作环境包括在 海上、港内和离岸停泊是的风和海浪条


件。因此,大吃水船不能工作于特定的海域。专门 用途的货物装卸机械,例如滚装船的卸货跳板,对于往返


于世界主要港口和欠发达国家的 港口之间船舶快速装卸时必要的。欠发达国家港口条件还迫使造船设计者应


考虑其它一些 货物转装卸中的限制。



军船和海岸警备船



军船一般按照战斗 性能或辅助装备而分类,尽管有些特殊用途的舰艇难以归类。对于大型战斗舰船,例


如航 母,导弹巡洋舰,驱逐舰和核潜艇,所有以前提到的因素均重要,因此,这类船造价非常高。它们的军

< p>
事任务是最重要的,而执行这些任务取决于航速、续航力(可能由海上补给船提供帮助)

< p>
、武器装载量以及在


恶劣海况中的操纵性和生存性。作战条件下的可靠性, 动力表现、对延长服役期限有影响的成员适居性,以


及成为主承包商和武备等系统重要分 包商的政策重要性,所有这些都必须考虑进去,因而军船的建造和运行


对纳税人来说是很 昂贵的。



军用辅助船在外观上与相关的商船更接近,但它们的 任务是为军船服务,要求兼备航速、续航力、规定


的有效载荷和在不良海况下补给操作能 力等性能。所以人们(造船者)希望军船造价要比商船的高。




4


海洋考察船、海岸警备船和破冰船在执行任务时,其续航力 、可靠性、在困难海况下操作能力以及适居


性方面都是重要的。由于小型船只有有限的燃 油舱容,因而需要在航速和续航力之间做好平衡。有两种常见


的发电设备用于提高航速和 续航力。


前面讨论的较高档的船艇一般牺牲有效载荷和续航能力来满足航速要求。



游艇



游艇包括电 力驱动和风帆推进的,尺寸和形状变化很大以满足私人要求和风格。经济上的定位基于那些


潜在的消费者所能负担起或认为他能负担起的考虑。外观、航速、乘员舒适性和适居性以及稳性是设计者要


考虑的重要指标,以满足游艇的功能,使船主业余时间娱乐活动能很好地展开。



第三课



< p>
在仔细研究造船工程各种分支之前,定义一些术语是重要的,一便后面章节学习中使用。这一章的目 的是


解释这些术语,并让读者熟悉他们。首先,应考虑测量船舶尺寸的尺度,它们就是“ 主尺度”


。正像任何固体


一样,船舶要求三维尺度来定义她的尺 度,包括船长、船宽和船深。这些将依次讨论。



3.1


主尺度



船长



定义船长有多种方法,首先考虑 垂线间长。垂线间长是指从尾垂线沿夏季载重水线量至首垂线的距离。尾


垂线取自舵柱的 后缘(如果存在舵柱)


,首垂线为自首柱和夏季水线交点面作的铅垂线。如果船舶未设舵 柱,


那么尾垂线则取自舵杆中心线。垂线间长如图


3.1


所示。



垂线间长(


LBP


)用于计算,将在后面看到但从图


3.1


中可以明显看出它不代表船的最大长度。在多种场


合,例如船舶靠泊时,了解船 舶最大长度为多少是必要的。这个长度称为“总长”


,定义为从最后端量至最前


端。这一点可以再图


3.1


中清楚地看出。对大 多数船来讲,总长要比垂线间长大出许多。包括尾部和首部外


展的部分。现代传播具有大 型球鼻首的最前端。



第三种常用的船长,特别是在研究船舶阻 力时用的是水线长(


LWL



.


水线长是自水线至船尾交点量至水


线与首柱交点的长度。这个长度对于 某艘船不是固定不变的,而是取决于船舶当时的水线位置以及船舶纵倾


情况。该长度在图


3.1


也标出了。



船宽



垂线间长的中点称为船中。船舶 通常在该点处最宽。船宽就在该点处测量。最常用的船宽称为“型宽”



它可以简单定义为在最大船宽处自一舷侧板内表面量至另一舷侧板内表面的水平距离。

< br>


就像垂线间长的情况一样,型宽也不是最大宽度,所以要求定义最大的船宽“最 大船宽”


(见图


3.2



。对


很多船来说,最大船宽是型宽加上每一舷舷侧板的厚度。在铆接船时代, 船壳列板式搭接的,最大船宽等于


型宽加上


4

< br>倍的船壳板厚度。但在现代焊接船舶,额外的宽度只有


2


个外板厚度。



在某些船上,最大宽度可能比型宽大出很多,因 为船舷外有永久性突出物时,最大宽度是两舷最外点之


间的距离。这个距离可能包括外伸 的甲板,此种情况在客船上有时可见到,以增加额外的甲板面积。有的船


经常靠自身动力 进出港,故设有护舷以使靠码头保护船舷。



船深





3


种尺度是船深,沿着船长方向是变化的,但通常在船中处测量 。该船深即“型深”


,是自船中舷侧


甲板下表面量至基线的距离 ,如图


3.2



a

)所示有时“上甲板型深”和“二甲板型深“等。如果没有特别指


明哪层甲板,则是 指量至最上层连续甲板。在一些现代船上,设置圆形舷边,如图


3.2

< br>(


b


)所示在这种情况


下,型深 是自甲板线沿长线与船舷型线延长线的交点量起。



3.3


其它尺度




三个主尺度给出了船舶尺寸的一般概念。此外还有一些其它尺度需要考虑,在两艘船具有相同的船长、< /p>


船宽和船深的情况下,它们可能是不同。当中比较重要现在给出定义。


舷弧



从舷侧甲板上一点量至基 线平行的且与船中甲板线相切的那条直线的距离称为舷弧。


在船厂方向上不同位


置处的舷弧是不同的。通常在首尾两端为最大。现代船舶舷侧甲板线形状是变化的:可能在船中两 舷某一范


围内是平的,舷弧为


0


,而向 首尾两端竖直线上升。另一方向可能在整个甲板上都没有舷弧,甲板边线在整


个船长上都 与基线平行。较老式船舶上,甲板线在测视图上是抛物线形状。在首尾垂线处的舷弧值在图


3.1


中有标注。所谓标注舷弧由下面公式计算:



首舷弧


=0.2L+20 L-

单位:



feet


)英尺




5


尾舷弧


=0.1L+10


舷弧单位:英寸(


inch




这两个公式换成米制,则为:



首舷弧 (


cm



=1.666L+50.8 L-


单位:米



尾舷弧(


cm



=0.833L+25.4


可以看出在这些标准公式中首舷弧是尾舷弧的


2


倍。在 某些情况下,舷弧与这些标准公式值有很大差异,


有时首舷弧增加而尾舷弧在减小。偶尔 还出现上甲板最低点位于船中之后一段距离的情况。有时还在抛物线


舷弧上出现(阶梯状 )变化情况。舷弧值特别是首舷弧增加甲板在水面上的高度(称为平台高度)


,此举可以


使航行于风流中的传播减少甲板上浪。在一些现代船舶上不采用舷弧结构,其原因是从耐 波性角度看首部甲


板距水面如此之高所以首舷弧没有必要了。



取消了舷弧的船舶更容易建造了。但从另一方面看船的外观没有以前的漂亮了

< p>


梁拱



梁拱或甲板圆弧 的定义式甲板中心线距两舷甲板与舷侧交点连线的高度,如图


3.3


a


)所示。梁拱曲线是


抛物线,


但目前多数是直线梁拱也就是没有梁拱。


从排水角度讲梁拱主要 用于露天甲板。


但这一点并很重要,


因为船舶在静止时很少是直 立的。


通常,


如果船舶露天甲板设梁拱,


那么下层甲板特别是客船的根本无梁拱,


因为平甲板有利于客船布置。



梁拱通常利于船的型宽来表示它的大小。标准梁拱取型宽的

< br>1/50.


甲板梁拱想船舶首尾端逐渐减少,因为


甲板宽 度在减少。



舭部半径



船中横剖面轮廓如图


3.3



a


)所示。在许多“全“货船上。其横面是垂直的矩型在底角部以圆弧过渡。剖


面的这一部分称为”舭部“其形状为圆弧形。构成舭部的圆弧的半径称为“舭部半径”


。有些设计人员喜欢将


该处做成曲线面不是圆弧。此曲线具有曲率半径,


并且当曲线接近要连接的平直部分时,


曲率半径是增大的。



底部升高



船中 处的船底通常是平的但不必要是水平的。如果平坦船底线向舷外连续延伸,它将与船宽型线相交,如



3.2



a


)所示。该交点在基线以上的高度称为“底部升高”



底部升高主要取决于船体型线。


对于丰满船型例如货船,


底部 升高可能可能仅仅有几厘米。


或者根本没有。


对于瘦型船,将采 用较大的底部升高,并且有较大的舭部半径



平板龙骨



在铆接船时代,

< p>
“平板龙骨”或是“平底”是很普通的构件。如果没有底部升高,那么从船底中心线至舭

< p>
部圆弧起点处的船底是平的。如果有底部升高,那么船底线与基线相交与船底中心线两侧一段距离的 某一点


上,


是司空见惯的,


因而船底中 心线上的一小部分船底是平坦的,


如图


3.3

< br>(


a



所示。

< br>这就是熟知的


“平底”



它的作 用在与平板龙骨与中底桁可以垂直连接,而不必对连接角钢进行倒边



舷侧内倾



船舶横剖面还有一个特点在 一段时期内相当常见,而现在几乎完全消失了此即所谓的舷侧内倾。它是船舷


从型宽线向 内缩进的距离,如图


3.3



b


)舷侧内倾在帆船上很常见,在二战前的商船上也经常出现。现代船


舶 已不在采用这一特征,因为取消它使建造容易且它的也是有疑问的。



首柱倾斜



在采用值的型材首柱或钢板 首柱的船上,首柱自铅垂线向前倾斜称为首柱倾斜。它既可以由倾斜角角度来


定义,也可 以由首柱与基线交点至首垂线的距离来定义。当船舶首柱是弯曲特别是具有球鼻首时,首柱倾斜

< br>不易定义,所以有必要再不同水线上通过一些列坐标值来定义。



在直首柱情况下,首柱线通常与基线以圆弧连接有时以其他形式曲线连接,需要用一些坐标值来定义其形




吃水和纵倾



船舶飘浮时的吃水简单地 讲是指船底到水线的距离。如果水线与基线平行,船舶就称为平吃水;如果水线


不平行于 基线,那么船舶就称为纵倾。如果船舶尾吃水大于船首吃水,那么该船尾为倾。反过来,首吃水大


于尾吃水,则为首倾。吃水可以用两种方式表示:或者用型吃水表示,即基线之水线的距离;或者用最大 吃


水表示,即船底缘至水线的距离。在现代焊接商船上,这两种吃水的差别仅仅为船底板 的厚度,而在一些特


定类型船上,采用棒状龙骨,那么最大吃水要从它的下边缘量起,所 以要比型吃水大


15~23cm



6~ 9


英寸)




6


这对了解船舶吃水或船舶入水多深是重要的。因此,吃水值 应当容易获取。水尺刻在船首和船尾。这些数字


给出了至船底的距离在采用英制单位时, 字高为


6


英寸,字间距也是


6


英寸(一个数字的顶边缘与相邻另一


个数字的底边缘的距离)

< p>
。当水位在某个数字的字脚时,那么那个数字就代表吃水值(单位为英尺)


。如果采


用米制,那么字高为


10cm


,子的间距为


10cm



< p>
在许多大型船上,即使在静水中。其结构在纵剖面上也是弯曲的,结果基线或龙骨未能保持直线。那 么船


舶漂浮时的平均吃水不能简单地用首吃水加尾吃水再除以


2


来获得。为了弄清楚船舶中拱或中垂为多少,有


一套水尺刻在船 中,因而尾吃水,中吃水和首吃水分别为


da,d0



df


,那么



中拱或中 垂


=



da+df


/2-d0


在使用船中吃水时,有必要在左右两舷分别 读取吃水然后在取平均值,因为船舶可能会有横倾。



船舶首吃 水与尾吃水的差值称为纵倾,


因而纵倾


T=da-df


正如前面所述的那样船舶纵倾要根据首吃水和尾


吃水哪个大而称之为首 吃水或尾吃水。对于船舶的给定载重量,当船舶平均吃水时,其吃水值是最小的。这


一点 对于船舶进入有限水深区域或进入干船坞时是非常重要的。通常,船舶设计成满载时式平吃水。如果无

< p>
法做到那么一般式有少许的尾倾。首倾是不希望出现的应当避免,因为它将减少首部平台高度,并使 大风流


中航行上浪增加。



干舷



干舷可以定义为传播在水面以上 的投影高度或者从甲板至水线的距离。


例如露天甲板的干舷在船长方向上


各不相同,原因是加班舷弧的存在,也受纵情的影响,以及其他原因。通常干舷在船中处最小,向首端增 大。



干舷对船舶适航性有重要影响。干舷越大则水线以上体积 就越大。该体积提供了储备浮力当船舶在波浪中


航行时帮助船舶漂浮,船舶受损时水线以 上体积还帮助船舶保持漂浮性。后面还会看到干舷对船舶稳性也有


重要影响。在国际载重 线合约中对船舶最小干舷作了规定。



第四课



基本几何概念



典型船舶的主要部分极 其术语如图


4.1


所示。


首先,


因为上层建筑和甲板室


(对船舶性能来说)


影 响很小,


故忽略不计船体当成各个方向都是曲线的中空物体,上层覆盖的是水密甲板。大 多数船只有一个对称面,称


为中线面,作为船舶的主要参考面。船体形状被该平面切开后 就是纵剖面或总剖图。设计水线面是垂直于中


线面的平面,去做水平或近于水平的参考面 。它可以也可能不平行于龙骨。同时垂直中线面和设计水线面的


平面称为横剖面,通常它 关于中线对称与中线面垂直并与设计水线面平行的称为水线面,它还可能位于水中


也可能 不是,通常是关于纵中线对称的,水线面不必平行于龙骨。因此,通过相互垂直平面的剖切,船体曲


面形状就很好地展示给我们。图


4.2


给出了这些平 面。



一个放在另一顶部的横剖面形成横剖面图,因为剖面是左 右对称的,所以按照常规只显示半个剖面:船首


部分的半剖面是放在中心线右边船尾部分 的班剖面是放在中心线的左边,一个放在另一上边的



半宽水线 面形成了半宽水线图。纵剖面图、横剖面图和办款图放在一起就成为型线图或剖面图。三个相关

< br>的要素是清晰的(见图


4.3




如果水线面和横剖面均为等间距是方便的需要基准点来开始排序。


船舶设计水线面称为载重水线面



Lwp



或者是设计水线面。其它用于表示船体形状的水线面等 间距地给在它的上边或下边。在靠近龙骨的地方是不


均匀以便更好的表示形状

< p>


船舶前端的参考点是满载水线面与首柱轮廓线的交点。经过改点垂直于满 载水线面的直线称为首垂线



FP


)< /p>



如果在整个船舶寿命期间,


垂线是精确 的和固定的,


它包含水下的大部分以及它们之间没有严重的不


连 续,那么垂线在什么位置是没有关系的。尾垂线通常取在舵杆中心线或满载水线与方尾轮廓线的交点处。


在交点处船体形状尖陡,那么通常最好取在间断点的后面,或者取在船体形状间断点的附近。这两 个灵便的


参考线之间的距离称为垂线间长(


LBP



LPP



.


另外两个长度不需要进一步解释是总长和水线线长



两条垂线间的距离被分成方便数目的等距离,通常是


20


个,以 给出包括首垂线和尾垂线一共


21


个等间距

坐标(站位)


。当然,这些站位是横剖面在纵剖面上或半宽线上的投影,并在横剖面 图上有半宽形状。这些站


位还能定义任何给于不规则形状的等间距参考线。在某一站位从 船体中心线量到半宽处的距离称为型值。这


个距离将在从不同方向看去的横剖面图上再次 出现,所有水线面的全部这样恶距离和所有的站位就形成表示


船体形状的型值表,由型值 表又能绘制船体型线图,简单地型值表用于计算船型的几何特性。


还需要一个关于船长中点的参考面,自然地,就选取为垂线间长中点处的横剖面,它称为船舯。船体的这


个横剖面称为中横剖面。它可能不是最大的横剖面,不比它所在的垂线中点位置有更大的意义 ,它的位置通



7


常用


表示



造 船理论界感兴趣的船型、型线和型值表是那些在水面以下的部分,称为排水型线,站位,型值等。除非

< p>
特别说明,本书通常指的是排水尺度。造船者感兴趣的肋骨型线,由于外板厚度,进一步讲,根据造 船建造


方法不同,它与排水型线是不同的。这些称为型尺度。排水尺度与其类似但差别在 外板厚度。



型吃水是在船中横剖面上量取得垂直距离船中吃水 总是平均吃水,除非平均吃水时水尺上直接读取的。



型深是横 剖面内从平板龙骨上边缘量到船舷甲板下边缘的垂直距离,


如果没有指明,


它是在船中处量取的。



干舷是在船舷处型深与型吃 水的差值,它是在横剖面内量取的,从水线至舷侧甲板上边缘的垂直距离。


< p>
最大型宽是指任何结构剖面的最大水平宽度。术语


breadth



beam


是一个含义。



还有一些表示精确的几何概念在定义船体形状时有用的。底部升高是指某点在龙骨以 上的距离。该点式船


中横剖面上船底切线与最大船宽线的交点,见图

4.6


舷侧内倾是指甲板边缘处的舷侧向船中面方向缩进的距


离。与之相反的称为外飘见图


4.6


甲板梁拱是甲板横向曲 线它通常是向上凸起的,一个抛物线形或圆形曲线,用


Y


英尺上 有


X


英寸高;来表


示(图


4.6




舷弧是甲板在侧 视图上偏离铅垂线的距离,例如烟囱、桅、首柱轮廓、上层建筑等(图


4.7

< p>
)还有一些专


用词汇用来表示船舶偏离平衡位置的角位移在横剖面内偏离铅 垂线的称为横倾。在纵中剖面内哦角位移称为


纵倾。水平面内船舶主航向的扰动角称为首 摇,注意这些都是角度而不是比率,将在后面章节中讨论



从型 值表可以得到两条面积曲线来定义船体形状,而不用距离来定义船体形状,这在后面将证明是有重要


意义的。在水平轴的每一站位上,将正比于每个面积的高度累加至载重水线面,得到的曲线称为面积曲 线。



4.8


给出了四坐标曲线的例子 。在


4


号站的面积曲线高度代表


4


号站剖面的面积。在


5


号站的高度正比于< /p>


5


号站剖面积。余此类推。第


2


种面积曲线通过计算每一站位剖面面积而得到。图


4.8


再次举了


4


坐标的例


子。从垂 直轴画出一段距离,代表水线以下剖面面积,由此形成的曲线称为邦戎曲线,在载重水线处,该距


离正比于该水线下的剖面面积,余此类推很显然,每一剖面上均给出邦戎曲线。



排水体积


?


是船舶排开的全部流体体积 可以想象流体是蜡,


船舶从蜡中移开,


船体留下的挖槽的体积就 是


它,为了方便计算,可由主船体体积加上附体如龙骨、尾垂线以后部分,舵,舭龙骨、 螺旋桨等体积,减去


凹陷或其它孔洞体积。


< br>最后在定义船体几何形状时,还有一些船型系数来表示船体丰满度或瘦削程度,后面将证明它所时有重要< /p>


价值。



水线面系数

CWP


是水线面积与其外切长方形型面积的比值。它的变化范围是从


0.70~0.90.


等于


0.70

< br>的船


首尾端比较瘦,而等于


0. 90


的船舶平行肿体较长。



C


wp


A


W


?


L


wl


*


B

< p>


中横剖面系数


C


M


是中横剖面面积与一边长分别等于吃水和船中最大船宽的长方形的面积的比值。除了快


艇,一般船舶的该系数超过


0.85


C


M


?


A


M



B


*


T


方形系数


C


B


是排水体积与 一个宽度等于船宽。高度等于平均吃水,长度等于垂线间长的长方体体积之比



C


B


?


?



B


*


T

< br>*


L


PP


对于大型油船,方形系 数的平均值大约为


0.88


;对于航空母舰大约


0.60


,对于小艇大约


0.50

< br>纵向菱形系数


C


P


是排水体积与 一个陵柱体体积之比,该陵柱体的长度等于垂线间长,断面面积等于船中



8


横剖面面积,一般它的值超过


0.55


C


P


?


?



A


M


*


L


PP


垂向棱形系数


C


VP


是排水体积与棱柱体体积之比,该棱柱体的长度等于吃水,断面面积等于水线面面 积



C


VP


?


?



A


W


*


T


在暂时离开这些系数之前,应当注意到 上述定义使用了排水量而设用型尺度,因为通常在最初的设计阶段


才关心这些系数。在这 方面的实际将发生很大变化。在差别是重要之处,例如依据劳埃德船级社而进行的油


船结 构设计,在应用中应当仔细的检查其定义还应该注意各种系数值取决于采用的垂线的位置。



第五课



船型与船型系数



5.1


前言



船舶外表面是一个在两个方向上 具有曲度的固体表面,


表示这个表面的曲线一般不能用数学表达式绘出,


尽管很长时间以来人们一直企图用数学来表达它。


因此,


很有必要通过尽可能详细的曲线图来描绘船体表面。


定义船型的图称为型线图。型线图 包括三张图来表示三组剖面图。这三组剖面图是由三个相互垂直的平面与


船体外型相交而 得到的。



首先考虑垂直于船纵中线的一组平面。假想这些平面 在船长的不同展位上与船体为表面相交。因此得到


的剖面称为横剖面,并由横剖面图表示 ,如图


5.1


所示。在绘制横剖面图时,只绘出半个剖面,因为 船体是


左右对称的。船中以后的剖面绘在中心的一边,船中之前的剖面绘在中心线的另一 边。通常将垂线间长分为


若干个等间距分段(通常为


10


段)


,并绘出每一个分段的剖面。早首尾部由于型线变化比较快因此要 增加一


些剖面。在商船实践中,这些剖面从为垂线开始向首垂线编号。于是尾垂线是


0


号站,首垂线是


10

号站,如


果船舶分为


10


个分段。 在首尾的分段通常加密划分,因此剖面编号为


1/2



3/2



17/2


,< /p>


19/2


。有时使用


20


个分段,在每一端大概要加分


2


段,但通常

< p>
10


个分段已有足够精度来描绘船体形状。



现在假设有一些列平面与基平面平行,


并考虑每个平面距基平面的不 同距离。


这些平面与



船体外表相交< /p>


而得到的剖面称为水线。这些水线在图


5.1

绘出,就像横剖面那样,水线图也是只绘一半。它们通常有


1M


间距,但在船底附件采用更加小的间距,因为此处船体外形变化快,在半宽图中还 包括船舶最上层甲板轮廓


线。



第三组 剖面由一些列平行于船舶纵中面的平面与船体表面相交而得到。


这些剖面的视图称为纵剖 面图


(见



5.1



并将传中以后的称为后体纵剖线,

讲船中以前的称为前体纵剖线。


或者有时就简单称为



buttock




与水线一样。纵剖线间距


1M


。在纵剖面图上绘有船舶中心线 的轮廓,并认为是与船舶中心线为


0


距离的纵剖


线。



上面讨论的三组剖面图显然不是彼此相互独立的 ,在此意义上,一个面的变化会影响到另外两个面,因


此,如果横剖面的形状改变,那么 将影响水线和纵剖线。在设计船舶外形时,三组曲线光顺是非常重要的,


并且在光顺过程 中它们相互依赖变的重要。搞出一条光顺曲线是令人怀疑的,但以前光顺国产很大程度上是


通过目测完成的。现在型线图通过数学手段来光顺,大多数是用计算机来完成的。光顺国产进行时,船体型


线设计通常从近似的横剖面开始。


当设计者有了横剖面图时,


他将为水线面量取型值并在半宽图上画出水线。


这意谓着通过型值画出 最可能的曲线。这一工作借助于木质或塑料型条来完成。如果通过横剖面图量取的所


有点 还不能绘出水线,那么就从水线上量取新的型值并重新绘制横剖面图。这个过程不断地重复直到水线和

< p>
横剖线达到一致。于是可能去绘制纵剖线。为了保证纵剖线光顺,还有必要调整横剖面与水线的形状 。加精


确地船型光顺,


这项工作由船厂实尺度放样来完成。


其程序是有绘图极爱你过光顺后的型线型值送到放样间,


然后在放样 间的放样台上进行实尺度展开。船长是采用缩尺比的,但水线和横剖面宽度和纵剖线高度都是以

< br>全尺度绘出。在放样间内采用同样的光顺过程。光顺时采用断面的大约为


25mm 2


的木压条,由钢钉钉在放样


台上为了节约空间,水线和纵剖线 在首尾部分均在长度方向重叠,这种光顺形式能生成具有良好精度的横剖


面,水线和纵剖 线。通过全尺度光顺,重新量取型值并返回到绘图室,作为船舶下一步计算的基础,这一点


将在后面看到。




9

< p>
最近开始采用


1/10


比例进行放样,

< p>
可以再绘图室内完成,


有取代实尺放样的趋势,


已 有多种方法用于船


型数学光顺,并与生产过程结合起来,然而这一主题的讨论,不是本书 的范围。



画在型线图上表示船体形状的曲线称为“型线”


,用来描绘结构外板的内表面。在全焊接船上,船体外表


面比型线要 多一个外板的厚度。在采用铆接的船上外板是一块搭一块的。这种情况下,船体外表面就比型线

< br>增加了两块外板的厚度。


实际上外表面可能比型线增加不止一个或两个外板厚度,


在结构弯曲度很大的地方,


例如在船首尾端或在船舭部之下。< /p>



在多螺旋桨商船上,通常要对侧轴进行包裹,称为“轴包套”< /p>


。该结构包括外板,加强材,从桨轴从船体


伸出那点起,一直延伸 到一个称作“轴支架”的地方。轴包套通常单独光顺,然后装到船体上,轴包套以附


体处 理。



在很多船体上,从船中两舷处看,横剖面形状没有明显变 化。这一部分称为“平行舯体”


。在丰满船型上


它有很大一个范 围,而在消瘦型快速船上,可能根本就存在。



在平行舯体之前 ,船体横剖面想船首逐渐减小,同样在平行舯体之后,其向船尾也逐渐减小,这两部分


分 别称为“进流段”和“去流段”


,而连接于这两部分与平行舯体的点分别称为“前肩”和 “后肩”




第六课:船级社



6.1


前言



对船舶设计、建造和安全有重大影响的两个组织是船级社和政府管理机构。前者具有相当长的历史,已经


通过规范建立了建造标准,这些规范在保证船舶安全方面做了大量的工作,并没有强迫船东去按照 某一船级


社的规范去建造他自己的船舶,


但可以发现,


大多数船都是这样的,


船级定义为


“按价值高低 而划分的等级”



这在转播分级的早期确实是这样的。他代表了 船东、货主和保险商的利益,以便某船合理的保险金。船级的


起源与名为劳埃德船级社的 公司有关,它是最早的船级社。



政府管理机构关心船舶的安全 ,以及在船上工作的所有人的利益。在英国,关注此事的当局是贸易部(以


前是贸易厅)


。只要船东关心的事情,它们都制订强制性规则以保证。如果一艘船不满足当局颁布的标 准,那


么将被禁止航行。



船级社和政 府管理机构的工作在一定程度上是重叠的。


前者的地位通常是政府授予给他们的,


例如,


船级


社非常关注船舶机构强度,因此, 如果船舶是按照船级社规范建造的,那么政府机构就认可船舶强度是足够


的。

< p>


6.2


劳埃德船级社



劳埃德最初采用的分级系院是以


A


、< /p>


E



I



O



U


作为记号来表 示船体质量,又以


G



M



B


(好、中、差)


来表示 船舶设备状况


(如锚、


缆索等)



随着时间的推移,


人们就想建立一套统一的建造标准。


这就是


100A1



其中“


100A


”表示船舶体是按照船级社规范的最高标准建造的,< /p>



1


”表示设备,此外,还可以发现在< /p>


100A1


前有一个十字符号,


因而船级 变为


+100A1.


十字符号表示船舶是在船级社验船师监督下 建造的。


劳埃德船级社


是在船舶机械推进方式之前就进入船舶领 域了。现在,与船体检验一样,机械检验也是常规的项目,所以符


LMC


(劳埃德机械证书)在入级时可以看到。



因为劳氏规范覆盖了多种船舶类型,


所以在入级符号后面要指示其船舶类 型。


那些船级如


100A1


油船、


1001


液化气船、


100A1

< p>
矿砂船等,在入级证书中可以见到。



回顾早期船 舶分级情况,实践中依据船龄和建造地来分级。在北英格兰建造的与在南部的只给较低的入级。

< br>船东对此做法很不满意。在


19


世纪早期,他们颁布自己 的登记规则(绿皮书)


,实际上与劳埃德船级社在竞


争。然而, 最终很明显,这两个组织不能独立地生存(所以在


1834


年合 并)


。从那时起,劳埃德船级社,正


像今天所知道的,真正地开 始。该船级社不受政府控制,由一委员会运行。委员会由船运业的成员组成,代


表行业的 利益。



船级社每年出版一次船名录,


记录了总吨位在


100


吨及以上的船舶的参数,


不管该船是否入劳氏船级。此


外还按季节出版冠以全世界造船业务的统计结果。



6.3


劳氏船级社业务




船舶的发展,船级社处理其他事务变得很必要。已经包括机 器的检验。船级社处理的其他问题包括特种船


例如油船、液化气船、挖泥船、自卸驳船等 。泵、管路、防火、探火、和灭火设备、锅炉和其他压力容器,


电气设备,货物冷藏装置 ,以及建造材料。




随着时间的推 移和船舶技术的发展,船级社出版的规范,最初非常简单,而现在变得越来越复杂,甚至在



10

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