哈工程翻译协会简介

第一篇：哈工程翻译协会简介

翻译协会

哈尔滨工程大学翻译协会成立于2010年9月，隶属于哈尔滨工程大学外语系，是外语系英才基地所辖的四大社团之一。哈尔滨工程大学翻译协会以提高哈尔滨工程大学广大学生翻译能力以及培养广大学生的翻译兴趣为宗旨，通过讲座培训、经验交流、比赛活动等实现这些目标。

哈尔滨工程大学翻译协会现有主席一名，副主席两名，下设宣传部、实践部、翻译部以及办公室，各部由部长一名及几名副部组成，现有70名会员，遍及学校各系。现在翻译协会主席是吴伊帆同学，他是多次国内翻译大赛的获奖者，包括“中译杯”东北地区黑龙江赛区口译大赛一等奖等。翻译协会的指导老师分别指导笔译与口译两部分，口译指导老师组长由暴力颖教授、博士担任，笔译指导老师组长由毛延生副教授、博士担任。通过这些名师的有力指导和英才基地的大力支持，翻译协会的培训活动、比赛交流等的质量得到保证，在广大学生中的影响也越来越大。

翻译协会以翻译为特色，经常邀请翻译的教授名家等为广大学生作一些关于翻译（口笔译）的讲座培训，比如关于口译的认识及学习方法，笔译的精髓以及提升的意见。特别是广大学生感兴趣的关于人事部组织的二、三级的口、笔译考试，翻译协会通过这些培训讲座，不仅让广大学生领略翻译的无穷魅力，而且真真切切地提升他们的翻译水平和激发他们的翻译热情。

翻译协会还时常组织各种经验交流会，主要由一些优秀学生介绍他们的翻译学习，包括方法、建议等，在交流会上，所有在场人员都可以参与互动，提出自己关于翻译的想法，发现问题，解决问题。在这些交流会中，广大学生彼此之间拉近了距离，共同分享关于翻译的真谛。

翻译协会还举办、承办一些国内大型的翻译比赛。例如，关于口译的“中译杯”哈尔滨

工程大学选拔赛，“海峡两岸”口译比赛等。翻译协会积极参与这些比赛的组织工作，大力宣传好这些比赛，并做好这些比赛的相关工作，争取每次比赛都能够办得更好。

翻译协会在英才基地的领导和大力支持下，全心全力为广大学生服务。翻译协会的宗旨和奋斗目标是提升每一位工程学子的翻译水平，为哈尔滨工程大学建设成为高水平的研究型大学贡献出一份力量！

第二篇：哈工程应用心理学简介

哈尔滨工程大学是原哈军工船舶学院为基础建立起来的，学校的历史悠久，大家有兴趣可以上网查一查。这个学校是211院校，有着老军工严谨的作风，心理学专业学习两年，还是比较划算的。应用心理学总共三个方向：人力资源管理、心理健康教育、心理咨询与测量。

就业情况还是相当不错的，09届毕业生三个师兄一起考上了重庆市的公务员，女生大部分进了高校和企业人力资源部门。东北师大刘晓明教授上课时跟我们讲就业情况比东北师大要强。反正就连我们的老师们也奇怪为什么就业情况一直这么乐观。

师资情况是相当的强大了，学弟学妹来了就知道了。我们这届总共招了19名学生（含两名单位委培生），光导师就有14位。学科带头人是金宏章院长，他在国内学术届的人脉非常广，大家可以在网上搜一下他的催眠课程，那是很牛呀，他是国内非常低调的一位老师，绝对的实力派。还有来自台湾政治大学的钟思嘉教授，这位老师是我们学校的首席专家，他的生涯咨询课大家来到哈工程一定要听一听，会有很多启发。钟教授是最早来大陆交流讲学的台湾专家，在两岸三地学术界具有相当的影响。还有来自东北师大的应用心理学学科带头人刘晓明教授，大家感兴趣的可以上

网查查，我在这就不多介绍了。

大家最关心的就是初试分数线的高低，2011年进入复试的分数线就是298分，只要过了B类地区的分数线应该就可以准备复试了。初试分数线哈工程并没有大家想的分数那么高。

大家来到哈工程复试一定要准备好英语，英语面试首先做自我介绍，然后放一段英语新闻，再提几个问题。然后是专业课笔试考咨询和测量，我们这年考的题目都是论述题，所以大家过了分数线一定要好好看书。最后是面试，老师和我们这一届复试前就强调了一个学术潜力问题。我的理解就是本专业优先，其次是专业相近和跨专业考高分数的录取原则，面试就是一个过场，关键是对自身优势劣势的权衡。我们复试还是比较惨烈的，25个进入复试，最后只剩下15个人。

下面集中回答大家一些关于哈工程导师研究方向的问题：

1金宏章 教授 心理健康教育与心理咨询、催眠心理治疗、心理危机干预

2钟思嘉 教授 心理咨询理论与实务、咨询师的专业成长、亲子教育（台湾）3刘晓明 教授 心理健康教育、学校心理咨询 教育心理学（东北师大）4王丽荣 教授 心理教育、社会心理学、思想政治教育心理学（吉林大学）5张妍副教授 心理咨询与心理测量 职业健康心理学

6蔡颖副教授 压力及其应对 积极心理学

7丁昕讲师 职业健康心理学

8张琳琳 讲师 职业健康心理学

9孔德生 教授 心理咨询测量与诊断

10王玉珅 副教授 人力资源管理 职业生涯规划

11葛喜平副教授 心理咨询与心理健康教育

12汪明春 副教授

13林瑞卿 教授（台湾）

14祝卓宏 副研究员（中科院）

第三篇：工程制图协会简介

工程制图协会简介

“海南科技职业学院工程制图协会”是由院领导,学生自愿参与的学生群众组织。协会成立于2008年10月22日，面对新时期高校文化的创新，协会致力于提高学生综合素质，活跃校园的文化氛围。协会口号是：“工程制图 精益求精”。

工程制图协会是一个学术性的社团，它是围绕学院培养社会主义建设需要的合格人才为中心,以自我教育,自我管理,自我服务为方针,为社会培养“高水平,高质量,高水准”的制图人才为宗旨,为把海科院建设成为一流高科技人才的学府而不懈努力。协会旗下设有理事会、秘书处、纪检部、宣传部、财务部、外联部、组织部、软件部、学习部、辅导部。工程制图协会围绕制图知识普及的需要和按实际情况邀请教授和专业教师，为会员开设手工绘图、AutoCAD PRO/E等绘图课。协会成立了图委会，会定期安排辅导员给会员进行系统的讲解，每周辅导员深入到每个班级为会员辅导学习，并根据具体情况进行专门的讲解和剖析。创新与发展的理念让协会不断的壮大，协会于2008—2009与2010—2011获得 “优秀社团”的荣誉称号，并受院领导的一致好评。

作为一个学术性的组织我们一定会坚定我们的口号，将工程制图协会打造成一个品牌性的协会。

第四篇：哈行简介

——不断发展的哈尔滨银行

哈尔滨银行是一家新型的全国性股份制商业银行，成立于1997年2月，总部位于中国哈尔滨市，现设有天津、大连、成都、沈阳、双鸭山、鸡西、鹤岗、绥化8家分行及哈尔滨管理部，144个营业机构，并出资设立了甘肃会宁会师、黑龙江巴彦融兴、吉林榆树融兴、北京怀柔融兴、深圳宝安融兴村镇银行。截至2009年末，资产总额845亿元，存款总额750亿元，贷款总额430亿元，员工3579人，按照银监会最新的风险管理评级，哈尔滨银行达到二级标准，进入全国先进银行行列。

在各级党委、政府的领导下，在各级监管部门和各有关部门的支持下，我行不断强化内控机制，防范和化解经营风险，实施金融产品和管理创新，增加有效投放，稳健经营，规范发展，企业规模不断发展壮大，资产质量不断提高，经济效益不断增加，社会形象不断提升，已经由原来的城市信用社发展成为我省金融系统中发展速度快、盈利能力强、经济效益好、内控水平高、业务种类全、经营机制活、年轻而又充满生机与活力的一家现代化商业银行。

我行是全国第一家收购行政区域内城市信用社，设立县域分支机构的城市商业银行，并于2004年收购双鸭山城市信用社，在此基础上成立了全国城市商业银行的第一家异地分行——双鸭山分行，载入中国金融发展史册。2007年，经中国银监会批准，我行成立了大连分行，实现了跨省经营，是全国最早的实现更名和跨区域的城商行之一，走在全国前列。

我行基本形成了“立足龙江，面向东北，辐射全国”的机构布局，初具全国性股份制商业银行规模，为我行发展提供更广阔的空间。

·规范的公司治理

2003年以来，按照我国《商业银行法》、《公司法》以及监管部门有关要求，我行逐步建立起了

现代企业制度的基本架构，形成了股东大会、董事会、监事会、经营管理层各负其责、相互制约、相互

协调的法人治理结构。

·全面的基础管理

在推进我行加快发展、扩大经营规模、实现各项指标成倍翻番增长的同时，我行狠抓管理基础建设，使发展的基础更牢固更健康，逐步步入规范化、标准化、科学化发展的轨道。全面开展ISO9000认证工作，完善规章制度，建立了系统、全面的管理制度和操作规程，搭建了科学的管理框架。

聘请国际著名咨询公司德勤、安信永、新鸿基公司进行会计尽职调查、资产评估及引进战略投资者评估，提高了财务资产管理能力，实现与国际接轨，在全国城商行处于领先水平。

树立“科技兴行”理念，加大科技投入，进行网络环境、硬件更新、软件开发、异地冗灾建设，更新改造了核心业务系统，开发并升级了信贷管理、资金交易、资产管理、国际业务、网上银行、行政办公、人力资源、稽核管理等20个信息管理系统。其中微贷管理系统还获得自主知识产权，聘请国际著名咨询公司普华永道、毕博公司进行了IT信息安全评价和科技发展规划，引进科技人才，充实加强了科技队伍，科技支撑能力不断加强。

引入经济资本和经济增加值理念，构建以经济资本为核心的风险和效益约束机制，将信用风险、操作风险和资本性占用纳入绩效考核范围。建立了以经济增加值为核心的考核体系，以风险调整后的健康利润考核管辖行经营成果，建立了资本对风险的约束机制，强化了风险管理导向，使我行发展更加健康。为促进外埠分行、以及小额信贷等新兴业务的发展，完善了绩效考核体系和激励机制，提高了员工积极性和创造性。

·严密的风险控制

我行始终把风险防范放在首要位置，加强风险管理基础建设，创新手段和方法，采取多种措施强化风险管理，风险防范水平不断提高。加强流程管理，实施授信全过程流程化管理，将授信审查、审批、发放和贷后管理分离到不同部门管理，按业务操作流程实施全流程管理。在信贷管理上，建立“审贷分离、分级审查、集中审批、全面监督、差别授权、相互制约”的信贷管理模式。实行业务大集中管理模

式，将业务监督、结算、银企对账及财务核算集中到各个管理中心，提高了管理科学化、专业化程度和工作效率。

构建全员参与的风险防范网络，在全行范围内开展了内控风险“定点清除”工作。加强了稽核组织体系建设，实行了稽核员派驻制，建立健全了我行稽核管理体制。加强业务操作风险控制，先后两次出台了30余条加强业务操作风险意见。完善了风险管理体制，成立风险管理委员会、风险管理部、授信审批部，实现了审贷分离。加强信贷管理，对贷款实行五级分类，规范了五级分类流程。

加强贷款发放监督，把贷款发放纳入监控中心实施监控，严格审查信贷档案，有效规避了信贷风险，及时堵塞了贷款发放过程中因手续不全而出现的漏洞。完善了信贷业务授权体系建设。对全行信贷业务进行等级评定，根据评级结果，结合信贷产品风险度，市场营销目标、客户需求特点，进行差别授权。推行问责制度。出台了专门认定信贷责任的办法。聘请国内知名会计师事务所，对我行内控体系进行全面的梳理和评价。

创新稽核方式，实行“整体移位”式稽核检查。加强安全防范工作，标本兼治、注重预防，全行上下联动，人防物防技防并举，创造了人人重视安全、时刻防范风险的良好氛围，全面提升了安全防范水平和能力，我行连续5年实现平安年，受到监管部门的好评和高度评价，并在同业推广。

·突出的业务特色

自2004年起，我行大力实施中小战略，把资产业务重点转移到发展中小企业信贷业务上来，解决中小企业融资难题。

我行的小额贷款划分为四大板块，即小企业类贷款、农户类贷款、微小企业类贷款和个人消费类贷款。截至2009年末，我行小额贷款余额189.33亿元，占我行信贷资产总额的60%,贷款日均余额152.61亿元,占信贷总资产日均额的55%，收益占信贷资产总收益的60%，总体不良率控制在1%以内。几年来，累计投放小企业贷款961户29亿元，农户贷款69.6万户189.3亿元，微小企业贷款1.6万户27亿元，个人消费类贷款10万户53.27亿元。小额信贷从业人员达到693人，占我行信贷队伍人数的70%。目前，我行已经建立了覆盖城市和农村市场，产品系列化，服务专业化，经营规模化，形象品牌化，技术国际

化的小额信贷体系，形成了以哈尔滨为中心，向黑龙江省、东北地区和全国延伸的小额信贷发展格局。据亚洲开发银行统计，我行小额信贷规模已经位居世界前10位，走出了一条独具特色的小额信贷发展之路。

在开展小额信贷过程中，加强与法国沛丰、美国行动国际、孟加拉格莱珉银行等国际先进小额信贷组织交流与合作，推动小额信贷业务迈上了国际化发展平台，极大提升了我国小额信贷水平。

我行小额信贷工作引起了社会各界的关注。中央电视台《新闻联播》节目3次播发了我行开办小额信贷业务的经验，《新华内参》等多家媒体多次报道小额信贷工作情况，我行被国内媒体喻为“中国的尤努斯”，我行先后受邀参加“纽约微型国际投资论坛”、“日内瓦国际小额信贷论坛”和中央电视台“破解中小企业融资难题国际论坛”，并做主旨演讲。

2006—2007年，我行连续被评为全国银行业金融机构小企业贷款工作先进单位，自06年以来，我行还有多名客户和信贷员在国际小额信贷评选活动中获奖，如花旗微型创业奖、沛丰全球优秀微型企业家奖。“智赢”系列小额信贷产品荣获首届中国地方金融十佳特色产品奖。

·不断的业务创新

我行积极开拓市场，深化市场营销，不断进行业务创新，取得了显著成绩。创立哈邦德债券交易室，在全国债券市场独树一帜，交易量在全国5000多家金融机构中排名第12位，在城市商业银行中排名第2位，是东北三省拥有人总行公开一级交易商，shibor报价商，财政部、国开行、农发行债券承销、结算代理等资格最全的银行。

成立了黑龙江省第一家票据贴现市场，票据贴现量在哈尔滨市金融机构中排名第一位。

在东北地区率先开办国际业务，是东北三省第一家获得外汇经营权的城市商业银行。2009年7月，成立个人外汇业务中心，我行成为国内首家开通卢布存款业务的银行，2008—2009年卢布兑换量在全国排名第一位。

积极发展个人理财业务，打造“丁香花理财”品牌，深受广大客户好评，在国内权威报刊《金融时报》2008年发布的“国内外银行理财产品竞争力”综合排名中，我行名列第25位，在城商行中排名第5位。在由中国《银行家》主办的“2008年中国金融营销奖”评选中，“丁香花理财”产品荣获2008中国金融营销奖“金融产品十佳奖”。

我行积极争取市政府大项目，成功取得市财政国库集中支付业务、金保工程、金税工程、市政一卡通等项目，各项业务的市场占有率不断提高，在地方经济社会发展中起着越来越突出的作用。

·精干的员工队伍

我行坚持以“四个一批和两个人才库”建设为主线，抓好“四个计划”的实施，即“地平线计划”、“接班人计划”、“学院培养计划”，以及为适应我行未来发展需要的“职业经理人培养计划”，打造了一支高素质的员工队伍，整体素质在全国城商行中位居前列，特别是通过与国内外小额信贷组织的合作，培养了一只属于我行自己的小额信贷团队。

目前，我行已初步建立了一只近400人的小额信贷队伍，培养了5名研发型专家，20名管理专家，19名培训师，5名双语国际交流人才，搭建了我行小额信贷管理团队的框架，形成了农贷、微贷小额信贷专家团队。我行计划在未来3年内，建设一支800人左右的小额信贷队伍，其中农贷队伍达到500人以上，微贷骨干200人以上，小企业信贷人员50人以上，培养100名具有国际水平的小额信贷专家，把我行打造成为国内小额信贷人才的摇篮。

·先进的企业文化

我行高度重视企业文化的建设工作，打造独具特色的企业文化，规范了企业形象识别系统、企业理念系统、企业行为规范系统，建立了以“普惠金融、和谐共富”为理念的企业文化体系，形成了具有我行特色的风险文化、用人文化、授信文化、营销文化、小额信贷文化、网点建设文化，形成了比较完整的品牌传播体系。

·良好的企业形象

作为一家黑土地上成长起来的本土银行、家乡银行、市民银行，在取得良好经济效益的同时，我行

始终不忘一个企业的社会责任，把支持地方经济社会事业发展作为自己义不容辞的责任，用金融的雨露，滋润每一片渴望资金的土地。2006年，出资200万元赞助了第29届中国哈尔滨之夏音乐会。

出资100多万元，成立哈尔滨钱币博物馆，丰富了我行金融文化内涵；出资60万元，承办首届“发现哈尔滨”全国摄影大展；出资20多万元，成立我省抗联希望小学，弘扬了抗联革命精神；出资30万元成立弘毅助学基金，支持革命老区教育事业。出资600多万元，支持我市城市一卡通工程，为建设数字哈尔滨做出了积极贡献；2008年5月，向四川汶川地震灾区捐款159万元，表达了我行对灾区人民的一片深情。

我行先后被评为哈尔滨市第二十九届、三十届、三十一届劳模大会先进单位称号，第三十二届劳模大会模范单位称号，有三人次被评为全国劳动模范，获得全国“五一”劳动奖章。

董事长郭志文同志荣获2005全国城商行人物称号。2006年，我行被评为全国30家最具竞争力的金融机构。

·优质的文明服务

2005年，引进国内知名的服务咨询机构，对我行的服务状况进行评估，搭建了我行的服务管理架构，建立了服务总监、督察中心、督察代表和客户投诉代表四级服务质量管理监督体系；成立优质服务工作领导小组，专职从事服务管理工作；建立服务规范，编制服务案例1500个；出台了营业网点文明规范服务管理办法，统一了服务礼仪、文明用语；开展文明示范单位、十佳服务明星评选活动，在所辖130个营业网点评选出了38家示范单位；开展岗位练兵活动，提高了员工的服务技能。

优化网点布局，改造网点环境，投资8000多万元对网点进行标准化装修改造，改变了城信社时期的落后面貌，我行有两个营业网点被评为“全国文明规范服务示范单位”。

哈尔滨银行将秉承“普惠金融，和谐共富”的理念，坚持“立足龙江，支持中小，服务东北，面向全国”的发展定位，传承哈尔滨国际金融之都的历史文脉，努力建设“国内一流、国际知名小额信贷银行”，为社会进步做出更大贡献。

第五篇：哈工程《船舶工程专业英语》翻译(全)

注：红字部分表示翻译可能有问题，有些地方翻译有不 足之处，请谢谢大家指出。

第一章 船舶设计

第一课 介绍

翻译人员：

1.1 定义

‘基本设计’是专业术语，它决定船舶主要性能，影响船舶造价和功能。因 此，基本设计包括选择船型尺寸，船体形状，动力设备（数量和类型），初步布 置船体机械设备和主要结构。合适的选择方案能保证达到目标要求，比如良好的 耐波性和操纵性，预期航速，续航力，货舱舱容和总载重量。而且，包括校核使 之达到货物装卸能力要求，舱室要求，各项宾馆服务标准，分舱要求，干舷和吨 位丈量标准,所有这些都是盈利运输船舶，工业或服务系统用船，所必须考虑的 部分因素。

基本设计包括概念设计和初步设计，它决定了船舶主要性能，为价格初步估 计做了准备。在整个设计过程中，基本设计完成后，就要进行合同设计和详细设 计。正如合同设计这名暗示的那样，它为船厂投标和承接合同订单数准备合适的 合同计划和规范。完整的合同计划和规范内容很清晰且足够详细，以避免发生代 价高昂的偶发性事件，保护投标方免受模糊不清的描述要求的影响。详细设计是 进一步完善合同方案，它是船厂的责任。合同方案需要为实际船舶建造准备施工 图。

为了能够进行基本设计，每个人都必须了解整个设计流程。这中的四个步骤 用 Ecans 的 1959 年的设计螺旋循环方式图说明了，设计螺旋循环方式是一种含 盖从目标需求到详细设计的迭代过程，如图 1.1。下面将进一步详述这些步骤：

a.概念设计。概念设计是最开始的工作，是讲目标需求转换成造船工程参数。一般来说，它包含技术可行性研究，来决定目标船舶的基本参数。例如船厂，船 宽，船深，吃水，丰满度，动力能源设备，或一些代用特性，所有这些都是为了 满足达到设计航速，航区，货舱舱容和总载重量的要求。它包括空船重量的初步 估计，一般通过特性曲线，公式，或经验确定。在该阶段，备选设计一般由参数 研究法来分析，以确定最经济的设计方案或任何其他必须考虑的决定性因素。所 选择的概念设计用作今后获得建造费用的讨论文件，建造费用决定是否进展下一 阶段工作：初步设计。

b.初步设计.船舶初步设计进一步完善了影响船舶造价和性能的主要参数。这一阶段工作结束时，那些已确定的控制要素没有发生预期变化，例如船长，船 宽，额定功率，和总载重量。该阶段的完成为目标船舶提供了精确的界定，这将 满足目标需求；这为合同计划和规范的进一步展开提供了根据。

c.合同设计.合同设计阶段产生了一套图纸和规范，这是船厂合同文件的一 个不可或缺的部分。它包围着设计螺旋循环方式的一个或多个回路，进一步完善 了初步设计。这一阶段更加精确地描述了船舶的一些特征，例如，基于一组光滑 型线绘制而成的船型，基于模型测试得到的动力，操纵性和耐波性参数 FF0C 螺 旋桨数对船型的影响，结构构造，不同型号钢的使用，结构间距和类型。考虑到 船里面各种大型设备结构的位置和重量不同，合同设计特点中至关重要的就是估 计船舶重量和重心。这一阶段也确定了最终总布置。这就固定了总体积和货物区，机械设备区，贮存区，燃油舱，淡水舱，居住和功用空间，及它们之间相互关联 区，也包括与他们有关联的其它部分，比如货物装卸装备，机械零部件。相关规范描述了船体及舾装质量标准，没想机械设备的预期性能。也描述了 测试和试验，测试和试验应该顺利进行，以便该船能被完整交付。表 1.1 展示了大型船舶合同设计中制定出的一系列典型的计划。小型简单船 可能不需要精确定义中所列出的所有计划，但是那个目录的确表明了合同设计中 应考虑的细节层次。

d.详细设计.船舶设计的最终阶段是生产详细的施工图。这些图纸为船舶装 配工，焊接工，舾装工，金属工，机械卖主，管装工等提供安装建造说明。正因 如此，就没有将它们当做基本设计过程的一部分了。这一设计阶段考虑了一个特 别的要素，那就是至今为止设计的每一个阶段都是从一个工程组传至另一个工程 组。这一阶段，交替工作指的是从工程师到技术工人，也就是说，此时工程师的 产物不再被其他工程师解释，调整，修改。这个工程产物毫无保留解释最终预期 结果，并且能够被进行生产操作。

简言之，本章将基本设计视为全船设计流程的一部分。该流程从概念设计开 始，进行初步设计直到得到合理保证，即能足够可靠地确定主要特征参数以便能 1.2 一般方面

够让合同图纸和规范有序的进行。这个过程将为获得在预先裁定的价格范围内的 十九世纪六十年代末至七十年代见证了很大的发展，总的来看影响了基本设 船厂报价形成基础，该价格范围将影响高效船的必要性能参数。计问题。其中最明显的就是计算机的问世。计算机影响着基本设计的运作，其他 变化影响了构成基本设计的问题。例如，其中一个革命性的变化就是定期班轮航 运业中散装货物向集装箱化货物转变。其他类型船舶也考虑发生类似新变化。对 于油轮，大小急速增加；工业化国家对石油和其他原材料的需求急剧增加，这就 需要更大的油轮和散货船以可接受的消耗来满足经济发展的需求。

人类正逐渐转向海洋来寻求所有的主要能源；近海石油天然气钻探已从主要 坐落于墨西哥湾的浅海区的小型工业迅速发展到世界范围内严峻的深海海况下 的巨型工业（Durfee er al,1976）。这些变化已经引起了近海钻架/钻井船/钻井 设备的革新，以及承担这项挑战性事业的整个配套船队的改良。这包括交通船，近海补给船，高动力拖船，铺管驳船/船，等其他专业工艺。以后的变化不可预 知，然而其他的矿石将从海洋中勘探出来，因而需要为未知任务设计的新的船队，这是值得肯定的。

因此，基本船舶设计的难度就背离程度而言偏离了以前的做法。一些船舶运 营公司紧系于过去成功的设计，不允许船舶替换发展中任何偏离这些基线的情况 发生。如果预期的效果与现存的运作效果相同，那么可能就是一个好方法。结果，在这样的情况下，基本设计可能就局限于检查船舶尺度，动力和布置的细小变更。

例如，另一种特殊的全新远洋任务，液化天然气（LNG）远洋运输，当它首 次被提出时，使得设计师开始时无从着手，并通过反复辛苦的修改和完善得出的 粗略猜想结合合理的工程设计来继续。

表 1.1——合同设计中制作的典型计划 侧视图，总布置 纵剖面图，总布置 全部甲板和舱室的总布置 船员居住舱布置 补给舱布置 型线 舯横剖面 钢材尺寸图

机械装置布置——平面图 机械装置布置——侧视图 机械装置布置——横剖面图 主轴系的布置

动力照明系统——直线设计图 甲板剖面消防设计图 通风与空调敷设设计图 所有管系布置简图

热平衡和汽流设计图——常规动力正常运行状态下 电力载荷分析 舱容图 各船型曲线 可浸长度曲线 初倾和稳定性手册 课外阅读 1 破损稳定性初步计算

总则

课外阅读

反过来用现实角度进行总的比较和编目分类是必要的。根据支承力和使命的 共同标准来划分类型是非常好的做法，但是最终应该回答长期内相对重要的问题。这些分类的每一种类中有多少船能够达到经济支援和环境容量的要求？有 多少船能够完全进行过试验？他们的未来怎样？在这些问题适用于解决船舶设 计师遇到的难题地方，下面章节中已经做出努力，来为精确计算提供背景。当这本书中的技术介绍完全被理解后，就能更加详细地讨论这些比较因子。但是，必须强调，本书中的大部分内容将是讨论排水型船的物理性质，这仅是由 于几乎世界海洋中所有的船都是或将是这种类型船。他们为世界贸易运输原材料，将一个国家的军事力量运载至全球大部分地区。如果没有它们，那么这个工业化 文明世界将迅速崩溃。

近年来船舶外部形态特点已经进行了显著地发展。倾斜流线型烟囱及横向成 对的瘦小柴油机烟囱已经取代了老式烟囱。上层建筑变得整洁易脆。油轮和散货 船体积变得巨大。快速货船和海军舰艇的型线和耀斑已得到优化。水线以下，完 善的水动力知识引起球鼻艏延伸，改善了舵外形。现代技术极大地改善了船体内 部，包括由先进的金属和材料引起的强度和性能方面肉眼看不出来的变化。课外阅读 系统方法

然而，新船结构方面最大的变化不是非常明显。这是因为设计师，策划人，操作员认识到，船是一个非常复杂、完整的综合系统。

不使用系统工程方法使得船舶设计建造变的越来越困难。本世纪技术快速革 新，工程专业的专门化越来越严重。这就使得需要寻找方法来处理由大量专业化 部件组成的复杂集合体问题。如果能够使得性能最佳化，那么就必须井井有条的 地设计像三叉戟核潜艇及核动力航母那样的复杂集合体。这种整体的方法被称为 系统工程。

当今所有海军舰艇和大部分商船的设计都是用系统工程，船舶设计专业的学 生应该在早期的工程教育中熟悉它。我们可以将这种方法定义为一个实现重要目 标，分配资源，和组织信息的过程，这样能够通过计划来准确协调、确定问题的 每一个重要方面。系统工程为‚需要什么‛和‚技术上能干什么‛搭接了桥梁。船舶系统——不管是大型海洋运输船，战斗舰艇还是小船，系统工程都为一 体化的子系统提供了能够实现船舶基本使命的功能单元。这就意味着船舶控制必 须通过内外传输系统来运行，机械和控制装置受控制系统控制，回应信号将显示 在中心控制站的仪表上。战斗舰艇的武器系统的运行必须依次同时执行，并回应 所有安全防护系统。系统工程包括所有的自动控制系统，也包括大量维持日常生 活和应对突发情况功能的工程和电力子系统。上世纪更成功的力学推进中，船舶 已经发生了初步变化；船舶不在仅仅是一个大型漂浮容器，而且还有相对独立动 力站、独立货舱舱容和居住舱室、能和主机舱建立简略力学和声学信号联系的独 立驾驶室。总之，一百年前的船也是一个系统，但是它的设计缺少现代成功船舶 第二课 船舶分类 的那种系统化整体的方法。2.1 介绍

一艘船能采用的外形是不可胜数的。一艘船可以看做是将乘客一直运送到外 国目的地的优美的远航宾馆。竖立有导弹发射架的水面堡垒及甲板上铺盖有复杂 管系的加长罐装原油运输轮。所有这些外部特点的描述都不能说明船舶系统是一 个总的集合体——船员和货物的安全性功能：自给自足，适航，足够稳定。这是 一个造船工程师设计船舶使必须记住的、能为以后讨论提供根据的观念，不仅涉 及本章也贯穿全书。

将船舶分成一些特定的种类来讨论造船工程是有好处的。本文的目的就是根 据船舶物理支撑方式和设计目的来将它们分类。2.2 根据物理支撑方式来分类

船舶按物理支撑的分类方式假设，船舶是在设计工况的条件下航行。船舶预 定在海面上，海面中或海面以下航行，因此使用空气与水的接触面作为基准面。由于上面提到的三个区域中物理环境的本质相差很大，所以那些区域中的船的物

翻译人员： 理特性也不同。空气静力支撑

有两种靠自身诱导的气垫浮于海面上的船。这些重量相对轻的船能够高速航 行，这是因为空气阻力比水阻力小得多，而且船舶高速航行时，弹性密封圈没有 与小波浪接触，因而降低了了波浪冲击的影响。这种船依靠升力风扇在船体水下 部分产生了低压气垫。这种空气气垫必须足够支撑水面上方船的重量。

第一种船有完全围绕在气垫周围并且能够使船完全漂浮在水面以上的弹性 ‚围裙‛。它被称为气垫船（ACV），某种有限的程度上适用于两栖。

另一种气垫船带有刚性侧壁，且有延伸到水下能够减小空气流量的瘦船体，该气流用来维持气垫压力。这种类型船称为束缚气泡减阻船（CAB）。相对于 ACV 来说，它需要较低的升力风扇动力,航向稳定性更好，并且能使用喷水推进器和 超空泡螺旋桨。但是，它不是两栖用途的，也还没有 ACVs 那么广的适用范围，适用范围包括游客渡轮，横越海峡车客渡轮，极地考察船，登陆舰及内河舰艇。水动力支撑

也有两种类型船，它们依赖通过船的相对高速前进运动来产生动力支持，这 种船型的水上和水下部分的形状都经过特殊设计。一个物理定理这样陈述：任何 运动的物体都能造成不均匀的流态，产生一个垂直于运动方向的升力。正如装有 空气翼的飞机在空气中移动时气翼上能产生一个升力一样，位于水面以下且其上 固定有穿透水面的柱体的水翼，能够动态支撑水面以上的船体。

滑行船体的特征是底部相对较平，横剖面呈浅 V 形（尤其是船的前半部分）。这种形状特点能够使船产生偏近满动力支持，适用于使小排水量船和高速小艇。一般说来，滑行船体的尺寸和排水量有限制。这是因为需要满足动力和重量的比 率要求，以及在波浪中高速航行时的结构应力要求。虽然有一些‚深 V‛型剖面 船能够在恶劣的海况中航行，但大多数滑行船体也都限制在相当平静的水面上航 行。静水力支撑

最后，最古老最可靠的船型支撑方式：静水力支撑。所有的船，艇及 20 世 纪的早期船只，都依赖这种容易获得的浮力来支撑航行的。

我们能用基本的物理定律来解释静水力支撑（一般认为是漂浮状态）。这种 定律是早期的哲学数学家阿基米德在公元前 2 世纪定义的，即浸在液体中的物体 由于受到一个与它所排开水的重量大小相等的力而漂浮（或作用）。这个定理适 用于所有漂浮（或浸没）在水中的船，无论是在海水中还是在淡水中。从这种描 述中，可以获得船舶分类中的名字；通常称为排水型船。

虽然这种船型很常见，但是它的子范畴的分类应进行特殊讨论。例如，一些 速度很快的船应该带有运载少量货物的能力，或有着比滑行船体更能在恶劣海况 中稳定地航行的能力。能够改变高速滑行船的性能参数来制造半排水型船和半滑 行船。这些折中船的速度当然没有全滑行船那么快但是比传统排水型船快得多。但是相对于后者来说，这些折中船需要更多动力但重量较轻。这种船型明显是‚折 中‛的产物。

上述引用的完全是按物理定义分类中的例子，这不是一个好的纯粹排水型船 演变的例子。后者通常被当做是排水型船，而且一般说来它的变化依赖浮力体积 的分布：水面以下船体吃水和型宽的大小。

这种最常见的排水型船通常划分为通用运输船，即海船。它可以用作客船，轻型货物运输船，拖网渔船，也可以完成上百种与容量，航速，下潜及其它特殊 性能无关的任务。这是最常见最容易认出的船型，它的排水量中等，航速适中，长度中上等，容量中等。通常收录了最大航程和航区。它是‚四季通用船‛。这 可能是所有其他排水型船分类所参照的标准。

与这种标准船最相像的船是散装油船，油轮及超级油轮，它们既在世界贸易 中占重大地位，也支撑着这个工业化世界。这些专业名词很简单但不详细，而且 这种讨论中的分类方式不太合适，因为几年前我们所说的超级油轮，今天看来不 再能称作是超级了。工业化世界已经为它们取了更加复杂的名字。依据 100000 载重吨油舱容量指标，油船按大小分类为 LCC（大型原油船），VLCC（巨型原油 船），及 ULCC（超级原油船）。重量处于 100000 载重吨至 200000 载重吨之间的 油船称为 LCC，200000 载重吨至 400000 载重吨之间的油船称为 VLCC，大于 400000 载重吨的油船称为 ULCC。现在看来，油船这些分类的必要性变得明显了，这是 因为 1956 年以前没有油船大于 50000 载重吨，但到 60 年代前期所有的油船都大 于 100000 载重吨。1968 年，世界上诞生了第一艘超过 300000 载重吨的油船。由于它们这种散装和巨大容量（它们的甲板有四个首尾相接的足球场那么大）特 性，因此设计建造这些船是用来赚钱的，它们的长度、宽度、深度的尺度都非常 大，每次航行都是以最小的代价来运输长千上万吨原油。这些超级油轮几乎都使 用一个桨轴或一个舵。它们的舰桥距船艉差不多有 250 米。它们的服务航速很低，以致从阿拉伯港口去欧洲这一趟航行通常需花费 2 个月时间。

这种船属于有很大的浮力支撑面的排水型船范畴。该船满载时船体水下部分 的体积非常大。同时，货物的重量远远重于船本身。一艘满载的 VLCC 吃水通常 达 50 或 60 英尺，ULCC 可能达 80 英尺。这些船在专有排水型船中称为身形重型 排水船。

也存在另一种吃水深度很大的排水型船。但是，它与上述讨论的原油轮有很 大的不同。这种船称为 SWATH（小水线面双体船）。简单说，这种船不常见，能 在不太恶劣海况中相对高速平稳地航行。它的发展前景很迷茫。但是将大部分替 代物恰如其分地安置在表面以下，通过细长的水线鳍或嵌入式棱体扩大对水上平台或甲板的支撑面，这种理论很理想。双体船通过顶部平台连接起来，能保证必 要的运行稳定性。

潜水艇是一种完全没入水中航行的船，是排水级船最典型的应用例子。后面 的章节将在静力和动力方面谈到潜水艇的构造及多样的作战深度。仅在这里特别 强调，潜水船是明确应用了阿基米德原理及该原理涵盖的所有定理。多体船

有另一种上面没有提到但常用的船型，基本因为它不属于上述描述的任何船 型但又普遍存在于任何船型中。这种船就是所谓的多体船——双体船和三体船。这些尺寸更大的船是最常见的排水型船，比如上述提到的 SWATH，或更习惯点，海洋工程船需要稳定的平台和保险的环境来投放设备。也有 CAB 双体船和高速滑 2.3 其他标准 行三体船，其中前者前面已经提到过了。其实，多体船源自于基本船型的改进，有其他能够满足各式各样的船舶设计配置的标准。这是由于要权衡造价，任 有特殊用途，即需要很好的横向稳定性和/或足够的内部工作空间。

图 2.1 是船体横剖面图（无比例尺），这图刚描述过，且可以通过物理支撑 方式将它们联系起来。它们按航速从高到低分类，但多体船例外，它们可能不是 按航速而是按用途分类。务，航速，续航力，有效载荷（货物和武备容量），运营环境（稳定性，生存力 和港口要求），可靠性，外表，舒适度和可居性，及政治因素。船舶的用途决定 了哪些因素相对更加重要，这些因素是由买这些船的商业公司，政府及私人所决 定。依据用途来有效地划分船舶，包括以下分类范畴：商船和营利性船，军船及 游艇。商船和营利性船

商船一般是用来盈利的。前面讨论法的货船的设计必须考虑最小（或竞争性）‚必要运费率‛，这涉及到船舶预期的生命周期成本，这些成本包括买价，运营 和保养成本，及船舶出售时的残值。‚现金流‛用来分析物主投资的预期回报率。

所有新设计的盈利性船一定会与同类船舶在经济上进行竞争，这些船包括货 船、客船、渔船、近海供应船及拖船，并且世界上很多船厂都能建造。政府补助 能够保护本国的船舶建造业免受国外竞争的冲击，因此即使实际船舶造价很高，买主都能以较低价格买到该船。因此，政治因素在商船设计建造经济中起很大作 用。

外观，舒适度及可靠性是豪华游轮吸引游客的必要因素，而有效载荷，续航 力及在恶劣海况中的生存力是渔船设计中必须重视的因素。与近海供应船密切相 关的就是航速，它主要承担钻进队的运输工作或应急服务。但是如果运输的主要 是像钻管和钻探泥浆这样的货物时，可能就需要较低的航速。运营环境包括海上 的风浪因素及岸上港口和海港承载能力。因次，有些特定的区域内不能航行吃水 深度大的船。滚装船上必备像卸货斜坡这样的特殊用途的货物装卸装置用来快速 卸货，这在世界上的主要港口和发展中国家的港口都适用。发展中国家的港口还 有一些货物装卸限制。军船及海岸警卫船

军船一般划分为战斗舰艇和辅助船，其中有的特殊用途船都不属于这两种范 畴。对于大型战斗舰艇，比如航空母舰，导弹驱逐舰，巡洋舰及核潜艇，先前提 到的所有因素都同等重要，这就导致了这样的船造价巨大。它们的军事用途十分 重要，而有效实施这些任务就得依靠航速，续航力（可能通过海上补给舰补给），武备载荷，及操纵性和生存力。战斗状态时的可靠性，军事外观，服役人员可居 性，及谁能成为舰艇第一承包商和武备系统分包商的政治因素：所有这些因素都 应该考虑，这就使得舰艇的建造和运营代价非常昂贵。

军用辅助船的外观与商船很像，但是它们的任务可能涉及到跟随战斗舰艇航 行，这就是的辅助船需要与战斗舰艇相匹配的航速，续航力，有效载荷及在恶劣 海况中的重征服役的能力。因此，能够想象这样的辅助船的价格比商船贵得多。

海洋调查船，海岸警备快艇，及破冰船，所有这些船都有自己用途，其中续 航力，可靠性，在恶劣海况中的适航性及可居性都起着重要作用。由于较小的船 舶存在有限体积的燃油容量，所以必须权衡航速与续航力；因此，常使用两种发 电机来最优化航速和续航力。前面部分中讨论的豪华游轮就是牺牲有效载荷和续 航力来追求航速的。游乐用船

游乐用船，无论是电力驱动还是帆力驱动，尺寸和形状相差很大，用以满足 个人的需求和口味。经济权衡是指潜在客户的支付力及觉得客户有支付能力。外 观，航速，舒适度和可居性，及稳定性，是船舶设计师主要考虑的因素，用来满 足船舶供度假用的功能。

第三课 主尺度

3.1 主尺度

翻译人员：

在系统的学习船舶工程不同的技术分支之前，应该定义一些术语以便于后面 章节使用，这很重要。本章旨在于解释这些术语，并且让读者熟悉它们。首先，考虑用来测量船舶尺寸的尺度；它们即是‚主尺度‛。像任何其他固体一样，船 舶需要三个尺度来定义其尺寸，它们是长度，宽度和高度。我们将依次来讨论它 们。船长

有多种定义船舶长度的方法，但是首先应该考虑艏艉两柱间长。两柱间长指 的是平行于基底夏季载重水线，从艉柱到艏柱间的距离。艉柱指的就是船舶舵柱 的后侧，而艏柱是通过船艏与夏季载重水线的交点的竖直线。如果船上没有舵柱，那么艉柱就取通过舵销中心线的直线。图 3.1 中展示了两柱和两柱间长。

两柱间长（L.B.P.）是用于后面的计算之用的，然而从图 3.1 中可以看出两 柱间长不是船舶的最大长度。明白船舶的最大长度是必要的，很多地方都能用到 最大船长，比如船舶入坞。这个长度称为‚总长‛，是以从船艉端点到船艏端点 间的距离来定义的。这也能够从图 3.1 中看出。大多数船的总长都比两柱间长超 出很多。超出的长度包括船艉悬挂物和前倾型船艏悬挂物。现代大型球鼻艏船舶 的总长（L.O.A.）应该以球鼻为端点测量。

第三种长度是水线长（L.W.L.），常用于计算船舶阻力。水线长指的就是在 船舶所漂浮的水线上从船艏与水线的交点到船艉与水线的交点间的距离。一艘特 定的船上的水线长不是一个固定值，它是取决于船舶所漂浮的水线的位置及船舶 的纵倾程度。水线长也在图 3.1 中显示了。型宽

两柱间长的中点称为‚船舯‛且船舶在该处的宽度是最大的。我们所说的宽 度就是在船舯位置测得的，该宽度一般称为‚型宽‛。我们谨定义它为船舶最宽 处一侧船壳板的内侧到另一侧船壳板内侧的距离。

就像两柱间长那种情况一样，型宽不是船舶最大宽度，以至于有必要定义船 舶的最大宽度为计算宽度（如图 3.2）。对于很多船，计算宽度等于型宽交上船 舶两侧船体外板的厚度。在铆接船的年代中，由于船舶外板列板相重叠，所以计 算宽度就等于型宽加上四倍的船壳板厚度，然而现代焊接船仅加上两倍船壳板厚 度。

有些船的计算宽度可能比上述所说的还大，这是因为它指的就是船舶一舷侧 突出物极限点至相对称的另一舷侧突出物极限点间的距离。这种距离可能包括甲 板突出物宽度，我们能从客船中发现这种特性，这是为了扩大甲板面积。我们将 这些突出物称为护舷材，护舷材只用在某些船上，例如海峡渡轮，它们依靠自身 的动力来进出港口，并且停靠港口时护舷能够保护船体舷侧免受损害。型深

第三个主尺度是深度，它沿船长方向会发生变化但通常以船舯处的值为标准。这种深度称为‚型深‛ 指的就是船舯舷侧甲板板下部至基线间的距离。，如图 3.2（a）。有时引用为‚顶部甲板型深‛或‚次甲板型深‛等等。如果没有指出是哪 处的甲板，那么深度就以连续甲板的最高处为基准。一些现代船舶有修圆的舷边，如图 3.2（b）所示。这种情况下，型深就取自甲板线与型宽线的交点。3.2 其他特征参数

这三个主尺度能够总体的描述船舶的尺寸，然而，也得考虑其他的几个特征 参数且同样长、宽、高的两艘船的这些特征参数可能是不同的。现在来定义这些 重要的特征参数。舷弧

舷弧是甲板边板离平行于基线且垂直于船舯甲板线的直线的突出高度。舷弧 沿船长方向会发生变化，而且首尾端最明显。现代船舶甲板边线的形状多种多样： 一方面，船舯两侧的某些长度方向可能是平的，没有舷弧，但接着以向上的斜直 线的形式向首尾两端延伸；另一方面，甲板上面可能完全没有舷弧，整个船长方 向上甲板都平行于基底。老式船舶纵剖面上的甲板边线呈抛物线状，舷弧取自首

首舷弧 in）0.2L ft 20（

尾两柱方向上的值，如图 3.1 所示。所谓的舷弧‚标准值‛用公式给出：

尾舷弧 in）0.1L ft 10（ 这些公式用英制单位表示为：（首舷弧 cm）1.666Lm 50.8（尾舷弧 cm）0.833Lm 25.4

通过上面的标准公式可以看出，首舷弧值是尾舷弧值的两倍。然而，这些标 准值也会发生相当大的变化，这种情况时常发生。有时首舷弧会变大而尾舷弧会 减小。顶部甲板的最低点离船舯尾部偶尔有一段距离，有时抛物线状的纵剖线会 发生分离。舷弧值，尤其是首舷弧，增加了甲板离水面的高度（称为‚平台高度‛，）这有助于防止船舶在汹涌的海况中航行时甲板上浪。某些现代船舶废除舷弧的原 因是它们的型深如此之大，以至于首部额外的甲板高度就耐波性观点而言是不必 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结果是船的外 表变得难看了。梁拱

梁拱或说是圆形梁是这样定义的：船舶甲板从舷侧向船中逐渐上升，如图 3.2（a）所示。梁拱曲线以前通常呈抛物线形，但是现在常常使用直线型梁拱曲 线，有时甚至完全没有甲板梁拱。从排水观点来看，露天甲板上的梁拱是有用的，但是由于船舶从不稳定航行或停泊时甲板不上浪，所以梁拱就显得不那么重要了。通常情况下，若船舶露天甲板有梁拱，那么特别是客船的底部甲板就完全没有梁 拱，能获得适合居住的水平甲板，这是一个优势。

梁拱是用船舶型宽值来表示的，标准梁拱值取型宽值的五十分之一。由于甲 板宽度变得更小了，所以越靠近船舶两端甲板梁拱变得越小。舭半径

图 3.3（a）展示了船舶船舯区域的轮廓。许多丰满型货船中，该区域看上 去是一个圆形底角的矩形。该区域的底角部分称为‚舭‛ 而且该处通常呈圆形。，圆形舭部的半径称为‚舭半径‛。一些设计师更倾向于将舭部做成弧形而不是圆 形。越靠进与该弧形相连接的平直部分，这种弧形的曲率半径将越大。底升

船舯底部通常是平的，但不必是水平的。若平底线连续线外延伸，那么它将 与型宽线相交，如图 3.2（a）所示。交点离基底的高度称为‚底升‛。

各种船型的底升程度是相互独立的。像货船这样的船型，底升可能只有几厘 米，也许完全被取消。尖瘦船型的底升和舭半径更大。平板龙骨

以前的铆接船的基本特征是所谓的‚平板龙骨‛或‚平底‛。当然，没有底 升的地方，底部从中心线至舭曲线开始的点的地方是平直的。若存在底升，那么 底线与极限相交的地方离中线有一段距离，因此中线两侧有一小段底部是水平的，如图 3.3（a）所示。这称为‚平底‛，而且其值由一个事实决定。这个事实是，能够在平板龙骨和垂直中心梁之间做一个适当的角连接，而且不必弄弯连接角闩 就能做成该角连接。内倾

船舯区域的另一个特征以前某一阶段非常普遍但是现在几乎完全消失了，即 ‚内倾‛。内倾指的就是船舶舷侧沿型宽线向里的缩减量，如图 3.3（b）所示。内倾现象是海船的一个常见的特征，并且出现在二战之前的钢制商船中。由于取 消内倾能够便于船舶建造而且内倾用处令人怀疑，所以现代船舶几乎没有内倾现 象。艏倾

对于由船艏钢或板材制成的平直船艏的船舶，船艏相对于垂直面的坡度，称 为‚倾斜‛。倾斜是由相对于垂直面的角度，或船艏与基线的交点离艏柱的距离 来定义的。如果船舶侧视图中船艏呈弧形，特别是对于有球鼻艏的船，艏倾不能 简单地来定义，必须通过在不同的水线处用一系列的坐标来定义。

对于仅是平直船艏的船，船艏型线通过一个圆弧来与基线连接的。有时候使 用另一些形状的曲线来连接，这种情况就需要用一些坐标来定义其形状。吃水和纵倾

船舶漂浮时的吃水指的就是船底离吃水线的距离。如果水线平行于龙骨，那 么就说船舶平浮；但是若不平行，那么就说船舶发生了纵倾。如果船尾吃水比船 艏大，那么就发生了艉倾；若船艏吃水比船尾大，那么就发生了艏倾。吃水可以 分为两种：型吃水，即基线离水线的距离；计算吃水，即船底与水线间的距离。对于现代焊接形式的商船，这两种吃水仅是相差一块壳板厚度的区别，但是对于 有些装有棒龙骨的船，计算吃水的测量至龙骨下表面，因此计算吃水可能比型吃 水大 15-23cm(6-9in)。了解船舶的吃水或者说船舶‚吃‛水量，这很重要，因 此一艘船的吃水能够直接获取，船艏和船艉都刻有吃水标志。吃水标志也就是一 些离船底有一定距离的一些数字。这是数字用英制单位表示，6in 高，而且上下 相邻的两个数字的间距也是 6in。当水位到达船底的某一个数字时，吃水就是那 一套吃水标志，因此如果船尾、船舯和船艏吃水分别为 d a、d 和 d f，那么 个数字的英尺值了。若用十进制单位表示，那么这些数字就可能是 10cm 高，间 隔 10cm。

就许多大型船舶而言，即使是在平静的海况下，它们的纵向垂直面都发生了 弯曲，结果是基线或龙骨都不能保持为一条直线。这就意味着船舶漂浮时吃水不 能仅仅用艏艉吃水和的一半来表示。为了确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

使用船舯吃水时，测量船舶两侧吃水，使用两个数据，是必要的，以防船舶向一 侧或另一侧倾斜。

船舶首尾吃水的不同称为‚纵倾‛

，因而纵倾 T= d a d f，正如前面所说的那

样，船舶艉吃水或艏吃水过多时，将发生艏倾或艉倾。对于稳定航行的船，在已 知的总载荷作用下，船舶吃水将有一个最小值。这一点对于在限制水深的区域航 行的船或船舶进入干船坞时很重要。船舶的设计通常应满足在满载荷作用下船能 够平浮的要求，如果船达不到这种状况，那么就设计成小角度艉倾。艏倾这种情 况是不期望发生的，应该避免,这是因为艏倾会降低艏部‚平台高度‛，增加在恶 劣海况中甲板上浪的可能性。干舷

干舷被定义为船舶离水面的距离，或甲板与下部水线的间距。例如，由于受 到甲板舷弧的影响，干舷与露天甲板的间距沿船长方向将会发生变化，而且一定 条件下间距也受纵倾的影响。一般说来，船舯干舷值最小，向首尾两端逐渐增大。

干舷对船舶的适航性有重要的影响。干舷值越大，船舶水上部分的体积也就 越大，而且这部分体积用来提供储备浮力，促使船舶在波浪中航行时能够上浮。水上部分的体积也能帮助船舶破损时保持漂浮状态。干舷对船舶稳定性的变化有 重要影响，这种情况后面将会介绍到。国际法载重公约中设定了船舶干舷最小值。

第四课 基本几何概念

翻译人员：

示例船舶的主要部分以及相关的名字都在图 4.1 中画出来了。首先，由于没 有利害关系或影响，船舶上层建筑和甲板室都被忽略了，船体看成所有方向上都 是曲线、上部用水密甲板覆盖的中空壳体。大多数船舶只有一个对称面，称为中 线面，这是主要谈论的面。被该面截得的船型称为舷弧面或纵剖面。设计水线面 垂直于中线面，取作水平或接近水平的面；它可能不与龙骨平行。与中线面和设 计水线面都垂直的面称为横剖面，船舶横剖面通常关于船体中线面对称。与中线 面成一定交角且平行于设计水线面的平面称为水线面，无论在水中与否，它们都 成立，而且它们通常关于中线面对称。水线面不一定平行于龙骨。因此，通过被 正交面截得的面，能够向我们最清楚地表达船舶的曲线形状。图 4.2 画出了这些 面。

横剖面依次相叠加，形成了一副横剖面图，通常情况下由于这些面是对称的，所以只显示半个剖面，也就是船体前半部分的半横剖面画在中线的右边，后半部 分的画在左边。半水线面相叠加，形成了半宽图。从纵剖面图的边缘或横剖面图 上看得的水线面称为水线。纵剖面图，横剖面图和半宽图，一起称为型线图或剖 面图，而且这三部分明显相关联。（如图 4.3）

水线面和横剖面的间距相等，且用基线点作为起始，是非常方便的。与船舶 设计成有关的水线面称为载重水线面（LWP）或设计水线面，而且用来检查船舶 形状的额外的等间距的水线面画在图的上面或下面，通常在临近龙骨的地方留一 个奇数部分，龙骨最好独立检查。船艏部由载重水线与船艏型线相交得到了一个特定点，垂直于 LWP 且经过这 个点的直线称为艏柱（FP）。鉴于两柱很正规且整个船舶寿命中位置固定，水下 部分的高度大多数属于两柱，并且两柱之间没有很大的间断，因此两柱的位置在 哪并不重要。艉柱往往通过舵杆的轴线且经过 LWL 线与方尾轮廓线的交点的直线。若该点很凸出，那么最好取船艉间断处或临近船体形状间断处。上述所描述的两 条直线的间距，称为垂线间长（LBP 或 LPP）。另外两种以后将涉及到且不用做过 多解释的长度是总长和水线长。

将两柱间长划分为一系列等间距的站，通常为 20 站，用 21 个等间距的坐标 来表示，这包括艏艉两柱坐标。这些船体分站明显是从纵剖面图或半宽图上来看 横剖面的边界线，而且有一半图形显示在横剖面图上。船体分站也定义了一组不 对称形状上的等间距型线。半宽图站线上的点与中线面间的距离称为型值，而且 这种距离也在横剖面图的不同方向上出现。所有水线面和船体分站的这种距离集 合形成了一张型值表，此表能够定义船形，而且通过此表能够画出型线图。一张 简单的型值表用来计算船形细节。

取船体中横剖面和两柱中点的横剖面。它称为船舯或船中，而且该面所在的 船体区域成为称为舯横剖面。它可能不是面积最大的横剖面，而且除处于两柱中 点的位置外，它的其它特性都不重要。其位置通常用特殊符号标记。船形，型线，型值和尺度是船舶工程理论涉及到的基本的内容，是那些被海 水浸湿的成分，称为排水型线，排水站，排水型值等等。除非特别声明，要不然 本书中描述的一般是排水尺度。船舶建造商感兴趣的是框架线，框架线与排水线 的区别是相差船舶建造过程中的船体壳板厚度甚至更多。这些称为船型尺度。排 水尺度的定义与下面所讲的相似，但相差壳板厚。

型吃水是船舯某一横剖面上的垂直距离。除非平均吃水直指吃水标志读数值，那么船舯吃水就是平均吃水。

型深指的是横剖面上从平板龙骨顶部到舷侧甲板壳板底部之间的垂直距离。如果没有特别说明，那么型深指的就是船舯型深值。

舷侧型深与型吃水的区别是相差干舷。干舷是横剖面上水线至舷侧甲板壳板 顶部间的垂直距离。

计算型宽是肋骨截面的最大水平宽度值。名词‚breadth‛和‚beam‛意思 相同。

定义船形时，其他一些不同精度的几何概念也有用。底升是龙骨或临近龙骨 处船底切线截船舯最大宽度线所得的点与龙骨间的距离。如图 4.6。内倾是横剖面上甲板边缘相对于垂直面向中线面凹进的趋势。与之相反的凸 出趋势称为外张。如图 4.6。

甲板梁拱或者甲板降低，指的是横向甲板曲线。它通常呈向下的凹面形，抛 物线形或圆弧形，用坐标轴 x（英寸）y（英尺）表示。弦弧是纵剖面上甲板脱离水平线向上升起的趋势。

倾斜是纵剖面图上偏离任何明显的型线的垂直面，比如烟囱，船艏桅杆轮廓，上层建筑等等。（图 4.7）.能用特殊的词语来表示整船平衡状态下的角运动。横剖面上的任何偏离垂直 线的实体角运动称为横倾。中线面上的任何偏离垂直线的实体角运动称为纵倾。水平面内平均船舶角扰动称为艏摇或漂移。必须指出这些都是角度而不是比率，后面的章节中会注意到。

能够通过型值画出两条曲线，这些型值通过面积而不是距离来定义船形，这 种情况后来被证明非常重要。能通过建立一种高度来获得被称为面积曲线的曲线，这种高度与水平轴的每一坐标站上坐标站与 LWP 间的面积成比例。4.8 展示出图 了船舶曲线，4 号站为例。号站面积曲线的高度代表了 4 号站横剖面的面积；以4 5 号站面积曲线的高度与 5 号站横剖面面积成比例等等。第二种面积曲线能通过 检测每一坐标站来获取。4.8 也取 4 号站横剖面为例子。通过从竖直轴以一定图 距离向外绘图，能够获取邦戎曲线，该距离与横剖面与各个水线间的面积有关。因此，上的这种向外的距离与横剖面与 LWL 间的面积成比例,1 号水线上的种LWL 向外的距离与横剖面与 1 号水线间的面积成比例等等。显然，每一坐标站都能画 出一条邦戎曲线，因此能绘制一套邦戎曲线。

排水体积，▽，表示船舶排开水的总体积。最好将液体假想为蜡状物，将船 从中移出；然后就形成了船体的印记。为了便于计算，添加了主船体和附体的体 积，例如龙骨层，abaft the AP,舵，舭龙骨，螺旋桨等等，减去了透光口和其 它洞口。

Cwp，表示水线面尖瘦的系数，是水线面面积与该水线面的外切矩形面积的最后，船舶几何形状的定义中，有一些特定的系数在后面将被证明很重要，为船舶的丰满或尖瘦提供指导。

比值。该系数大约在 0.70（对于首尾两端尖瘦的船）到 0.90（对于有大量平行 中体的船）。

AW Cwp = LWL B

中站面系数，CM，是中站面面积与矩形面积的比值，该矩形的长宽等于该 中站面吃水深度和计算宽度。该系数值通常大于 0.85，适用于通用船舶不包括 帆船。

A

CM = M

BT

方形系数，CB，是排水体积与长方体体积的比值，其中该长方体的边长等 于船舯计算宽度，平均吃水和两柱间长。

▽ CB = BTLPP

大型油轮的方形系数平均值可能是 0.88，航空母舰是 0.60，帆船是 0.50。纵向棱形系数，Cp，或者仅仅棱形系数，是排水体积与棱柱体体积的比值，其中棱柱体的长度等于两柱间长，横截面面积等于中站面面积。一般希望该系 数值大于 0.55。

Cp

▽

AM LPP

垂向棱形系数，Cvp，是排水体积与棱主体体积的比值，其中棱柱体的长度 等于吃水深度，横截面面积等于水线面面积。

Cvp 

▽ AwT

在暂时结束讨论这些系数之前，应该注意到了上述的定义使用的是排水量而 不是船型尺寸，这是因为早期船舶设计关心的是排水量。这方面的例子变化非常 大。例如对于按照劳埃德规范进行的油船结构设计，这种差异是很大的，因此应 该注意去核对所使用的定义。也应该注意，不同的系数值所使用的两柱位置。

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课外阅读 1

不规则船型的特性

由于已经定义了船舶的几何特性，因此有必要预先知道这些船型的哪些特性 是有用的，而且弄清楚怎样去计算它们。平面形状

水线面，横剖面，平直龙骨，舱壁，面积曲线和曲线表面延伸，都是一些令 人对其特性感兴趣的平面形状。用笛卡尔坐标定义的 Oxy平面上的一个面的面积，即

其中所有以 y 为长度，A=

ydx

x 为宽度的长条沿着 x 范围求和。因为船型中 y 是一个

x 的精确的函数，因此必须用现在推断出来的近似方法来提出这个集合。

x存在面积对坐标轴的一次距。对于图 4.14 中显示的图形，1 和 y1 表示长度，（x 和 y 表示坐标。）

M yy ydy

xydx 和 M

1xx

x用面积除以每一个表达式，得到面积形心坐标，x, y）（：

11xy1dx 和 y

x

x1 ydyA

A

对于那些以 x 轴为边界的图形的特殊情形

M *

y

y dx 和 y 2

0 即面积形心的距 对于一个关于

x M xx

x1 ydy

轴对称的图形，例如水线面，y1 dx

22A

离，属于水线面特殊情形，y 轴浮心（CF）由下面公式给出

M XX x

A

课外阅读 2

一些工具

xydx ydx

1没有职业没有工具就不能很好地发展，无论是园艺，造船还是宇航，都不能。造船研究需要的工具是由数学，应用力学和物理学提供的，很多都已经在使用了，而且随着书籍的换代，有必要去承认，所有类似科目中的知识也已经更新了。例 如，细微差别的知识和微积分学知识的发展被认定为和本章节同时进行。而且，工具必须犀利；定义必须精确，而这些取自数学中的装置必须犀利，为的就是直 接运用于船型和相关难题。作为一种检验这种科学的手段，这些仅是工具。采用专有名词或者特殊语言，速记这些所用到的装置，也是非常方便的。本 章为科目的建立奠定了坚实的基础，检验了造船工程中所使用的一些机器。最后，稍微注意一下统计学和近似公式。

第五课 船型及船型系数

5.1 引言

翻译人员：

船体外表面是两个方向上带有曲率的固体表面。虽然已经时常做出过努力来 用数学表达式来描述船舶表面，但是表达船舶表面的曲线一般不能用数学表达式 给出。有必要用一些图纸尽可能详细地描述船舶外表面。用来定义船形的图，称 为‚型线图‛。型线图是由三幅图组成，这三幅图展示了三组由三组相互正交的平面分别与外表面相交所获得的交线组成的船形剖面。

首先，考虑一组垂直于船舶中线的平面。假想这些平面在船长方向的不同位 置处横断船形。通过这种方式获得的剖面称为‚横剖面图‛，而且被画在所谓的 ‚正视图‛上，如图 5.1 所示。画正视图时，仅展示半剖面图，这是船舶具有对 称性的缘故。自船舯向后的横剖面（船体后半部分横剖面）画在中心线的一侧，而自船舯向前的横剖面（船体前半部分横剖面）画在中心线的另一侧。通常将两 柱间长划分为一系列等间距的站（通常为 10 站），这些站中每一站对应着一个横 剖面。有时在首尾两端多画一些横剖面，其中首尾两端船形变化较明显。商船中，横剖面的标号从艉柱开始至艏柱结束——即如果分 10 站的话，那么艉柱为第 0 站且艏柱为第 10 站。船舶两端长度方向上分别有两站将会划分为更小的分站，1111

因此将有站名为偶尔船长使用 20 站，其中船厂两端各有两更,1 ,8 和 9。2222

小的分站，但是通常 10 站就足够精确地描绘出船型。

今假想有一系列平行于基底的平面，而且与基底的间距也不同。这些由这些平面与船舶表面横切得到的剖面，称为‚水线面‛，有时也称为‚高度线‛。这些 型线如图 5.1 所示。这些水线如横剖面一样仅画在船舶中线的一侧。这些水线通 常间距 1m(3-4 英尺)，而临近船底船型变化较明显的地方采用更近的间距。船舶 上部甲板轮廓线也包含在半宽图中。

第三组剖面是由一系列平行于船舶中线的垂直平面与船舶外表面相交得到 的。目标剖面显示在‚纵剖图‛上（如图 5.1），船体后半部分剖面线称为‚后 体纵剖线‛，且船体前半部分剖面线称为‚前体纵剖线‛或者通常简单称‚后体 纵剖线‛。后体纵剖线如水线一样相互之间间距 1m(3-4 英尺)。中线上的船舶轮 廓显示在纵剖图上，而且可以认为纵剖面与中线的距离为零。

上述讨论的三套剖面明显不相互独立，一个剖面上的一次变更将某种程度上 影响另外两剖面。因此，若横剖面的形状发生改变，那么这将影响水线面和纵剖 面形状。设计船型时，这三套曲线应该‚平滑‛，且它们之间的相互依赖性在光 顺过程中变得很重要，这是必需的。怎样构成一条光顺曲线，是值得公开讨论的，而以前这种光顺处理过程极大部分都是靠肉眼来完成的。当前型线图通常凭借一 些数学工具来光顺处理，当然大部分数学工具都涉及到计算机。然而，执行了光 顺处理，一艘船行线设计通常凭借一幅粗略的正视图开始进展了。如果设计师有 这样一幅正视图，那么接着他将量取水线型值，并在半宽图上画水线。这就意味 着通过从横剖面上量取的型值来画可能最精确的曲线，并通过木制或塑料压条来 完成。如果通过从正视图上量取的所有点不能画出水线，那么就从水线上量取新 的型值，画出新的横剖面图。接着反复进行这种过程，直到水线图与横剖面图保 持良好的一致。然后就试着画纵剖面图且务必使这些曲线是光顺的，可能协调横 剖面图和水线图是必要。

光顺过程通常在画图室中以 1/4 英寸至 1 英尺的比例或 1/50 图形比例进行。一种更加精确的船型光顺方法特别是对于生产目的明显必要，光顺常常在船厂全 比例放样间进行。画图室的工作就是将已经在画图室内经过光顺处理的型线的型 值送到放样间，在放样地板上进行全比例放样。船厂尺寸采用缩小的比例，而水 的光顺处理过程，光顺过程通过使用截面积约为 25 mm2 的木制支条来进行，该 线和横剖面半宽及纵剖面高度都用全比例标记。然后使用与画图室中使用的相同 木制支条用钢钉钉在了放养地板上。为了节约空间，前后体水线图和纵剖面图在 长度方向上相重叠。这种全比例光顺形式使得制出了横剖面图，水线图和纵剖面 图，这些图以足够精度表示目标船型。从全比例光顺中，量取型值，返还画图室，为后面的船舶计算做基础，将在后面章节见到。

最近的一项进展介绍了能够在画图室中进行的 1/10 比例放样，而且这种趋 势将免除了全比例放样工作。也已经研发了几种船型数学光顺方法，并将之联系 到了实际生产过程中。但是，这些论题的讨论不是我们工作的范围。

画在型线图上代表船型的曲线称为‚型线‛，型线可能代表板内部结构。对 于所有焊接船，船体外表面超出型线向外延伸一个壳板厚度。当船舶建造的常规 方法是铆接时，壳板镶嵌在一系列‚内‛‚外‛列板上。在这种情形下，船舶外 表面超出船体外板型线延伸两层壳板厚度，船体内板型线一层壳板厚度。实际上 外表面既不是一层板厚也不是两层板厚，要根据超过结构相当大曲率的地点而定，例如船舶两端或舭龙骨以下部位。

多螺旋桨商船中，习惯于将侧轴包围在所谓的‚轴包套‛中。它是由电镀板 组成，经肋骨框架加强，从船舶轴的暴露点延伸至称之为轴支架的铸件。轴包套 往往单独广顺，安装到主船体中。将轴包套视作附体。

很多船船舯横剖面两侧没有发生明显的距离变化。这个部分称为‚平行中体‛，而且丰满型船舶中平行中体的程度很大，而细长高速船中可能不存在。

平行中体前面，船型剖面向船首逐渐减小，同理从平行中体末端往后船型剖 面逐渐减小。船型的这些部分分别称为‚进流段‛和‚去流段‛，而它们与平行 中体相汇合的点指的是‚前肩‛和‚后肩‛。5.2 船型需求

△ =gV

船型设计是用来满足特定的需求，而且首先要考虑的是能够提供做够的浮力 来支撑多样的载荷，例如船舶本身重量，加货物，燃料等。换句话说，船舶必须 其中 是船舶所在水域的密度，g 是重力加速度，V 是水下部分的体积。因此可 提供一定的排水量，直至载重水线处。称这个排水量为△，表示如下 以说设计师应该有目的地设计船型，以便能够获得一些水下部分体积 V。

水下部分的船型的另一个重要的要求就是，体积中心必须在首尾方向的特定 位置处。它的重要性将在第五章见到。5.3 船型系数

如果船型仅由长、宽、深分别等于两柱间长、型宽、吃水的长方体组成，那 么水下部分体积将仅由如下给出

V=L B d

而，真实的体积很明显小于这个长方体体积，或者换句话说，船型假想为是从这 个长方体中切出来的。所谓的‚方形系数‛就是真实船型水下部分体积与 LBd 体积的比值。用另一种方式表示为

V

方形系数 CB =（5-1）LBd

当船舶设计师已经决定需要何种体积时，那么他就要考虑四个因素：船长，船宽，船舶吃水，和方形系数。这些因数有无数种组合，能够给出最理想的结果，并且 问题就是如何决定这四个系数的最佳值。同时，但唯独将只考虑方形系数。这一 般是由阻力因素决定的。在此阶段，可以说高速船舶要求方形系数值低，而低速 船只允许方形系数值高。对于低速船，例如散货船，高的方形系数值意味着在主 尺度一定的情况下排水量大，这就意味着有很大排水量来维持货物运输。对于高 速船，降低方形系数值是必要的，因此相比于低速船它们有更低的方形系数值。方形系数对船型的影响表现为，对于方形系数值高的船，会发现平行中体程度相

当大而且船舶两端水线范围陡，而对于方形系数值低的船，平行中体通常很小或

V

可能完全不存在，而且船舶两端水线范围也很陡。（5-2）CP = 舯面积 L

另外一个有用的系数就是所谓的‚棱形系数‛。船型可以想象为是从棱柱体 处理船舶阻力时能用到这个特殊的系数。中切割出来的，棱柱体长度等于船长且截面积等于船舯浸没部分的面积的。因此 一个用来表示船舯剖面丰满度的系数是中站面系数。若将船舯剖面想象为是 从尺度等于船宽 吃水的矩形中切割出来的，那么

舯面积

中站面系数 Cm = Bd 目前为止讨论的这三种系数是相互关联的，因为

VV舯面积 CB = 

L B d 舯面积 L B d

CB =CP

Cm

（5-4）

（5-3）

一般认为，方形系数越小，中站面系数也越小，棱形系数也一样。船舶水线面面积，即被特殊水线包围的面积，也能够用一个系数和该面的外 切矩形来表示。因此，水线面系数

CW

水线面面积 L B

（5-5）另外有一个系数偶尔用来定义船型。它是水下部分体积与截面积等于水线面 面积且长度等于吃水的棱柱体体积的比值，于是

垂向棱形系数 CPV 

V

（5-6）

水线面面积 d

可以看出

VV水线面面积 

L B d 水线面面积 dL B

或

CB CPV CW

这些系数值能够给出有关船型的有用信息。方形系数值能够描述船型是丰满还是 尖瘦，而且能说明首尾两端水线是否与中心线有很大的倾斜角度，这些问题都已 经讨论过。一个很大的锤形棱形系数值说明横剖面是 U 型，而较小的垂向棱形系数值联系着 V 型横剖面。

对于任意特定船舶，船形系数随着吃水的变化而变化，吃水变小系数值变小，因此载重吃水线处船形系数值最大。由于这些系数不是尺寸，所以当将一艘船与 另一艘船相对比时，这些系数就非常有用了，而且对于几何相似的船，它们将有 相同吃水值。

用来计算这些系数值的排水体积和剖面面积通常取自船舶型线，以至于必须 使用型尺度，即两柱间长，型宽和型吃水。特殊情形中，可能会发现使用计算尺 度中的体积和剖面面积，也就是说，排水体积可能包含壳板和巡洋舰尾排水体积，而且对于现代船舶，球鼻艏排水超出了艏柱。在这些特殊情形中，计算尺度应当 用来计算这些系数值，即长度等于水线加上艏柱前面球鼻艏凸出距离，最大宽度 和吃水要从龙骨底部算起。同理，与剖面面积有关的系数，水线面面积和船舯剖 面面积可能取到壳板外侧。

第六课 船级社

翻译人员：

6.1 介绍

两个对船舶设计，建造和安全有相当大影响的组织是船级社和政府当局。前 者有很长的历史，而且已经通过生产规范建立了建造标准，生产规范已经做了大 量工作来保障船舶安全。没有强迫船东按照某一船级社规范建造他的船，但是会 发现绝大部分船是按照这样建造的。分级定义为‚按照价值由组织来分隔‛，而 且准确的说这就是早期船级社所要干的事。这样做是为了船东，货主和保险商们 的利益着想，为了确保为特定的船提供合理的担保。船级社的前身与劳埃德船级 社这一名字有关，这是最老的船级社。

政府当局关心船舶及船上随行人员的安全。在英国，相关政府当局是贸易部（前贸易厅），而且他们制定的规范对于船东来说是强制性的。如果一艘船不满 足由这样的政府当局制定的标准的话，那么它就不允许航行。

船级社与政府当局的工作在某种程度上是交叉的，而且前者占的地位较大，政府往往授权于前者。例如，船级社相当大程度上涉及船体结构强度，因此如果

(5-7)

某船按此船级社规范建造，那么政府当局就认为该船的强度符合要求。6.2 劳埃德船级社

劳埃德采用的原始的船级体系是使用标志 A E I O U，表示船体质量，且使 用字母 G,M 和 B（好，中等和差）来描述设备（锚，缆绳等等）状况。然而，随 着时间的推移，建立统一的建造标准的思想诞生了，而且船级社就变成了 100 A1，其中 100A 指按船级社的最高标准建造的船体，1 指设备。同时，会发现在 100A1 前面加了一个十字叉，因此船级社就变成了 十 100A1。十字叉的意思是，船舶已 按船级社验船师监造书建造。劳埃德在机械推进方式的发展之前就已经存在了。现在和船体一样，机械设备的检验也很平常了，因此 LMC 标志(劳埃德机械证书)也能在船名录中找到了。

由于劳埃德规范覆盖的船型范围很广，因此船型就标在船级社符号后面。因 此，船舶种类就能在船名录中找到，例如 100A1 油轮，100A1 液化气船，100A1 矿砂船等。

回顾早期船级社，一般做法是用船龄和建造地点来划分船型，英格兰北方造 的船的船级比南方的低。船东对这种做法很满意，而且在十九世纪早期，他们就 制定了他们自己的船名录（绿皮书），绿皮书确实与劳埃德船名录相互竞争过。然而，最终两个组织很明显不能单独存在，而且在 1834 年进行了合并，从那开 始，现在所知道的劳埃德船名录就真正开始了。船级社不受政府控制，而是由代 表工业的工业部组成的委员会来管理。

船名录每年出版一次，它描述了无论是否由劳埃德分类的 100 长吨及更大的 船，因此成为了非常有用的世界船舶目录。每季度发表世界造船业务数据。6.3 劳埃德船级社业务

以前劳埃德船级社涉及船体及其设备的监督工作。但是，随着船舶的发展，使得船级社也有必要去处理其他事物。已经只出过，包括机械的监督。船级社处 理的其他问题包括特殊船型，如油船，液化气船，挖泥船，（自动）倾卸驳船等，还有抽水，防火，探火，灭火，锅炉及其他压力设备，电子设备，货物冷藏装置 和建造材料。

(B D)和 L D 决定。随着发展，在 1945 年以后这种程序被证明不准确，可

L

随着时间的流逝和船舶技术的不断发展，船级社指定的规范书由以前的非常 简单变得极其复杂，甚至近年来，已经发生了相当大的变化。例如，在 1939 年 以这样说，自那以后，更新了很多次，已经对船舶结构强度问题有了一个更加客 以前，船舶结构单元的材积都是由船舶主尺度 L,B,D 决定。这些材积是由两个数 观的认识。

规范的更新原则上大部分是根据经验来的，而且已确定的材积就是那些已经 被认为是准确的例子。这种确定材积的方法据说仍旧存在。劳埃德船级社搜集了 有关船舶事故的数据，并对这些数据进行了分析，分析指明了那些需要进行修改 的地方。船级社进行的研究工作当然支持这种经验方法。也与其他研究机构进行 合作。

为了确保已按规范建造的船舶仍符合最高标准，在船舶生命周期内，要进行 一次又一次的检查。所有的钢制船舶首先要进行大约一年一次的检查。这些年检 检查一些相对细小的细节，这些细节需要每年检查一次，也需要核实船侧干舷标 志。船舶生命周期中称为‚特殊检查‛的更综合性的检查每四年进行一次。这些 检查包括年检的要求而且随着船舶年限日久逐渐变得严格。其中，由于腐蚀导致 的恶化，使得需要检查结构材积。例如，由于这种原因导致壳板厚度减少的地方 需要替换。这里不可能详细介绍这些特殊检查的所有要求：它们列在了劳埃德规 范和钢制船船级建造规章中。

这里简单介绍劳埃德船级社的起源及发展状况。在由 Archer 著作的书中能 找到更加详细的信息，且也建议读者自己去学习规范，扩大学习许多这里已经讨 论的问题。

劳埃德船级社是最老的船级社，这里已经说过了，而全世界现存的其他船级 社的发展遵循一种大体相同的模式。其中一部分船级社是 BV（法国），DNV（挪 威），ABS（美国），GL（德国），RIN（意大利），和 NKK（日本）。像这样的船级 社当前一起商议相关船级方面的事务及有效的和改善的结构标准。通过国际船级 社联合会（I.A.C.S）来进行商议。现在船级社在执行基本的船舶分类功能的同 时，也做很多别的事。船级社为船东和船厂提供特殊结构布置方面的咨询服务，而且总是审查任何新的提议。近年来，它们帮助研究新的结构设计和分析方法，这样做是为了满足提高船舶结构性能的重要功能的同时帮助设计安全船舶。

业务已经扩大到了其他类型的海工装备，例如钻架，而且一些船级社做了相 当多的有关岸基结构方面工作。6.4 政府当局

那些涉及船舶登记注册的国家政府的责任就是制定有关船舶安全的法律。在 英国，它源自于贸易厅，但现在是贸易部的事了。贸易部被授权制定大量商船法 规已有 100 年了。贸易部雇佣验船师来检验船舶，核实这些船舶是否符合规范。贸易部所涉及到的一些事务是：

载重线

吨位

乘客和船员住舱

客船水密分舱

救生设备

粮食货物舱室

危险货物

其中一些事务现在是国际规章的项目条款，如，载重线，吨位，及客船的相 关规章。其中一些事务将稍微详细的介绍。6.5 载重线

限制船舶载货深度的问题是上世纪的一个热点论题。十九世纪，劳埃德船级 社制定了一些限制吃水的简单规范，但是政府没有强制执行。劳埃德船级社规定 一艘船的每一舱室底部得有 3in 干舷值。直到十九世纪七十年代末，国会才通过 立法来认真看待这问题。大家都知道，载重线限制与 Samuel Plimsoll 的名字有 关，他是国会成员，负责起草限制船舶载重吃水的议案。虽然现在在船舶上看到 的熟悉的标志的正式名字为‚载重线标志‛，但是通常称为 Plimsoll 线。

这里没有要求去谈论载重线限制的发展史，但是船舶水上部分很明显应当有 最小体积值，其中有三个理由，这将在后面的章节中明显见到。这里充分介绍。第一点,为了给航行于波浪中的船提供储备浮力，以便能够漂浮于过往的波浪中，需要最小干舷值。这很大程度上防止了甲板上浪，使船舶保持干燥。第二点，后 面将会见到，船舶露出水面部分的体积越大，稳定性变化就越大。第三点，船舶 需要储备浮力，以便船舶破损时能够保持漂浮状态，至少能够有足够长的时间来 使那些船上的人员安全离船。

虽然最小干舷问题仍旧是一个热点论题，但是现在制定的估算干舷的规范主 要是基于静力考虑。未来有关干舷的规章的发展可能将海航船的动力因素考虑进 去。

干舷是从甲板向下开始测量的，次甲板称为‚干舷甲板‛。它被定义为暴露 于空气和水面的最上层的完整甲板，它永久关闭，而且在该甲板下面的船侧永久 密封防水。或者，比这甲板更低一层的甲板可以当作是干舷甲板，取决于这层甲 板是否在全船范围内纵向和横向是连续的。

目前载重线公约中的最小干舷值用两个表格给出了，一个是针对 A 型船，一 个是对 B 型船。这些最小干舷取决于船长。A 型船是用来运输液体货物的船的，仅适用于散货船，且其货罐仅有很小的密封衬垫开口。若该类型船船长超过 150m 且有一些空舱，那么就进一步要求其任何舱室破舱进水时能够漂浮在水面上。B 型船是指不具 A 型船舶特点的船。能够从表 6.1 中的表型干舷值中看出两种类型 船的区别。6.6 吨位要求的近况

今年来，有关船舶吨位要求进一步发生变化。1969 年国际政府间海事质询 组织（I.M.C.O）在伦敦进行了一次国际船舶吨位要求会议。会议的成果由 Wilson

(6-1)总吨位（GT）= K1V

以文件的形式发布了。已经尝试去简化现存的吨位规章，去削减总吨位和净吨位 的计算公式。公式如下表述：

N4d 

净吨位（NT）= K 2Vc K3 N1 2  10 3D 

其中 V=船舶所有封闭空间的立方体积

(6-2)

K1 =0.2+0.02 log10 V Vc =所有货物的立方体积 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 =不可超过 8 个铺位的客舱中乘客数量 N 2 =其他乘客数

N1 + N 2 =船舶乘客证明中所允许载运的乘客总数，N当其中 N1 + N 2 小于 13，1 和 N 2 的值取 0

GT =船舶总吨位 4d 4d  2

2上述因素 的值不能比公式的值大，而且 K 2Vc 不应小于 0.25 GT。3D 3D 

这些公式中的所指代的体积都是计及壳板内部体积且包括附体体积。也包括 暴露于水中的体积。

虽然公式中的吃水值表示船舶吨位随着设计吃水变化，但在新提议的计算吨 位体系中，废除了前面所说的载重吨位标志。

上面显示的决定船舶吨位的规则包含在新的国际吨位规章中。写作该文章时（1973），这种规章还没有取代现存的法律，而当足够多的人在规章上签名批准 时，政府（英国由贸易部执行）就将立法规。

新提议的规范似乎极大地简化了一种长期以来所谓的极其复杂的项目。然而，可以评论，在此过程中，基本的评价吨位的理念已经丢失，或至少不明显。6.7 其他吨位

本章中通过现存的规章描述计算船舶吨位，这种方法现在国际航行的船舶仍 接受，船舶吨位显示在吨位证明上。但是，特殊吨位的计算稍微不同且展示在单 独的证明中。它们适用于苏伊士运河和巴拿马运河上的商船。由于现在苏伊士运 河已经关闭了很多年，所以现在对前者不感兴趣，但是通行收费一般依据苏伊士 运河吨位。类似，巴拿马运河通行收费一般依据巴拿马运河吨位。6.8 客船

载运乘客的船必须严格遵守安全规章。出于载客目的，客船定义为载运超过 12 名乘客的船，而且这种船需要签署与规范一致的载客证明。现今客船规章是 多次以此项目为主题的国际会议的结果并是由其解释的，这些会议是在上世纪进 行的。虽然，1912 年以前世界上的海事国家都有各自的规章，但是由于这一年 泰坦尼克号的失事使得国际社会致力于客船的安全性。泰坦尼克号在第一次航行 时遇到了冰山，几个舱室破损了，然后沉没了，死了很多人。由于在此次事故后，船舶破舱后的漂浮性就成了一个课题，此课题迫切地占据了那些立法人员的思维，因此英国贸易厅成立了船舶隔离舱壁委员会，来调查客船的强度和布置。船舶破 损后的涉及进水的技术性问题将以后讨论。

认为客船安全性是一个国际性的研究课题，因此泰坦尼克号事故后，1914在 年开展了一次国际会议。虽然在第一次世界大战公布了一些研究的结果，但是战 争的爆发阻断更进一步的讨论。然而，直到 1929 年，才再次召开会议，而且 1932 年前不久，主要海事国家签署了海上生命安全性国际公约。该章程已经声明与载 重线和吨位有关系，为签署国所认可，且被没有参与其中合作的国家的研究结果 导致的法律批准。后来 1948 年和 1960 年的会议检查了 1932 年的章程，并在经 验事实的基础上做了一定的修改。下一次会议可能在 1976 年召开，那时就希望 整个评价船舶安全性的方法发生巨大变化。课外阅读

安全规章不仅是涉及水密分舱和破损时的相关安全性问题，而且也规定了其 课外阅读

他方面的安全性问题，例如，探火，灭火和防火，机电装置，救生设备如小艇和 国际政府间海事组织 投放手段，无线电报和无线电话，航行安全，谷物运输及危险货物，和有关核动 力船的规章。

1914 年召开的国际海洋生命安全会议可能代表第一次解决国际海事技术性 问题方法的会议。已经看出，载重线及吨位项目以全球范围及签署的规范为基础 进行研究，这些规范适用于所有签署不同规章的国家。1959 年在联合国的基础 上成立了一个永久组织，来处理未来所有这样的事务。它称为国际政府间海事质 询组织（I.M.C.O）。该组织的总部设在伦敦。其成员取自不同的海事国家，他们 间隔性的会面，以讨论相互感兴趣的事务。I.M.C.O 时常安排国际性会议，例如 1996 年的国际载重线会议，1969 年的载重吨位会议及 1960 年的国际海洋生命安 全会议。如安全规章这样的规章可能经过合约政府的一致同意来修改，或应其中 一个政府的要求，一个修改的提议将传达给其他政府。或者，由一个合约政府，将一项修改方案提交给该组织，若在海事安全组织委员会的提议下，该方案被以 三分之二大多数的组织成员采纳，那么就将其传达给合约政府供他们接受。应三 分之一合约政府的要求，一次政府间会议将会在任何时候召开，该会议参考由一 个合约政府提出的修改方案。

I.M.C.O 的结构使得更容易修改现存规章，而且这个组织将来肯定对国际船 舶法律的发展起很大作用。第二章

船舶基本原理

第七课平衡性和稳定性

翻译人员：

7.1 引言

第二章中的静力平衡状态是以力和力矩的平衡来定义的。从牛顿运动定律中 可以知道，若作用于物体上的合外力和和外力矩等于零，那么物体将处于静止或 以恒定不变速度运动。

稳定性的概念某种程度上更复杂些。其中一种情况与，物体受到不平衡的力 或力矩的干扰时是否能够回复到初始静力平衡状态，有关。静力平衡如下定义： 处于静止状态的物体就出于静力平衡。但广义上的平衡指的是合力的平衡，与加 速和减速无关。

若此物体受外力作用而当外力移除时又回到初始位置，那么就说物体处于稳 定平衡状态。一个这种状态的例子是，一个处于开口朝上的碗中的圆球，如图 7.1（a）所示。当受到外力作用时，圆球将总能回到静止位置。图 7.1（b）用 图说明了中性平衡状态。若球在水平面上运动，然后受到外力（包括摩擦力）作 用而静止，那么球将停在水平面上的任意位置。图 7.1（c）用图说明了非稳定平衡，图中圆球在倒置的碗的顶部处于平衡状态。平衡位置的任意细微的扰动将 导致圆球从碗上滚落下来。

对漂浮于水面的物体，绘图说明了所有受到外力作用而倾斜时试图回到初始平浮位置的船的稳定平衡状态。用浮于水面的均质圆柱体演示了中性平衡状态，若圆柱体运动停止，那么它就停在任意位置。非稳定平衡经常发生在，玩具船漂 浮在浴缸之前，小孩就试图将玩具放在玩具船中。玩具船放入水中时，会倾斜直 至翻船或玩具掉入水中，此时船可能回复到平浮位置。7.2 船舶平衡原理

假如一艘船平浮于静止的水面上。为了使船静止或出于平衡状态，那么就一 定没有不平衡的力和力矩作用于船上。有两个维持这种平衡的力：重力和浮力。船舶静止时，这两个力作用在同一条竖直线上，而且，为了使船平浮于水面上，那么力就一定是大小相等方向相反。

重力作用于一点，或者这样说，重心是船舶全部重量集中的点。重力作用方 向总是竖直向下。

通过力的中心的浮力被认为作用于力的中心。这个力的作用方向总是竖直向 上。船舶横倾时，水下部分的形状发生变化，因此浮力中心的位置发生变化。如果，船舶受到外界倾斜力作用发生横倾，浮心偏离了船舶中线面时，重力 与浮力作用线将发生了分离。两个作用于相反方向上的力的作用线的分离，形成 了一个力偶，其大小等于其中任意一个力（即，排水量）和两个力作用线的间距 的乘机。图 7.2（a）中，这个力矩试图去使船回复至平浮位置，这种力矩称为 正扶正力矩，而且，两个力的作用线间的距离称为正扶力臂（GZ）。

假如将船舶重心向上移到能使发生船舶小角度横倾的位置，浮力作用线通过 重心。在这个新位置，没有不平衡力，或者说，船舶力臂和力矩都为零。图 7.2（b）中，船舶处于中性平衡状态，其中正扶力矩和正扶力臂都等于零。

若将重心再往上移高点，如图 7.2（c），随着船舶小角度倾斜，两个力的作 用线的分离方向与图 7.2（a）不同。这种情况下，力矩不是作用于使船回复平浮的方向，而是使船倾斜程度更大。这种状态下，船舶产生反向正力矩或者说是 倾覆力矩，和反向正力臂（GZ）。

绘图说明了这三种情况下的力和在三种基本平衡状态下它们作用线建的相 对位置。

7.3 稳心位置和平衡位置

稳心 M，已经在第三章谈论过了，定义为通过倾斜物体或船舶的浮心的竖 直线与船舶的横倾角度限制为零时通过浮心的垂直线，的交点。而，这个交点的 位置取决于船舶平浮时重心作用线，和浮力作用线。

因此，很容易从前面的剖面中看出，稳心位置比重心高时，如图 7.2（a），船舶倾斜时将产生正扶正力矩，使船处于稳定平衡状态。

若稳心与中心重合，如图 7.2（b），将没有力矩产生，船舶处于中性平衡状 态。

若稳心位置比重心低，如图 7.2（c），将产生反向力矩或倾覆力矩，船舶处 于非平衡状态。

舶倾斜角为 0o 至 7 o 或 10o。除此以外，浮心作用线与船舶垂直中心面的交点没有

当讨论稳心与船舶平衡状态的关系时，有必要记住，稳心的定义仅适用于船 意义了。因此，使用稳心和重心的相对位置作为评定稳定性的标准这种方法，仅 限于小角度倾斜。稳定性明显不能仅限于如此限制范围。因此，我们应该区分任 意倾斜角度的整体稳性和小角度（10o）倾斜的初稳性。7.4 稳性高：衡量初稳性

稳性高度，包括横向和纵向，定义为船舶平浮时重心与横稳心或纵稳心间的 竖直距离。

图 7.3 中，GM 表示稳心高度，而船舶重心用 G 或 G1 表示。除非特别说明，要不然稳心和稳心高指代的是横稳心高度。若讨论纵稳心，那么相对应的稳心高 就定义为 GM 1 ,并称为纵稳心高。若 M 在 G 上面，那么稳心高度值就为正。若 M 低于 G，那么 GM 的值就为负。

GM 用来衡量初稳性，或者说是衡量船舶抵抗从平衡位置开始横倾的能力。

船舶 GM 值为正时，船将处于正浮状态，且能初步抵抗倾斜力作用。船舶 GM 值 为负时，船不能正浮，而且可能开始变得不稳定。由于偏心载荷的作用，使得一 些处于平浮位置的船的 GM 变为负值，船变得不稳定了。由于船体水下部分的体 积因倾斜角而发生变化，这样的船将向左倾或向右倾直至到达平衡点。

由于纵稳心 M L 总是位于距离船很高的位置（图 7.4），可以这样说，通常情 况下纵稳心半径值将不会变为负值。下一章讨论纵稳性。7.5 正扶力臂

上面讨论的由浮力和重力形成的力偶的值，等于船舶重量与两个力的距离，的乘机。两个力的作用线间的垂直距离通常称为正扶力臂（GZ）。若船舶重量 或排水量不变时，我们可以使用 GZ 值来衡量船舶任意倾斜角上的静稳性。对于小角度倾斜（即，船舶倾斜时浮力作用线与垂直中线的交点为 M），G ZG M i ns

而且正扶力臂 GZ

RM GM sin 

其中 指横倾角（图 7.5），单位度。

因此，GM 值可能用作比较相同类型和尺寸船的初稳性。7.6 稳性范围

稳性程度定义为船舶从平衡位置向左舷或右舷倾斜的范围，船舶通过平衡位 置时是静力平衡的。

这种范围的大小一般取决于船宽，干舷，甲板和上层建筑的水密完整性，及 重心位置。这个范围表明了正扶正力臂的大小，并没有保证非倾覆状态时的横倾 安全性。理论上来说，稳性范围指的就是，在以任意角度上倾斜力矩都没有超过 正扶力矩为前提的非倾覆状态下，船舶在平静无流速的水中逐渐倾斜至的角度。正扶力臂曲线也反映了最大正扶力臂所对应的角度。稳性范围，最大正扶力臂，最大正扶力臂所对应的倾斜角，及曲线所包围的面积，都是用来评价船舶稳性的 决定性因素。

（7-2）

(7-1)

课外阅读 课外阅读

初稳性：确定稳心半径的大小及稳心 M 的位置

谈论纵稳性之前，先讨论初稳性，这是因为这逻辑上符合讨论平衡。稳心高 度，即衡量初稳性，是浮力和稳性计算中的一个重要的工具，而总稳性（稍后讨 论）是完全衡量船舶抵抗倾斜力矩的稳性。

为了确定横稳性高或纵稳心高的值，我们应该确定稳性位置和重心位置及一 些固定的参考面，优先选择通过船舯平板龙骨的水平面。这些值一般分别记作 KM , KM L 和 KG。计算这些值的方法将在紧跟其后的讨论中给出。

图 7.5 给出了船舶横剖面及水线面形状。外力作用下，船舶横倾至很小角度，因此船舶漂浮在水线 W1 L1 处，而不是WL 处。正如先前讨论的那样，浮心由 B 移 至 B1。

=用弧度表示的小倾斜角度 n =三角形 LOL1 的重力（面积）中心 dx =长度 L 微元 =排水体积 =水的密度

假如，三角形 LOL1 的面积近似为1/

。对于小角度为

的倾斜，顶点 O

至重心 n 的距离等于 2 / 3r。三角形 LOL1 的面积关于纵向中线面的矩为

(rr)On

212(rr)r

楔形（以三角形 LOL1 为横剖面，dx 为厚度）体积关于纵向中线面的矩为

(rr)(r)dx

或对全船，积分得到

0

rrrdx 23

L由于露出水面的楔形 WOW1 体积等于没入水中的楔形 LOL1 体积，由 LOL1 使 船增加的浮力等于由 WOW1 使船减少的浮力。所以，有两个相等的力矩作用在相 对于中线面的同一方向上。因此，总的力矩为 或，2 0

rrr dx

L

0

r dx 3

L这个总力矩，或两个楔形矩的和，就是使船的浮心从 B 移至 B1 的原因。以 B1 为新的中心的水下部分的体积对原中心 B 的矩为 BB1。这一定等于两楔形矩的 和。因此，用几何表示，23

BB1  0

r dx

L

BB1 BM sin 

对于小角度倾斜，

因此，BB1 而且

L由于 

r dx 是水线面关于纵向中心线 I 的惯性矩的表达式，所以 03

I

（7-3）BM  

同理，可以表示为

I

BM

L =

（7-4其中纵稳心半径）BM L L



I L =水线面关于一条通过浮心的横向轴的惯性矩。

BB1 BM 0

r dx L 23

0

r dx BM  3



L针对估计新船早期的设计阶段初稳性的目的，方形系数

 CB  LBT

且水线面惯性系数

CIT 12IT / B3 L 和

CIL 12I L / BL3

可以用等式 7-3 和 7-4 来替换 to yield

CIT B3 L /12 CIT B 2 BM 

CB LBTCB12T

CIL BL3 /12 CIT L2 BM L 

CB LBTCB12T

现在我们能够 parametric 估计 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 本身是吃水的函数，除了矩形驳船和直舷船。为了用 作说明目的，矩形驳船或箱型港驳船，有

CB CWP 1.0

和

CIT CIL 1.0

用来简化计算，由于对于这种船型，KB T / 2

仅对这种船型，KM KB BM T / 2 B2 /12T KM L KB BM L T / 2 L2 /12T

（7-7）（7-8）

第八课 阻力

翻译人员：

8.1 引言

停在静水中的船受到一般作用于没入水中的船体表面的静水压力作用。当处 理浮力和稳定性问题时，已经陈述过由这些压力产生的力有一个竖直向上的合力，该合力等于作用于主船体上的重力，即等于船舶重量。如果将这些由静水压力产 生的力沿着船舶纵向和横向分解，那么将会发现两个方向上的合力都为零。船以 某一速度V 经水面向前移动，考虑会发生什么情况。船舶前移效应产生了作用于 船体的动水压力，该压力改变了原始主要静压力，而且若由这些变化的压力产生 的力在纵向上分解，那么现在就会发现存在一个阻止船舶水面移动的合力。如果 这些力在横向上分解，那么合力就为零，这是由于船型两侧对称。

船前移时，还得考虑另一组力。所有流体多多少少都有所谓的粘性，因此当 像没入水中船体表面那样的表面在水中移动时，就会产生一些次要的力，将这些 次要的力相加就会产生一个阻止船前移的合力。这两组力，包括主要的和次要的 力，产生作用于与船舶移动方向相反的方向上的合力。这种合力是船舶阻力，或 者有时称为‚拖曳力‛。有时将总阻力分解成一些分力是很方便的，并且赋予它 们不同的名字。但是，无论它们被赋予了何种名字，这些相关的阻力分力必须源 于上述讨论的两种类型力中任意一个，即作用于船体的主要力和次要力。

实际上船在两种密度相差很大的流体中同时移动。船体较高的部分在空气中 移动，而船体较低的部分在水中移动。如同水一样，空气也有粘性，因此船体水 上部分同水下部分一样也受到两种力作用。但是由于空气密度远远小于水的密度，由此在静止空气中产生的阻力也非常小。但是，假如船舶逆风前行，那么空气阻 力就远远大于船在静止空气中的阻力。因此，这种阻力在某种程度上取决于船舶 航速，且很大程度上由风速决定。8.2 阻力类型

上面已经陈述过，有时将总阻力分解成一些分力是很方便的；现在将讨论这 些分力。

由于前行运动引起的船体周围主压力的重新分布，导致自由面上升或下降直 到它是恒压面。结果是水面上产生了波，波并随船传播。波具有能量，因此由船 产生的波表示船舶系统损失的能量。用另一种方式来看，船必须对水做功来维持 这些波。针对这种原因，由于船舶前移运动产生的阻碍船舶运动的阻力称为‚兴 波阻力‛。由于船体没入水中较深，船舶运动引起的分布在船体表面的主压力的 变化对自由面的影响非常小，因此这样的情况下，兴波阻力将很小或者可以忽略 不计。

由于水粘性产生的阻力适宜称为‚粘性力‛或常称为‚摩擦阻力‛。与船体 没入水中部分的表面相接触的一层很薄的流体，随船一起移动，由于水的粘性作 用产生了一个剪切力，该剪切力将向相邻的流体层传递一些速度。这层流体又依 次向离船体更远的下一层流体传递速度，等等。这样就很清楚了，有大量的流体 由于粘性作用将被拖着与船一起运动，而且由于这些液体一个力来运动，所以船 体上将产生一个拉力，即摩擦阻力。从船侧向外，水前行的速度逐渐衰减。虽然 理论上无限远处的水仍然有速度，但是船体附近的水的速度梯度最大，离船很近的一段距离处水的前行速度事实上可以忽略不计。因此水的前行速度仅限于临近相对于船体的速度 V1 是原来速度的 0.99 倍的地方就是边界层的外缘。

船体相对较窄的流体层。这流体层成为‚边界层‛ 流体层的宽度在船首处较窄。对浸没船体周围流体的研究表明，流体遵循流线型，如图 8.2 所示。然而，但是向船尾逐渐变厚，就像图 8.1 所示的那样，沿着船长方向的不同位置处速度 船体表面曲率变化非常的大的地方，部分是由于流体粘性的作用，流体与船体表 逐渐减小。

面发生分离，形成漩涡。这种分离意味着流体主压力没有恢复到原来的状态，由

边界层的真实厚度是不确定的，但如果水没有摩擦力，那么前行速度减小至 原来的1% 的点被认为是边界层的最外层。所以，若水无摩擦，那么图 8.1 中水 理论结果产生了一个称之为‚漩涡阻力‛的阻力。对比与由粘性力产生的摩擦阻 力，这种阻力像兴波阻力一样是有船体周围主压力的重新分布造成的。这四种已经提到过的阻力是由通过空气的船体水上部分运动造成的，而且由 摩擦阻力和漩涡阻力组成的。

（摘自K.Kawson & E.Tupper,Vol.1,1998）

船体形状是由很多相互矛盾的影响因素造成的。为了便于建造，船体应当为 矩形盒型；为了保持一定的横向稳定性，船必须宽；为了维持纵向平面上梁的弯 曲强度，船必须深。所有这些因素都影响船体形状，但是通常最主要的因素就是 船体与水间的动态交互作用。这种交互作用决定船体稳定前行阻力——这阻力决 定推进功率的选择，通常要求造船师的极大关注。

影响稳定前行的阻力由四个部分组成：（1）水与船体表面的摩擦力，（2）船 体产生波系时耗散的能量，注入漩涡导致其与船体及其附体脱离的能量，（3）（例 如，舵），和（4）空气对船体水上部分的阻力。

摩擦阻力与，水的密度、船体与水的接触面积、水相对于船的速度的平方和 摩擦系数，的乘积成正比。能够通过减小船体湿表面积来使摩擦阻力最小化，但 是通常在为了维持船体尺寸和形状的要求下，这种情况是不可能实现的。使接触 面光滑是减小摩擦力的最明显的因素，但是相对于造价而言，将原始油漆钢表面 处理的更光滑所需的代价就很小了。摩擦系数主要是雷诺数（水的密度，乘船速，乘船长，除水的粘性）的函数；由于水的密度和粘性是不可改变的，船长和船速 几乎是由其他一些因素决定的，因此设计师也无法改变什么。摩擦系数大量研究 的主要课题，特别是在 20 世纪上半叶，但是从那以后船舶设计师们就采用了国 际拖曳水池会议设定的标准值。

兴波阻力和漩涡阻力的组分通常合称为‚剩余阻力‛，特别是当阻力测量是 从模型试验中推断出来时。目前为止，兴波阻力通常占剩余阻力的大部分；因此，研究设计中应特别注意兴波阻力。事实上，由于船速的增加兴波阻力会增长过快，需要更大的主机功率来克服，可能会超出在设计与建造过程中所预设的数值。对 于传统意义上的船，几乎不可能在超过速度-航速比（速度(海里/时)，除以水线 长（英尺）的平方根）约 1.3 的状态下运营。如果超出那个范围，那么增加极小

课外阅读 的航速，就会需要增加非常大的主机功率，来满足波系对能量的需求。小艇能够

课外阅读 通过合理布置来克服这种限制，但是需要改变主机功率的大小，对于传统船这就

船行波的一个重要的特性就是，它们以与船相同的速度运动，而且它们的速 不切实际了。度（通常如表面波一样）与波长的平方根成正比。因此，当船在以速度-长度比

为 1.0 的状态下航行时，水线长度等于波形的峰峰间距，结果是船陷入了由本身 造成的水流深凹中区。随着主机功率的增大，该深凹得更深，直到无论速度多大 都不能从坑中爬出去。

船行波的另一个特性是它们由船体的不同部位产生的。船首波和船尾波总是 存在，而且，如果船体纵向上安装有明显船肩的平整平行中体，那么这些船肩也 会产生波。可能会发生一个波源的波峰与另一波源的波谷相遇的情况；结果是发 生相互抵消，减少了阻力中的兴波组分。船舶水动力学家设计船型的一个主要的 目的就是使船利益最大化。他们的其中一个卓有成效的成果，即装在船首水下部 分的球鼻。球鼻的作用是产生能抵消普通船首波的波。

像舵和支撑螺旋桨轴的轴支架的附体产生的漩涡阻力，通常对阻止船舶前行 的阻力的影响很小。如果可能的话，将附体做成水翼形并合理定位，使经过水翼 的水流有小的攻角，从而产生最小漩涡阻力。

与水动力学阻力相比而言，通常几乎不考虑空气动力足额阻力。大多数情况 下，空气阻力对总阻力的影响很小。有时候空气阻力不小，正如一阵特别强的风 逆着船首吹过一样，结果是**导致船速降低。由风导致的船速的降低可能没有 引起人注意。改变甲板室表面的曲度和坡度是设计空气阻力最小化船的唯一方法。

第九课 螺旋桨和推进系统

翻译人员：

9.1 引言

第一次尝试使用机械力来推进船舶是在实验中进行的，而且实验成功时间往 往早于其通常受到人们重视的时间。随着对不可靠、不精确的风帆力研究的不断 失败，人们从很久以前就开始寻求其他方式来推进水中的船。除了使用桨和人工 橹外，很明显基督以前的罗马人还使用明轮船（使用牛作为动力）来向西西里岛 输送士兵。似乎东方人早在 7 世纪就使用了明轮，而且当然，莱昂纳多 达 芬奇 设计了很多用来推进船的机械装置。

但是，在经过很多次失败，实际意义上的机械推进装置才姗姗到来，它通过 蒸汽机中的能量转换来获取动力。很难说出这种推进装置首先在哪里、何时试验 成功的，但是记录了 1783 年，在法国里昂，一艘长 148 英尺、类似驳船、装有 能够推动船侧明轮的水平双向作用的蒸汽气缸的船，逆着罗纳河的水流前行。贴 切地桨这艘船取名为 Pyroscaphe。它的发明设计者，Claude de Jouffroy D'Abbans，被普遍誉为船舶蒸汽动力推进应用的创始人。早在 1785 年，美国的 John Fitch of Philadelphia 就建造并成功试验了蒸汽动力船，而且他被认为 是建造了第一艘商业化蒸汽船。1790 年，他的蒸汽船，‚Experiment‛号，开始 在 Philadelphia 至 Trenton 间以固定的航班运送乘客。但是他的船不是用明轮 来驱动的。该船的 18 英寸单缸发动机及火水管锅炉驱动船尾部三条‚鸭腿‛桨，使 60 英尺长的船以 8 节航速移动。1787 年，James Rumsey of Berkley Spring，Virginia，制造出了以喷水（推进）管作为推进器的蒸汽船。制造该船的初衷是 用作波托马可河的轮渡服务，但是由于公众的反对导致它被禁航，那时它的设计 航速大约为 4.5 节。

我们会发现一个很有趣的事实：早期的这些发明成果中推进装置是各不相同 的。在阿基米德的螺旋桨推进器分别被 John Ericsson 成功地应用于美国海军及 被 Francis Petit Smith 应用于英国皇家舰队的半个世纪之前，明轮，机械橹及 喷水管某种程度上都取得成功。这两个人都取得了螺旋桨推进器专利，并都成功 地声明了螺旋桨对明轮的优势。螺旋桨受吃水变化及剧烈摇荡的影响较小，对梁 的要求不高，能够受到很好地保护，并且在使用高效的主机的情况下能以相对很 高的速度运行。1845 年英国海军赞助了蒸汽舰艇 Rattler 号与其姊妹船 Alecto 号间的著名 ‚拔河比赛‛，其中前者靠螺旋桨推进，后者尺寸和动力系统相对较 小及靠桨驱动。虽然 Alecto 优先拖着 Rattler 的船尾以 2 节速度前进，但是 5 分钟后 Rattler 号停止了后退并且成功地拖着 Alecto 号以 2.8 节速度返回（布 朗 1977 年）。虽然，假如 Alecto 号有与 Rattler 号同等的功率的话，Alecto 号 可能已经赢得了部分比赛，这个比赛是实验的一部分，但是螺旋桨推进器反对者 的嚣张气焰熄灭了，舰艇推进器经常使用螺旋桨。

现在已经诞生了很多船舶推进装置。特殊的、低效率的推进装置相继被制造 出来，使用过，然后抛弃了。十九世纪中叶明轮成功应用在西方及很多其他蒸汽 船上，但是现在明轮作为一种开放的海洋船舶推进系统已经很罕见了。但是，明 轮仍旧被一些边远地区的内河船及特种船所使用，当然它已经结束了它的黄金时 代。Fitch 的滑行橹从来没人再使用过。最近，喷水管获得了重生，人们开始越 来越关注使用它了（这章的后面将讨论到它）。海洋多叶螺旋桨是现代船舶的最 基本的推进装置。9.2 推进装置

下面以四个范畴分组当今使用的成功的推进装置：

1.螺旋桨推进器

a)固定螺距螺旋桨

b)可调螺距螺旋桨

c)可控螺距螺旋桨

d)在隧道或套筒护罩中运转的螺旋桨（导管螺旋桨）

e)对转螺旋桨

2.明轮，侧面或尾部装有固定或与水面平行的桨叶

3.喷水推进器

a)浸没式喷口喷水管

b)水面式喷口喷水管

4.直叶（摆线）推进器 螺旋桨

由于螺旋桨推进器（从今以后就以螺旋桨作为用最常用的表达方式）是使用 a)正摆线推进器 范围最广的推进器，将最详细地讨论。也将含盖一些适用于其他类型推进器的基

b)外摆线直翼式推进器

本推进理论。

下面的段落将分别讨论以上这些类型的推进器。

一般首先说明螺旋桨本身及其一些相关术语及定义，是非常有用的。一个螺 旋桨至少有两个从桨毂中伸出来的桨叶，且桨毂被键入桨轴及由桨轴驱动。现在 所使用的海工螺旋桨有三种基本类型。固定螺距螺旋桨的桨叶与桨毂紧密相连或 者说桨叶被闩在桨毂上。对于这种螺旋桨，桨叶相对桨毂的位置不可改变，但是 在对一些桨叶进行螺栓固定时会对其位置做一些细小的调整。可调螺距螺旋桨的 桨叶能够在螺旋桨停止运行时被调整到不同的螺距值。可控螺距螺旋桨上安装有 能够随时调整桨叶与桨毂间距的机械装置。下面将讨论图 9.1 中的固定螺距三叶 桨。

当船向前航行时，右旋进桨指的就是从船尾（朝船尾看时逆时针旋转，如图 9.1）看时螺旋桨正时针旋转。当船向前航行时，左旋进桨指从船尾看去桨逆时 针旋转。

船舶向前航行时，受力面是背面。

桨叶面抽吸叶背是与受力面相反的面。叶稍是离桨轴最远的点。

桨叶导边是船舶向前航行时桨叶上最先与水接触的边缘。

随边或尾边是与导边相反的边缘。

直径是桨轴与叶稍垂直间距的两倍，或者说直径由叶稍来表示。

螺旋面由一条与轴成一定角度的直线（母线）产生的面，该轴通过母线的一 端，母线以恒定的角速度绕轴旋转且以恒定的线速度沿着轴前进。简言之，压力 面是螺旋面的一部分，其中螺旋面轴沿着桨轴方向。任何机螺丝的螺纹都是螺旋 面。

桨叶上任何点的螺距等于当通过该点的螺旋面的母线旋转 360 度时，该点相 对于桨轴平行移动的距离。9.1 中点 C 的螺距是母线旋转一周，改点平行移动图 的距离 FE。若压力面是螺旋面，那么压力面上的所有点的螺距都相等，而且螺 旋桨是定螺距的，或是有相同螺距。可以从图 9.2 中发现叶元剖面上的任何点都 与点 C 有相同的螺距。由于它是定螺距螺旋桨，另一桨叶上的任一点都与点 C 有 相同的螺距。若螺距从导边至随边方向上逐渐增大，那么就说螺距轴向增加。若 螺距从桨毂至叶稍方向上逐渐增大，那么就说螺距径向增加。若桨叶上的所有点 的螺距都不同，那么压力面就不是螺旋面。

变螺距螺旋桨设计理论是一个特殊的、专门化的变化过程。为了简述这种设 计目的，这里详细说明（1）当导边与随边方向上的螺距不同时，螺旋桨适用于 航速变化较大的船，（2）当桨毂与叶稍方向上的螺距不同时，螺旋桨周围的尾流 课外阅读 速度不同。前者的变化扩大了效率范围，而后者的变化增加了最大效率。

螺旋桨作用

已经提出了各种不同的理论来解释螺旋桨工作过程中所遇到的问题。环流理

论能最好地解释这种现象。简单地讨论一下叶面上相关的力，例如图 9.1 中的力。叶面以速度 vr 沿着直线 CD 前进，其中 vr 是旋转速度 2 rn 与轴向进速 v A 的矢量 和。类似机翼一样，桨叶面以攻角 FCD 运转。当将像螺旋桨叶面一样的非对称 物体置于平行流动流体中时，将会扰乱流动的对称性。环流理论表明，这种新的 非对称流动能够被通过桨叶面的平行水流中的逆时针循环流动表示。循环流动和平行流动的矢量和将在桨叶片抽吸叶背上产生高速流动区域。速度与环流强度成 正比。

由伯努利定律的应用可知，高速区意味着低压，反之亦然。很明显，桨叶背 面或压力面的低速增加了其表面上及附近处的水压力，给予了（桨叶）正推力。桨叶反面或抽吸叶背处的高速流动造成了其表面分布负压，可能导致了与压力面 的压力差相当大。总之，桨叶两面的压力差解释了水速增加及所有桨叶上拉力或 前推力产生的原因，因此得到了总推力 T。与桨轴成直角的推力分力就是产生扭 矩 Q 的力。

压力面及抽吸叶背上从导边至随边方向上的压力分布不均匀。抽吸叶背上的 压力减少量大于压力面上压力增加量，这表明大部分螺旋桨推力是由桨叶片抽吸 叶背提供的。空泡

课外阅读 螺旋桨以相对较高的速度运转时，若抽吸叶背上的绝对压力的最小值低于水 的汽化压力，那么就会形成能够扰乱流动及螺旋桨效率的汽化阱或空腔。这种名 为空泡现象通常首先发生在稍涡处。若将夜表面的汽化阱破碎，那么就会腐蚀其 表面，而且会产生噪音。生成的空泡会导致，螺旋桨转速较通常情况下增加很快 时，轴推力增长很缓慢。空泡破碎产生的噪音非常大，能在船尾附近处轻易听到。

第十课 操纵性，运动及估计主机功率

10.1 船舶操纵及方向控制

翻译人员：

若外力或力矩作用于船上，使船航向偏离设定的路线，那么就说船舶航向稳 定。另一方面，如果外力消除后，又出现航向偏离或偏离仍然继续，那么就说航 向不稳定。航向不稳定船容易操作，但是航向稳定船通过操舵来维持预定航向所 需的能量损耗少。因此需要一种折中两种极端情况的方案。粗略地讲，航向稳定 与否是由船体水下部分剖面大小来决定的。若向船尾，船体及附体的面积逐渐集 中，那么船舶航向可能是稳定的。

航向稳定性和不稳定性不可避免地都需要装置来维持预定路线或按照命令 来改变航向。这种控制航向的准万向舵机是安装在船尾的舵，并由固定在船尾的 电动液压操舵机来驱动。舵是横剖面很类似水翼的附体，当舵相对于水的攻角不 为零时，会产生推力。这个推力会产生一个绕船中某点的转矩。

对于特定角度的攻角，舵推力与水相对于舵的速度成正比。因此，螺旋桨产 生的高速水流处是安装舵的最佳位置。对于多桨船，为了充分利用高速水流，应 该匹配多个舵（一个舵对应一个桨）。同时，通常对倒车性能良好的船的每个螺 旋桨匹配一套‚倒车舵‛。这些倒车舵安装在螺旋桨的前面，轴的两侧。

由于低速水流意味着舵产生的推力很小，因此船舶低速航行时的操纵性是一 种特殊状况。若舵直接安装在螺旋桨后面，那么螺旋桨高速运转一小段时间后，在产生足够推动船舶向前运动的推力之前，就已产生了足够横向推动船尾部的推 力。横向推动船尾意味着改变了船舶航向，但是这种权宜之计通常不足以操纵低 速船。由于这种原因，很多船都安装了一个‚艏侧推器‛，即螺旋桨固定在临近船艏的横向通道内。这种推进器能推着船横向移动，而不能推着船纵向移动。若 在船艏附近安装一个类似的推进器，那么就能够侧推船了——或者，若两个推进 器安装的方位相反，那么甚至就能使船原地旋转了。10.2 船舶波浪中航行

船舶操纵过程中，船舶会经历艏摇（绕某竖直轴旋转）和横荡（横向运动）。通常情况下，船舶六自由度运动，另外四个是横摇（绕某纵向轴旋转），纵摇（绕 某横向轴旋转），垂荡（垂向运动）和纵荡（强加在稳定航行中的纵向运动）。除 了特殊情况下，必须通过艏摇来改变航线之外，这六种运动都是不期望遇到的。

这六种运动中，横摇运动是最不想遇到的情况，这是因为其产生的加速度最 大，因而是导致晕船的始作俑者。由于横摇运动中有质量，阻尼和回复力，具有 机械振动系统的典型特征，因此可以描述为强迫振动。但是，通过分来试图找出 船舶横摇固有频率，远远不是一种简单事，这是因为基础方程的系数是频率的函 数。船舶横摇时，质量项还必须包括相当一部分数量不明确的、随船移动的水，而且横摇运动与其他运动之间可能会产生耦合。虽然这样，横摇固有周期近似可 以从简化公式中找出。当主波谱的遭遇周期与横摇周期相等时，横摇最明显。

很多船上都装有‚舭龙骨‛，为了抑制横摇。这些长且窄的鳍从船体底部与 舷侧相交的地方伸出来。舭龙骨在减小横摇方面很有效，但比起其他方法，舭龙 骨的效率就低得多了。最有效的方法是安装减摇鳍，这些鳍沿船舷侧横向伸展约 30 英尺（10 米）而且绕着它们的轴不停地旋转来产生抑制横摇的力。这些鳍最 大的特点之一就是船舶泊靠时这些鳍能够收回到船体中。

纵摇仅是绕一条不同轴的横摇，但是结果和解决方法是不同的。由于船长远 大于船宽，小角度横摇可能会导致纵摇尾倾。当波浪的遭遇周期接近船舶纵摇固 有周期时，导致的后果是波浪抨击船艏，大量的浪进入船艏甲板。通常回应这种 危险情况的做法是降低船速来避免共振。已经用纵向减摇鳍来做过实验，但是还 没有进行实际应用。

由于其是一个非常难得领域，能够从理论中提取有意义的结果，所以船舶水 动力学家们已经做过了大量船与表面波相互作用的研究，但是这也是一个能够从 其结论中受益非常大的领域。10.3 模型试验决定推进功率

船舶的推进功率与速度与船舶运动的阻力的积成正比。因此，预测目标船的 阻力的能力是推断推进功率的重要组成部分。许多年来，水动力研究学家致力于 推导计算这种阻力的基本定理，但是到目前为止，他们还没有弄出一种基本实用 的方法。能够依据实船和标准模型的经验来估计，但是设计阶段可用的方法是通 过所设计船的模型试验来预测。

gL  给出，其中V 是速度，g 是重力加速度，及 L 是水线长。

模型试验指的是在静水中以严格控制的速度来拖曳一个精确的船体模型，然 纲数，以公式V

后测量拖曳力。通过以与实船相同的 Froude 数来处理模型，得到实船与模型间

0.5实船与模型的波形产生的一般参考点是同一点，而且 1 吨 排水量产生的剩余阻 的联系。这个数是以英国造船学家 William Froude 来命名的，是一个无比率量 力是一样的。不同的是，Froude 数等式与雷诺数等式的总数不相等，因此使得 模型与实船的摩擦阻力严重不匹配。因此，模型与实船的缩尺手段必须遵循一种 迂回路径方法，其主要步骤如下：（1）测量模型总阻力。（2）使用国际拖曳水池 会议公布的数据和方法来计算模型摩擦阻力。（3）用模型的总阻力减去摩擦阻力 部分，得到剩余阻力。（4）实船 1 吨 排水量的剩余阻力与模型相同。（5）计算 船舶摩擦阻力。（6）将步骤（4）和（5）中的阻力部分相加得到总阻力。

第十一课 模型试验

翻译人员：

11.1 阻力实验

许多伟大的前人尝试用模型来测量全尺度实物，或者描述这些模型是怎样用 来测量全尺度实物的，这些人包括 Bouguer,Tiedemann,Newton,Chapman,Euler 及 Beaufoy,但是直到威廉傅汝德那个年代，全尺度测量才开始变得实用起来。

威廉傅汝德提出了将总阻力分割成剩余阻力和相当平板摩擦阻力的假设思 想。他也指出空气阻力和凶涛海面效应可以分别独立对待。傅汝德通过对不同航 速下的几何相似形产生的波形的研究发现，当模型的速度与模型长的平方根成正 比时，几何波形几乎相同。他也指出，若画出对应速度下的每单位排水量阻力曲 线，那么通常阻力-速度曲线是相似的。他进一步发现，从总阻力中额外减去由平板理论决定的摩擦阻力成分后，就更加一致了。

这就使得傅汝德对比定律可以这样陈述：

若两个几何相似形以一定的速度（即，速度与它们的线长度的平方根成正比）运动，那么它们每单位排水量的剩余阻力相等。

因此，通过模型来预测全尺度实船阻力所需的要素就有了。傅汝德那时所用 的步骤现在仍使用，这种精炼而不是定理的步骤详细的不能再详细了。对于每个 特殊的船速：

（a）在对应的速度下，测量几何相似形的阻力。

（b）通过由平板实验得到的数据来估计表面摩擦阻力。

（c）从总阻力中减去表面摩擦阻力来得到剩余阻力。

（d）用实船与模型排水量的比率乘以模型剩余阻力来获得实船剩余阻力。

（e）实船剩余阻力加上估计得到的实船摩擦阻力，得到实船总阻力。

应该注意估计模型和实船摩擦阻力的方法肯定存在误差。因此，估算方法的 不同对实船和模型摩擦阻力的计算影响非常大。

现在可能明白了为什么早期试图在实船与模型总阻力间建立联系的努力都 失败了。若两模型的剩余阻力和摩擦阻力系数都相等，那么它们的阻力就相同，就表示两船有相同的阻力。通常情况下，除非两个模型的形状都是一样的，那么 这种假设不成立。同时，若模型 A 的总阻力比模型 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较试验，这种比较试验在现在很 多造船业分支上频繁使用，（结果）可能也是无效的。11.2 阻力试验设备和技术

有了海军部的资金援助，傅汝德于 1971 年在 Torquay 建造了世界上第一个 模型水池，并且傅汝德在这继续他父亲 1879 年去世时未尽的事业。Froude 的成 果被证明如此有用，以至于 1885 年实验室地租到期时，1887 年拨款在 Haslar于 建立了另一个实验水池。这就是海军部试验场（AEW）的前身，其逐年扩大，并 且始终保持着在该领域的世界领先权威。

现代用于测量模型阻力的船舶水池基本上和傅汝德当初建的第一个水池相 同。实验室必须是一个很长的水池，横剖面近似为矩形，横跨一个沿着水池拖曳 模型的拖车。这些年来，拖车的动力改善了，拖车恒速稳定性更好了，记录模型 阻力的测力仪更精确了。

典型实验中，拖车加速到要求的速度，恒速阶段测量阻力和船体的深沉与纵 倾，然后拖车减速。随着对船长和服务速度的要求逐渐增加，就需求越来越长的 水池用以满足更长时间的加速和减速运动要求。

程仪来记录模型相对于水的速度。傅汝德调查了温度影响后，假设温度每上升10o

Ref.6 中描述了模型试验过程中存在一些非常有趣的因素，并且这些因素源 自于威廉傅汝德使用过的复杂而有条理方法。早在 1880 年，R.E.傅汝德就知道

F，作为公平的基础补偿，摩擦阻力减少百分之三，并将此与标准温度 55o F 联系了通过特定模型重复试验测量得到的阻力有多种难以解释的成分。起初，他怀疑 是水池中模型通过后留下的水流造成的及因温度变化导致摩擦阻力发生了变化。后来，首先严格检查了这两个因素，使得海军试验场采用小型螺旋桨推进器型测 起来。

温度试验中，R.E.傅汝德使用了一个 300ft，3700tonf 快递船 HMS Iris 模 型，作为标准模型，整年内做过多次试验。最终结果证明，即使纠正了水池水流 和温度的影响后，Iris 模型在 Haslar 水池中做过实验，而且这些实验与先前用 在 Torquay 水池中做过的那些试验有联系，结果发现阻力的多样性仍然存在。这 就使得引入了一个所谓的 Iris 修正，它是通过不断地标准模型试验及向新模型 的阻力中加入修正因素得到的，修正因素大小取决于 Iris 阻力与标准值的差。Iris 修正值通常在百分之一至百分之六之间变化，但是通常指的是‚风暴‛的 特殊情况下，修正值能达到百分之十以上。现在，风暴造成这种现象的原因被认 为是水中有长链原子的物质存在。标准模型观念自此用于其他船舶水池实验。11.3 模型试验确定影响船舶效率的元素

必须使用带有螺旋桨的船来进行实验，正如图 11.2 所示。

使用所研究船对应的模型以合适的速度来进行一系列螺旋桨 r.p.m.实验, 且螺旋桨 r.p.m.包含模型的自航点。记录模型速度和阻力，螺旋桨推力，扭矩 和 r.p.m.。依据螺旋桨 r.p.m.结果画图，如图 11.2 中的推进器一样，来找出自 航点。

然后，在螺旋桨敞水实验中，测量螺旋桨的推力和扭矩，其中进速近似为水 流通过船体后面螺旋桨的速度，即为了补偿尾流。通过将这条曲线与在联合试验 中得到的曲线相比较，能计算出敞水实验中螺旋桨的修正速度。联合实验中模型 速度与敞水实验中螺旋桨的修正速度的差别在于尾流。相对旋转效率等于自航转 速下敞水试验中螺旋桨的扭矩与联合试验中的扭矩的比值。得到如图 11.3 所示 的阻力减额。

应该注意，虽然这些实验中使用的螺旋桨尽可能接近船舶螺旋桨，首先至少 估计它的外形，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 列合理的数据或具体的空炮管测量数据计算上述的船体效率单元来进行螺旋桨 设计。

11.4 螺旋桨敞水试验

设计师使用可用的数据来选择螺旋桨的几何特性，并尽可能决定螺旋桨效率，这种做法是很重要的。这些数据通过一系列合理的螺旋桨敞水试验获得的。这些 算出 KT , K Q , J 和。通常对于每次不同进速情况下的走车都是在螺旋桨定速的 实验消除了空泡及通过特殊船型尾部螺旋桨的实际水流的影响，而且这些实验使 情况下进行的。得在同一条件下比较不同螺旋桨的性能成为可能。11.5 空泡水筒试验

试验在船舶水池中进行，螺旋桨固定在包含推力轴的流线型套筒的前方。螺

不可能在敞水中驱动一个单独的螺旋桨，因此所有的无因次因素的值都与实 旋桨由箱子中的电机驱动。记录推力，扭矩，螺旋桨转速及箱子速度，由此能计 船保持一样。由于对于实船和模型而言空气压力是相同的，而且测量水面下螺旋 桨的深度不能给出精确答案，因此测量压力尤其困难。如果空泡现象很严重，那 么应人为减小水面上空气压力，这就是使用空泡水筒来研究螺旋桨性能的原因。图 11.4 中用图展示了这种水筒，而且通常使用其作为减少水中空气含量以提高 视觉效果的方法。

实际上，通常在下面的条件下做这些实验：

（a）使水流速度尽可能高来保持雷诺数大，以防止摩擦阻力占的比例大；

（b）所选螺旋桨模型的直径能够与水筒尺寸相协调（必须避免筒壁效应）；

（c）以合适的 J 值来进行模型走车。这就固定了螺旋桨转数值。

（d）降低水筒中的压力以使桨轴处生成适量的空泡数。

由于螺旋桨转数非常容易控制，所以通常设定水筒中水流速度，调整水筒压 力来生成适量的空泡数，然后依次改变螺旋桨转速来改变进速系数。然后，使用 其他 值来重复这整个过程。

图 11.4 中展示的水筒非常简单，而且得承受这个事实，即模仿船尾水流实 际状况非常困难。有些情形中已经试图使用特殊设计的网格来控制局部水流环境 以重塑水流实际环境。而且，工作面内的水流流向从右至左，因此对于实船而言，螺旋桨模型的驱动轴位于螺旋桨盘面后面，而不是前面。大的空泡水筒，能够通 过将制作的船体后半部分的模型置于水筒内及从船体模型内部驱动螺旋桨来克 服这些不足。

尽管空泡水筒有这些限制，水筒也能给出有关空泡的有用信息及空泡呈现的 不同形式。11.6 船舶试验 速度试验

当船建造完成后，进行速度试验来确定船已经满足了有关设计速度方面的要 求。这些试验也为帮助设计师进行随后的设计工作提供了有用的数据。

这些试验通过船速校验线来开展的，船速检验线是一段知名的精确的距离，虽然不一定是整整一海里距离。这段距离清晰地标记在了设置在岸上的固定标柱 上。图 11.5 给出了一个典型的布置图。

船依次垂直接近那些放置有测速标柱的线而且这些线海岸足够远以保证有 足够的水深来消除水深对阻力的影响。精确记录通过航速检验距离的时间，轴推 力，扭矩和螺旋桨转数。选择无风无浪的好天气。为了减少舵对阻力的影响，试 验航行期间应该使用最小的舵。每次航行结束时操舵至合适的角度，如图所示，课外阅读 1

这样船就绕一个大圈来为下一次航行提供加速准备距离，以保证船在经过第一组 在学习船舶动力过程中，必须将船体和推进装置放在一起讨论。推动船在给 测速标柱时已经停止了加速。

定航速下航行所需的轴马力能够通过一系列模型试验和大量计算得到。用来评价 轴马力的基本要素已经建立起来了，并用图 11.6 简述。

剩下的就是展示怎样得出这些模型数据，及所实行的这些必要的计算方法。这在下一章介绍。总结评价

这里已经给出了船舶阻力和推进的基本元素。仍然有很多进一步极大发展的 地方，但是本书的这部分没有空间了。例如，已经对研究船舶螺旋桨附近的尾流 做了相当多的努力，因此可能能够更好地理解船体与螺旋桨之间的联系，并且能 考虑到。这就使得诞生了适应伴流螺旋桨，其螺距随半径而变化，而且它们现在 很普及了。随着一种理论的发展及对导管内侧边界层与螺旋桨叶稍间的干扰有了 更好地理解，使得导管螺旋桨变得更通用了。

新的船模试验池设施包括抑制波的装置——及傅汝德数的影响——通过封

课外阅读 闭循环水槽中的船模周围的固液交界面。这就能更好地陈述船舶的傅汝德数，虽 然船的傅汝德数一致，但是螺旋桨和附体的存在仍然是一个难题。从模型试验池 中所有的设施可以看出，直接数字记录结果也已经很常见了，能从电脑中调出结 果且能够依照规定的程序来控制。课外阅读 2

全尺度试验

静水中的船舶测速距离试验能证实，或不能证实，一定功率下船舶速度预测 的准确性。但是，它们不能证明构成这些猜测的基本论点是合理的。它们尤其证 明有效马力的猜测是精确的，因为船舶推进系统的影响总是存在。

威廉傅汝德这种情况，并且于 1874 年在海军部的帮助下在 HMS greyhound 号上进行了全尺度阻力测量试验。最近以来，使用 Lucy Ashton 和 HMS Penelope 号进行全尺度阻力试验。

在早期的试验中，单桅帆船 Greyhound 号由安装在排水量大约 3100 吨的 HMS Active 号上的舷外支架拖动。采用这种方法（图 11.5）来尽可能避免拖船与被 拖船之间的相互干扰。使用 Greyhound 号在三种不同排水量的条件下进行试验，且航速含盖在 3-12 节范围内。一些试验船有舭龙骨，但一些没有。一些试验航

行中松开了绳索，以记录船的减速。

威廉傅汝德总结到，这些试验：

…不断地验证我提出的比较定律，来确定实船阻力与模型阻力间的关系。

英国船舶研究协会的试验通过在船体舷侧较高的地方安装四台喷气发动机，以避免喷流喷射在船体及紧邻船体的水上，来克服与拖曳一艘船有关的难题。能 使用液压负荷测量舱来精确测量推力，四台发动机的总推力刚超过 6 吨。通过测 量里程间隔来测量速度。

使用裸船体以一系列的速度（节）来进行阻力试验，其中先在船体表面涂上 一层红色氧化漆，然后涂上一层沥青铝漆。应对有敏感接缝的板重复进行试验并 用塑料混合物对接缝进行光顺。开展额外的试验来研究双推进轴包套模型的影响，该模型带有双推进‚A‛轴支架和轴系，及船体表面已经暴露于水中一个月了。

试验的主要目的在于比较各种测量模型与全尺度实船阻力方法。结果表明傅 汝德的比较定律对于兴波阻力的成比例增加是成立的，但是对于相应的相同长度 第三章 船体结构 的平面和湿表面，模型与实船的摩擦阻力相同，这种一般的假设就不严格成立了。

第十二课 船舶结构单元的功能及设计 幸运的是，实际计算中，这种误差不是很重要。这些结果也表明，通过这一系列 的模型试验，摩擦阻力和兴波阻力之间的相互影响不大。12.1 定义

船舶强力甲板，船舶底部及船舶舷侧壳板能够充当箱型桁材来抵抗弯曲及施 加于结构上的其他载荷。露天甲板，底部及舷侧壳板也形成了一个紧密的外壳，来承受局部海水，及提供浮力供船漂浮。剩余的结构有的直接执行着这些功能，或有些间接地通过使主单元保持原位以便它们能够有效运行。

翻译人员：

底板是主要的组成底部船体梁凸缘的纵向构件。它也是水密外壳的一部分，且受局部水头的作用。在船首端，底板必须能够承受与抨击有关的附加动态压力，并且常常增加那里的板厚来提供必要的强度。

若安装了内底，那么其对底部凸缘强度的作用非常大。内底和底部壳板，及 底板和底部梁，一起充当了双层板，来分散由主要支撑界面内的静水载荷及货物 载荷引起的二次弯曲效应，如隔离舱壁和舷侧壳板。内底形成了一层双层底箱边 界面，提供了局部支撑且易受其中液体的局部压力影响。另外，还受到以上提到 的重物局部载荷作用，通常是放在舱室中的货物。

一块或多块强力甲板形成了顶部凸缘的主要构件，通常为作为顶部水密边界 面，及局部受水、货物和设备载荷作用。剩余的甲板在抵抗纵向弯曲载荷方面多 多少少有些贡献，这取决于它们在纵向上的长度，与船体中性轴的距离，及与主 船体有效连接程度。局部地，内甲板受到货物载荷，设备载荷，贮存品载荷，居 住空间及它们形成边界或形成阻拦连续浸水（液体压力）的屏障。

舷侧壳板为主船体提供了网格，是水密外壳的主要部分。它受到静水压力作 用，及横摇，扭转和波浪作用的动态响应。特别是在船首处，板必须能够承受波 浪的冲击。船尾处，就舵、艉轴架和尾轴管的强度，面板加强，及减弱振动方面 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务水线于冰面上导 航时，增加板厚，而且增加板厚能更局部地抵抗由撞击码头，桥墩，船闸及附近的船舶施加于其上的载荷。

舱壁是内部结构的一个主要部件。它们在船体梁中的功能取决于它们的位置 和大小。横向主舱壁充当梁内部加强隔板，抵抗面内扭转载荷或疲劳载荷，但不 直接参与纵向强度。另一方面，纵向舱壁若延伸的长度大约超过船体长度的十分 之一，那么就会参与纵向强度，而且在一些船上其与舷侧壳板的功能差不多。舱 壁通常有其他的功能，如形成箱型边界，支撑甲板及支撑像主柱这样的装备产生 的载荷，增加刚性以降低振动。另外，横舱壁提供分舱来阻止连续浸水。设计过 程中必须考虑所有的所施加的载荷。

前面提到的船舶的结构构件基本上是大块板，其厚度与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载荷。这些 大块的板可能是平的，也可能是弯曲的，但是不管哪种情况，都应该对它们进行 加强以便有效的发挥它们的功能。也可能使用由波形材加强的波形舱壁。

各种各样的加强构件有着一些功能：梁加强甲板板；桁材反过来支撑梁，将 载荷传递给立柱或舱壁；对于横向构架，横向梁加强舷侧壳板，支撑横向甲板梁 的端部，并且反过来被甲板和纵梁支撑；对于纵向构架，支撑着纵向布置的板，而且反过来被横向构件支撑。这些加强构件通常会扭转，挤压，带折边的，平的 或其中一端剖面连接在它们所需加强的板上的板。

垂直板与底部壳板及内底相连。能够适当地称那些横向布置的垂直板为肋板，而称那些纵向布置的就为中心桁或舷侧桁。12.2 结构构件间的联系

加强构件当然不能脱离于它们所依附的板而独立作用。部分板充当了加强材 的凸缘，而且必须反映这种使用像剖面模数和转动惯量来分析加强材强度的性质。

加强构件有两个功能，这取决于载荷作用的方式。就载荷垂直于板这种情况 而言，如作用于横舱壁上的流体载荷，加强材为板提供边缘约束。就平面载荷而 言，如由船体桁弯曲引起的甲板上的载荷，梁充当着维持甲板板的原设计形状不 变的作用。若甲板梁纵向布置，那么它们当然就承受着与甲板板一样的船体弯曲 应力，而且可能实质上参与船体桁的强度。

甲板，舷侧壳板，内底板，底板及舱壁，相互联系来彼此提供边缘约束。例 如，一块横舱壁最终是由舷侧壳板、甲板板及底板来支撑的。同时，舱壁为甲板 板、舷侧甲板及底板的大型加强材提供边缘约束，其中底板跨在像舱壁这样的大 型横向结构构件之间。这种联系使得在被加强板交叉的地方产生了复杂应力型式。

立柱是用来支撑甲板桁或横向甲板。这些立柱支撑，在承受着货物、设备等 的局部载荷的同时，承担着防止由于船体桁纵向弯曲引起的甲板和底板向彼此靠近的作用。

一般情况下，一个结构构件支撑另一个结构构件的概念简单描述了实际结构 间的联系。在船舶或其他任何结构中，所有的构件都可能共同作用来提供适当的 支撑，来承受它们的设计载荷。这种通常情况下非常复杂的结构间的联系，能够 在电脑结构软件的帮助下通过三维数学有限元综合建模来分析的方法下很好地 被模拟出来。

12.3 基于工程计算来设计

由于船级社规范没有具体含盖所有的设计方面，而且为了鼓励创新设计，大 多数船级社经过特殊的考虑将复审任何由合力计算支撑的设计。这样的设计可能 违背了现存的船级社规范，但是如果所支撑得工程分析证明其结构合理，那么也 会被接受的。例如，依照 ABS 船级社规范（美国船舶局，一年一次），若‚它们 能够通过…依据合理工程原理系统地分析，来满足规范中的总体安全性和强度标 准‛，那么将考虑别的布置及装饰。这种情况下的设计程序结合了基于前人设计 经验的直觉和旨在确定符合要求的结构响应的结构分析。

当今，存在很多用于合理工程分析的电脑软件。这些软件的数量和性能不断 提升。这些典型的性能，含盖了各种分析类型，如小排水量，大排水量，粘性增 加，缓慢蠕动，温度效应，温度材料，自由频率，规范船型，瞬时响应及结构不 稳定性。

船舶工业遇到的工程难题的复杂性已经导致大量地使用且不断扩大使用计 算机。除了要遇到传统的静力和动力设计难题外，不可预测到的海水性质且有时 是货物载荷，使得在评估海工结构响应的过程中遇到的难题复杂化。必须得考虑 海水中与波和船舶的动态接触有关的特殊现象。例如，弹跳是一种由波频与船舶 的可伸缩性能一起作用诱导的完全船体震动。其他相关的区域是局部振动，可能 是由波或螺旋桨与驱动轴的运动引起的。其他的载荷状况，包括那些由热效应，货罐内液体晃荡，底部抨击，及海水中的冰引起的载荷。

数学方法，如矩阵法，有限元法及统计法，都已经存在很长一段时间了。数 字电子计算机的问世，使得能在一种有效解决大量工程方法中，完全使用和贯彻 这些技术。这些工程方法与船舶及其他海工结构的设计、建造及分析有关。

与先前已经可能的条件相比，即使某种程度上特殊载荷状况不确定，计算机 仍能更加严密地确定特殊载荷的结构响应。实际上，使用计算机能够减少简化全 部难题的某一细节中假设的必要，因此提高了最终解决方案的精确度，即使仍必 须承认存在一定程度的与所输入载荷的不确定性有关的不确定方面。12.4 使用计算方法进行优化设计

合理的船舶结构设计迫使设计师们，确定尽可能多的影响结构生命周期中的 安全性和结构性能的因素，并且使用这些信息来确定能优化性能和提供足够安全 性的特殊设计。这种程序涉及到很多计算，但是使用计算机能够简化任务量，提 供一种自动化的合理优化设计。船舶结构优化是一项复杂的任务，涉及到确定多载荷响应的结构分析和应用 优化技术来重新确定单独结构构件的尺寸从而达到一种优化设计。已经使用不同 的优化技术，其技术结合了不同的船舶设计的结构分析方法。

结构优化确定了设计中的可变因素，该因素将最小化（或最大化）一种具体 的目标函数，但满足了一个约束条件。很典型的是，目标函数是重量或结构造价，而且约束是应力，排水量或其他响应特性。

图 12.1 和 12.2 展示了一个油船的强肋骨优化设计的例子。强肋骨划分为很 多等板厚的区域，12.1 中以不同的编号板显示出来了。图划分的尺寸是随意的，而且这得取决于钢板的尺寸和可用性，便利性，便于建造，等等。结合双重迭代法、基于全应力设计的最优性原则被用来最小化强肋骨重量，双重迭代法的开发使得能够在优化软件中有效使用有限元分析。在优化程序中，附在强肋骨上的壳板，甲板及底板不允许厚度发生变化，这是由于它们的厚度是 由纵向强度要求和其他考虑决定的。

主要的结论是，能够最小化强肋骨重量，重量的减少量取决于最小允许板厚，而不是强肋骨的许用应力。使用三种不同的厚度要求，而且图 12.2 中展示了适 当的重量减少量。

课外阅读 优化程序通用且适用于任意强肋骨或相似的结构。可能扩展该程序来连接加

强材的数目，以阻止最小板厚网格的剪切性屈曲和震动。课外阅读

船级社规范

虽然直接的工程设计可能是可选的，但是商船结构构件的设计极大地受船级 社规范影响；实际上，大多数商船构件的主要尺寸直接依据那些规范定的。船级 社的创建是服务于船舶工业，通过建立一定标准来提供保障，保障一艘船符合目 标服务的结构和机械和适度。船级社在 1930 年载重线公约条款的规定下被政府 认可，并且时常被敦促去承认‚……为了保障尽可能地应用统一的干舷所依据的 强度标准。‛

自从 1930 年以来，签署了载重线公约，在船舶设计和建造、造船技术及船 舶运营方面已经发生很大变化。新的关闭装置类型，特别是金属舱口盖，已经改 善了船舶水密完整性。其他技术型发展（大量使用焊接，修圆的舷边，等等）也 已经普及了。船舶尺寸的极大增长，特别是油船和散货船，已经使得有必要扩大 现存的干舷表来含盖长达 366 米（1200 英尺）的船。所有这些考虑，结合使用 1930 年载重线公约获得的经验，值得经过完全的检查，为了采用一个新的载重 线公约。

因此，另一个关于载重线的国际性会议与 1966 年召开，为了起草一项新的 公约，使得载重线规范能够符合船舶建造方面的最新发展及技术的要求。现在，通过这次会议制定的规范强制执行。由于船级社不仅被认为是强度标准的来源，而且被当地政府及很多其他国家政府委派为载重线指定机构，所以载重线公约的 应用是主要讨论的项目，以达到其条款要求下的目标一致方法。但是，理所当然 应该讨论大家关心的其他项目，而且第二次世界大战以后，随着船舶和船舶工业 变得愈加国际化，期望船级社要求的一定程度统一变得很明显了。

船级社间合作范围的快速增大，1959 年国际政府间海事质询组织及（IMCO）的创立，使得船级社加入为一个团体来与 IMCO 建立联系。这个团体称为国际船 级社联合会，而且于 1968 年成立。截止至 1979 年年中，该团体有九位成员和三 个附属会员。它的职责分为两类：发展统一的船级社规范，称为联合要求，及与 别的组织合作。

船级社要求的统一是一项长期的任务。到目前为止，所有成员已经采纳了超 过一百个统一要求，在统一的船体钢标准到油船泵房的最大蒸汽温度中变化。由 不同的工作组或通信组制定的统一要求传递给 IACS 委员会征求通过。紧接着，由于每个船级社的主管部门仍希望保留它们自己的规范，所以在这些统一要求编 入规范中之前，它们应该遵从每个船级社的一般规则制定程序。

大多数商船都是按美国船级社（ABS）或劳埃德船级社（LR）规范分级的。这些规则都列在了 ABS 和劳埃德规范中，而且后面章节中大多数的具体规则要求 都源自这两个船级社。其他的船级社有类似的规范，且有时候几种规范都是用于 同一艘船。

船级社规范包含了大量的有关船舶不同构件的设计和建造的有用信息，因此 的决定一些船材尺度法则，如船体构架尺寸，桁材尺寸，板尺寸，等等，直接在 发布的公式和表格中给出了。近年来，由于船级社逐渐趋向于用剖面特性而不是 所需要的构件实际尺寸来呈现它们的要求，所以直接从表格中选择结构构件的可 能性已经减少了。在许多不同结构构件的例子中，船级社通过使用简述和描述良 好做法的案例来为设计师介绍建造方法。

近年来，使用了高强钢或在那些使用了保护性的防腐涂料来减小需求腐蚀余 量的地方，已经允许修改厚度标准了。这样的例子中，由于拼板尺寸标准规范依 据全厚度板标准，所以必须仔细考虑板的不稳定性。对于油船，矿山船，散货船，液化气船等等，已经进行了其他的修改及采用了特殊要求。在商船结构设计中，第十三课 结构与型线的关系 研究使用这些规范是必要的。13.1 型线的本质

型线描绘了船形。起初船舶设计的早期阶段，它们以非常小的比例来画。为了建造船舶，这些小比例的型线必须以足够大的比例来重画，以精确的定义船 形，以便能够结构切割及成形，系统定位及设计，等等。传统上来说，这种更大 的比例即全尺寸，型线在放样板上进行铺设，且使用全比例样板来指导切割和成 形操作。现在仍旧使用这种系统，但是在很多大型的船厂中全尺寸放样已经被其 他的系统替代了，这将稍后描述。13.2 型线要求

但是，制作型线来定义无厚度的几何表面，而非实际壳板、甲板和舱壁板、构架、纵向构件等等。对于这些组装在一起的结构，必须清楚地定义用型线表示 的表面及适当的结构厚度余量。为了这样做，当放样工及船体装配工们着手去将 船舶结构的详细工作图纸装换为实际结构构件时，他们必须非常的了解结构与型 线的关系。型线表现着壳板、甲板及底板，与支撑结构之间的关系；因此，一条 线定义了壳板、甲板及底板的内侧线的同时，也定义了支撑结构的外侧线。这方 面传统关系已经改善了，其中这方面指的是工业平等标准。图 13.1 及 13.2 用图 表示了一些实例。

船体及内部结构的型线的空间排列是用它们与水平参考面的垂直距离及用

翻译人员： 它们与垂直参考面的水平距离来描述的，其中一个位于船体纵向中心线上，另一 个横着处在船中，水平参考面反映在图纸上就是基线。水平参考面一般与平底壳 板的型线重合。13.3 型线

a.壳板。焊接壳板的内表面通常是平贴的，并且处在型线上。这种布置消除 了折曲横跨在板厚变化处焊缝上壳板构架的必要性。

b.双层底。内底板的下侧通常平贴，并且处在型线上。

垂直平板龙骨处在船体中心线上，其厚度被中心线平分。纵向舷侧构件及倾 斜边板通常用板内侧型尺度表示。

c.甲板板。甲板板的下侧通常被定为显示在甲板上的不同厚度甲板的型线。甲板边板的厚度大于余量的地方，会导致甲板边板内缘突出，能够在舯横剖面上 看出这似乎妨碍了排水系统，但是实际上甲板舷弧和梁拱是令人讨厌的情况。

若使用特殊厚度的甲板板，那么通常对甲板板的型线做特殊定义，以适应情 况。例如，军船上可能在两端使用 6mm（0.25 英寸）厚板来与船舯大量的板相接，有时型线在整个甲板板的上部下面突出 6mm，忽略板厚。类似地，若使用一层薄 的甲板覆盖层，如舵瓦，在甲板厚度变化非常大的地方下面使用很薄一层覆盖物，那么就把底部厚度参差不齐的甲板的顶部磨光。这些与船厂惯例想脱离的地方通 常定义在结构图上了。

d.舱壁板。通常船体前半部分横向舱壁板的后表面在肋骨型线上，船体后半 部分横向舱壁板的前表面在肋骨型线上。通常纵向舱壁板内表面在型线上。

若一舱壁板厚参差不齐，而且加强材位于型线的侧面，那么将此舱壁位于加 强材的一侧磨光以避免卷曲或给加强材开槽，而且薄板可以从型线中移除。

e.构架和梁。通常壳板构架及甲板梁的末端指向船舯，其脚部处在型线上，如图 13.2。这就有助于使用焊接和检查船首和船尾壳板形状复杂地方的舷侧构 架。使用角钢或球扁钢来纵向布置舷侧壳板的地方，角钢或球扁钢底部向下且根 部处在型线上；若使用球座，那么板格的底侧就处在型线上。使用角钢或球扁钢 来纵向布置甲板的地方，角钢或球扁钢底部朝外且根部处在型线上；若使用球座，那么板格内侧处在型线上。

绘图员，放样工及船舶装配工之间必须存在良好的协调，这取决于对结构构 件与型线的关系的重要性有一个很清楚的理解。这种关系必须标准化，为了避免 组装难题及结构不连续。13.4 结构调整及连续性

船级社规范和结构分析方法为确定船体结构不同部件的尺寸和厚度提供了 方法。若适当地使用这些方法，那么设计师可能就很确定他已经提供了足够的强 度。然而，同等重要的是结构的调整及连续性。

若构件上的载荷直接作用于支撑结构上，那么就需结构调整。通常，结构调 整针对同一平面上的两个相连的构件。它们可能通过彼此直接的对接焊接来相连，或者通过每个构件与垂直于这些构件的平面上的一连续构件的反面进行肋间填 角焊接。这是很基础的，但是若很多船的其他设计要求已经被指定比结构调整更 重要，那么这些船就已经承受了严重的问题。问题是双重的，即设计时的调整和 建造时的调整。

在设计阶段，某种程度上必须将垂向载荷的支撑调整为底部支撑。因此，若 不垂向调整足够的船体结构，那么一设计用来阻止甲板室损坏的舱壁的作用是不 明显的。类似地，必须尽一切可能将立柱放在另一个的下面。若立柱线必须踩着，那么必须提供特殊加强梁或其他方式来传递载荷。

调整的第二个方面是保证在船舶建造阶段实际达到设计师们想要的结构位 置。并非所有的装配工都知道，错调了一侧有梁凸缘的舱壁另一侧的一个木垫，使舱壁板受到那些本来由调整仪来承受的载荷的作用。在一些区域，设计师不能 控制这些特殊的建造难题。但是，这些难题能够克服，通过避免需要在板的反面 进行结构调整的设计细节，装配工没有简便的将板放在后部结构上的方法，只有 目测或简单的直接测量来精确定位支撑构件。

设计师直接控制的调整必须早在制定计划中就得提供。相比于设计一套布置 方案并接着尽力去找到它们中结构的一致位置来说，使用给定的舱壁、立柱和能 提供必要支撑的梁位置的构架来制定布置方案，是更加方便的。早期结构设计人 员和布置设计人员间的紧密协作对于平衡设计来说是必要的。若一个工作组与另 一个工作组的工作的进展没有相互咨询，那么不可避免得到令人不满意的结果。13.5 问题的概述

若结构能够传递载荷而不发生应力突变，那么就说结构是连续的。无需证明，调整较差的结构不连续。但是，良好调整的结构不能保证就连续。尺寸为

150-10mm 的扁钢可以用 50-10mm 扁钢来调整，但是除非底部构件弄成 50mm 的锥 顶，否则连续性将缺失。通常，设计师将补偿舱壁中的削减来保留连续性，但是 设计师保证这舱壁是由远离中间甲板的那侧的结构支撑的，提供了调整（及，有 希望地，连续性）。调整和连续性间的区别不重要，但是对于良好的设计和建造 来说，提供调整和连续性是必要的。14.1 强度

船体结构在几个方面上比大多数其他人造结构复杂得多。在满足任务及有效 载荷（及商船的吨位丈量规范）要求下的总布置的同时，外部船体和内部槽罐必 须是能够承受在波浪中遇到的预期载荷作用的水密结构外壳。外部船体也必须遵 守良好的水动力设计原则，这涉及到通常比陆运结构更加复杂的几何体。

在预期载荷范围内，遇到了最大的难题。这些载荷是货物重量、主机、结构 及海水浮力的静力和动力载荷，及风、浪、冰和热效应的环境载荷。环境动力载 荷，特别是汹涛海面上的波浪载荷，本质上是不确定的，而且只能用统计方法来 描述。这些源于船体与海水的相对运动的内外载荷，要求船体结构能承受抨击载 荷和甲板掩湿载荷，螺旋桨和主机的波浪感生震动，反复弯曲疲劳，及很多其他 与海船有关的现象。

目前，通过对统计描述及海况效应的扩展研究，结合电子计算机的强有力的 分析能力，极大地增强了结构设计方法。随着研究与电脑的配合，做出了努力来 回答有关用结构优化设计来满足强度和价格要求的复杂问题。

对于船舶结构设计的介绍，船舶强度通过传统方法来获得，使用已经用了很 久且仍旧是结构设计基础的方法。最新的强度研究应用随后将作为所描述过的基 本方法的扩展。

一艘在海浪中的船可以近似认为是一根有支撑力和分布载荷的梁。支撑力是 波浪的浮力，而且分布载荷是那些船舶结构的重量及如原油、淡水和货物这样的 载荷。当一艘船驶进或远离波长近似等于船长的海浪时，那么就会发生最糟糕的

第十四课 船体强度

翻译人员： 载荷支撑状况。若遭遇尾斜浪时，船首或船尾同时处在波峰或波谷位置，那么也 会发生那样的糟糕状况，在这种情况下必须考虑扭转载荷。

图 14.1 显示的船由波浪支撑，船首和船尾都处在波峰位置，船舯区域处在 波谷位置。船体将弯曲，其上部受压，下部受拉。就说船舶处于中垂状态，而且 这种情况下，露天甲板将由于压应力作用发生压缩变形，而底板由于拉应力作用 发生伸展变形。

（这种情况下）若船前进半个波长的距离，那么波峰就处在船舯，且船首和 船尾就在波谷位置，如图 14.2 所示，应力状态转换了。露天甲板处于受拉状态，而底板处于受压状态，并且就说船处于中拱状态（就像将一头猪横跨地放在你的 肩膀上一样）。船舶强度及梁理论

梁理论假设，为了强度方面考虑，将一艘船比作为一根中空的、近似为矩形 的梁。总的来说，这种比较是正确的。假想，首先材料结构具有连续性，其次已 知应力分布，那么就能不管其尺寸多大计算这样已知横剖面的梁的强度了。但是，由于船体结构很复杂，各种不同构件都有连续性，固定方式（铆接和焊接）不同，船体存在开口，受到动力和复杂静力载荷作用，仅存在一点不符之处，简单梁理 论成为了一般性的准则而不是标准规范。这并不是说，梁理论作为船舶设计的基 本工具没有用。在所有结构损坏的实例中，梁理论应当作为分析结构强度的任何 减小的基本方法及当作是补救措施的基本指导方法。

虽然将船当作为一根简单梁的假设中存在不足，但是梁理论提供了可进行分 析的可靠基础。那是一个通用的方法，且因此提供了可进行强度计算及结果分析 和比较的标准。14.2 梁和载荷分类

在讨论将梁理论运用于船舶问题中之前，先介绍研究固体力学（材料强度）的主要元素。这涉及到分析在不同标准参数下不同类型载荷对支撑梁的影响，如 图 14.3 所示。

1.当接触面积相对于梁的尺寸而言是很小的时候，可以将其当作集中载荷或 点载荷。

2.当接触面积相对于梁的尺寸而言是很大的时候，可以将其当作分布载荷。分布载荷可以是均匀的，且陈述为梁单位长度上的载荷。分布载荷也可以是以一 定的几何关系均匀变化或以任意方式变化。

上述载荷的特殊情况包括

3.摩擦载荷，平行作用于接触面且通常是一个垂直力乘以摩擦系数的函数。

4.重力载荷，由梁的重力引起的且可以当作分布载荷也可以当作是作用在梁 重心的集中载荷。为了简化一些问题，认为梁是没有重量的。

5.热负荷，惯性载荷及磁负荷，像重力载荷一样，没有经过物体接触，但作 用于整个梁。

载荷也可以根据它们造成的变形类型或载荷作用时间来分类。

1.轴向载荷通过梁横剖面的中心线，且产生拉压应力。

2.扭转载荷或转矩载荷，引起负荷构件扭曲或相对于本身关某一轴旋转。扭 转载荷被发现存在于用于传递功率的轴及一些磁悬浮列车和赛车上。

3.弯曲载荷是由力引起的，这些力产生了作用于梁上的力矩和力偶，及导致 横剖面上的应力和应变发生变化。

4.剪切载荷就是那些在梁上产生了剪应变的载荷。5.组合载荷是上述产生结构构件复杂变形的力合成的。就载荷作用时间而言，分类是

1.静载荷，是逐渐施加的，且能也可以不能维持很长一段时间（固定负载）。除非平衡发生破坏，静力平衡就一直保持。2.动载荷，随着时间变化，而且通常符合下列范畴。

a)交变载荷或疲劳载荷，涉及到大量长时间的周期性载荷，能否引起结构的 共振取决于交变载荷的频率。

b)冲击载荷或能量载荷，是外部快速施加的载荷，使结构产生了震动且有时 会产生永久性变形。直到震动减弱后，才能再次建立平衡。

第十五课 船舶结构应力和强度曲线

翻译人员：

15.1 船舶结构应力

前面的部分已经强调了将船舶近似看作一根简单结构梁。实际上，这是船舶 强度及算的基本前提；但是，由于结构和外界施加的力很复杂，所以在设计时必 须考虑到船舶的所有结构应力，以便核查船舶强度的精确度。因此，为了区分应 力的来源及影响，通常将这些应力分两组讨论：（1）船体梁应力及（2）局部应 力。船体梁应力

一艘漂浮着的船完全被排水量或浮力沿船纵向和横向分布变化非常大的浮 力支撑。这些力包含作用在船体上的向上的力。向下的力是由船上所有重量的不 同分布造成的，包括船体结构、机械装置、燃油、货物及压载的重量。向上力与 向下力的差使船体梁上产生了沿船长方向上变化的载荷和一个总的弯矩及相关 联的剪切应力。

应当注意，这些由横向弯矩造成的应力通常相对于那些由纵向弯矩造成的应 力来说，就不那么严重和重要了。一般说来，用来提供精确的纵向强度和局部强 度的结构构件，其尺寸将合理限制横向弯曲。

x  Mxy

在计算纵向强度过程中，简单梁理论成为了计算的基础，且使用前面提到过

Ix 的关系。对于船长方向上任意剖面 x，这钟关系是

计算任意剖面的惯性矩所用的构件必须纵向（船首至船尾）连续。任意剖面上，最大应力发生离中心轴最远的那部分结构上，即在甲板和底板

上（图 15.1）任意剖面上。某一剖面的 M x 及 I x 在特定载况下是不变的；但是，船长方向上，剖面的 M x 及 I x 将随剖面位置变化而变化。因此，在那些 M x / I x 最 大（假设 y 的最大值几乎没变化）的甲板或底板剖面处，大多数船通常在船舯剖 面附近处，应力最大。当然，驱逐舰（没有在图 15.1 中显示出来）的上层建筑 和甲板室比甲板和底板与中心轴的距离还远。上层建筑通常设计为沿船长方向上 隔一段距离就间断，通过使用伸缩缝来阻止结构参与部分的纵向弯曲应力。

从有关梁中性轴的讨论可以看出，最大水平剪切应力的产生发生在中性轴平面上。垂直剪切力沿船长方向的变化，取决于垂直力（载荷）的纵向分布。由于 船型及船舯机械装置的载荷分布基本相似，垂向剪切力的最大值在离船首和船尾 各四分之一船长处，而且最大弯矩在船舯附近。

那么，这种船型的一般性推论是，最大剪切应力发生在四分之一船长的中性 轴附近，且这些船舷侧及附近的最大剪切应力处通常需进行局部加强。

也应该进一步声明，由于牛顿第三定律（对于每一个力，都对应一个大小相 等方向相反的反力）及平衡保持这一事实，产生了大小等于剪切力的反力。这意 味着对于垂向和水平剪切力，有一个与剪切力成 90 度的力偶。结果是，垂向剪 切力和水平剪切应力是相互联系的。局部应力

局部应力是由静水压力，设备的集中载荷及动载荷引起的。

每单位的船体水下部分面积受到与其所处水深成正比的水压力。作用于壳板 上的水压力的垂向分力通过内部构架传递给壳板，且抵制着船舶的各种载荷。虽 然作用在两舷侧的水压力的水平分力相互抵消，因此阻止了船舶的横向运动，但 是水平分力仍作用在壳板上。船体及其内部构架必须能够抵挡水挤压船体。当船 壳破裂，水浸入船内时，前面讲到的施加在船壳上的静水压力作用在浸水空间内 的边界上。这些内部边界必须经过足够加强来阻止结构的破坏，并且因此限制了 浸水。与燃油和水舱相接触的边界也施加了静水压力。

每个物体的重量集中在船上的一些点上。这些载荷必须通过内部结构向下传 递至壳板，壳板处这些载荷被静水压力的垂直分力抵挡着。为了防止集中载荷的 高应力，使用大量基座来分布大面积的载荷。

船舶结构在承受静力载荷施加的局部应力的同时，可能也遭受风、浪、液体 载荷的抖振作用，而且军船上，还包括导弹和鱼雷的爆炸及水雷爆炸的作用。

损坏的结构将使得未损坏的结构遭受更大的应力，这不仅是因为构件的有效 横剖面减少了，也因为结构不连续可能导致应力集中。15.2 确定船舶强度曲线的方法

强度曲线中所用到的重量计算，排水量，稳性及其他考虑，早在设计阶段就 开始了。为了确定强度曲线，必须精确弄清楚重量的大小及位置。讨论下面这种 重量计算的常规做法是有优势的。

重量分组。为了有序地进行重量计算，将重量分类并细分为组。军船设计中，目前的做法是将船体、设备及附体所有的重量部分分为如下七个基本重量组：

组（1）——船体结构

组（2）——推进设备

组（3）——电器设备

组（4）——指挥和监视

组（5）——辅助设备系统

组（6）——舾装及室内陈设

组（7）——武器装备

以上重量组现在是军船重量计算的标准，而且每个这些主要的分组将进一步 细分。将会在船舶工程分解结构中发现详细分组完整的描述。

重量计算。在早期设计阶段中，通过与现存相似船的对应重量组进行比较，来估计重量。列出主要的结构项目，然后直接计算重量。在随后的初步设计和合 同设计阶段及在船厂详细设计阶段再更详细地计算计算重量。像武器，泵及锚这些标准的重量项目相对容易确定——通过参考厂商说明或 项目说明书。其他部分，例如构架，船体板及舱壁板，必须参照船舶说明书来一 个一个条目的计算。像涡轮机，锅炉及其他大型设备单元的项目重量必须通过部 分分解，由厂商说明书来确定。

第一艘甲类船的建造是通过反复称量零件的重量来完成的；也就是，实际上 所使用的每份材料及设备都经过称量并记录其重量。最后计算所有零件的重量和 来给出最终的检查重量。

简述各分组重量及它们分别关于龙骨的垂向力臂和船舯剖面的纵向力臂。从 此简述中确定了每单位长度重量数据，并且绘制成重量曲线。

浮力计算。浮力的计算仅仅与那些重量计算相对比。这些值是通过计算水线 以下横剖面来确定的，这些水线对应了一些能够计算重量的载况。对于任意给定 的水线或排水量状况，这些横剖面积以贯穿整个船长的简便的比例按坐标绘制。通过这些坐标点来绘制的光顺曲线，就构成了描述浮力沿船长方向纵向分布的曲 线。

载荷，剪切力及弯矩曲线。在重量及浮力曲线都已确定以后，随后的程序就 很直接了。净载荷曲线通过所选船长间断处的重量值减去浮力值，然后绘图每个 位置处的差值得到。然后，通过近似方法对这条曲线进行积分，来获得剪切力曲 线，反过来对剪切力曲线进行积分获得弯矩曲线。对于货运船，计算不同载况下 的剪切力及弯矩曲线，来确定那些由于结构原因而应该避免的载况。那些涉及到 获得船舶强度曲线的实际程序的原理明显与那些前面描述过的简单载货驳船一 样。意义也是一样的；但是，由于重量分布及船型很复杂，所以分析过程是乏味 的（若通过手工来做）且那些不规则的曲线暴露了更复杂的强度问题。当讨论船 第十六课 结构完整性 舶在有浪的海水中而不再是静水中的状况时，这个问题就变得更明显了。

翻译人员：

一艘船结构最简单的描述是，其船体是一根梁，设计用来支撑作用于其上（包 括自身重量）的很多重量,以抵抗由集中重量和局部浮力产生的局部力，及抵抗 一些几乎肯定会发生的动力。正如任何结构一样，任意点处的应力必须保持在建 造材料限制允许的范围以内。而且，局部挠度和总挠度都应保持在安全限以内。在船体设计所用的梁理论的广泛应用中，将船假设为被波长等于船长且波高 等于二十分之一船长的准定长波（即，不随船一起运动）支持着。船被波峰在船 首和船尾或只在船中的波支持着。将船长分为 20 站，且每站内的重量和浮力制 成表格。将每站内的总重量和总浮力的差视为一个均匀的施加在该站上的载荷。然后，绘出一条这 20 个载荷沿着船体位置的函数曲线，而且对所得到的曲线沿 着船长进行积分，来给出所谓的剪切力曲线。接着，对剪切力曲线沿着船长进行 积分，给出弯矩曲线——最大值通常在船中附近的曲线。然后，通过用最大弯矩 除以船体结构梁剖面模数来获得弯曲应力值，其中剖面模数能够通过结构详细图 计算出来。为了防止分析中的被忽略的载荷的影响，例如动态波载荷，计算中应 该保留足够的设计余量。自约 1990 年以来，认为如上所述的波载荷的准静态处 理方法是不准确的。所选择的处理方法以变成了找静水（即，海平面）弯矩，然 后加上一个用一经验公式找出的且仅基于船尺寸和比例的波弯矩方法。公式中的 系数都是以通过海上测量及结构模型试验得到的数据为依据的，因此所找出用来 预测的公式似乎与实际情况相符。公式公布在约束商船设计的船级社的规范中。

然而，虽然一个简单的经验公式可能很好地适用于特殊功能要求的海况下的 特殊构造船，但是这不足以适用于一切海况中的所有船。鉴于这种原因，继续进 行了海水与浮式结构之间相互影响的研究，目的是为了能够计算一种源于海水与 浮体之间相互影响的载荷。这项任务是艰巨的，因为分析师必须能够计算由波引 起的船的运动，对由波引起的船的运动的影响，及浮力、阻尼和存在惯性力。没 有大量的海上测量和模型试验，也没有使用大量的计算资源，这项任务将不可能 完成。二十世纪七十年代，开始使用计算资源，而且鼓励努力使可能很好地延续 至二十一世纪。

波与船之间的相互影响也可能是以一种动态形式发生。一个关于运动波和运 动船体之间冲击的很明显的例子。一般说来，这种冲击的结果的影响很小，但是 当船艏脱离水面然后再次迅速浸入水中时，恶劣的天气情况下发生的抨击现象会 激发船体‚振荡‛。振荡是一种基本的双点频率的船体振动。它能产生与准静态 波弯曲应力极为相似的应力。也能在船艏再次进入水中与水产生冲击的地方产生 非常高的局部应力。

另一种波激发的、能够产生很大应力的船体振动是颤振。颤振源于波的遭遇 频率与船体振动固有频率之间的共振。能够通过改变降低航速和改变航向来避免 砰击及造成的振荡现象，但是非常难避免颤振，因为典型海况中的波频率范围很 广。幸亏，颤振没有被认为是任意结构破坏的缘由。

也需要大量的计算资源来精确计算这样的动力及它们的结果，因此直到 1980 年左右才开始认真尝试。已经取得了很大的成功，但是对于标准设计原则 来说技术仍没有减少。

传统的船体结构是由龙骨，横向构架及贯穿整船的甲板梁组成，其中甲板梁 安在了构架边缘——所有支撑着一层相对较薄的甲板壳板，舷侧壳板及底部壳板。这种在中世纪欧洲非常普遍的结构体系已经进入了钢铁制船舶年代。但是，它有 一个很大的缺点，即构架和甲板梁对于抵抗纵向弯曲无作用。纵向布置的构架的 确对抵制这种阻力起作用，因此壳板厚度就较薄。在非常重视重量减轻的应用中，非常支持使用这种构架体系。但是，纵向构架需要内部来自球鼻艏及板格构架的 横向支撑——实际上，后者部分球鼻艏可能从壳板向外延伸 3 至 7 英尺。这种要

第四章 船舶生产 求明显降低了纵向构架的重量优势，但不足以完全否定没有重量优势。板格构架

也有些干预内部空间使用的缺点，结果是，很多船上继续使用简单的横向构架系 统。

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第十七课 船舶建造过程

船舶建造是一种为客户（私营业主，公司，政府等等）生产产品（船舶，海 洋结构物，水上机械设备，等等）的工业。大多数情况下，产品订货建造，需满 足买方的具体要求。这甚至适用于那些一系列正在建造的相似船型。这整个过程 基于相关的顾客需求，可能某种程度上会发生变化，但是通常它涉及到很多具体 阶段。这些可以简述为： 船东需求的产生