船舶基础知识及术语解释——船舶基础知识

船舶基础知识及术语解释——船舶基础知识 ​  HYPERLINK "http://www.renren.com/profile.do?id=258249937" 楼主 张剑➹船舶 2010-12-19 18:53 船舶定义 航行或停泊于水域的运输或作业工具,按不同的使用要求而具有不同的技术性能,装备和结构型式。 船舶简史 船舶从史前刳木为舟起,经历了独木舟和木板船时代,1879年世界上第一艘钢船问世后,又开始了以钢船为主的时代.船舶的推进也由19世纪的依靠人力,畜力和风力(即撑篙,划桨,摇橹,拉纤和风帆)发展到使用机器驱动(见船舶动力装置).1807年,美国的R.富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船"克莱蒙脱(Clerment)"号,时速约8公里/小时。1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船"阿基米德(Archimedes)"号问世,主机功率为58.8千瓦.这种推进器充分显示出它的优越性,因而被迅速推广。1868年,中国第一艘载重600吨,功率为288千瓦的蒸汽机兵船"惠吉"号建造成功。1894年,英国的C.A.帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机安装在快艇"透平尼亚(Turbinia)"号上，在泰晤士河上试航成功,航速达60公里/小时以上，早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的，约在1910年出现了齿轮减速,电力传动减速和液力传动减速装置，在这以后,船舶汽轮机都采用减速传动方式。1902～1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船。1903年,在俄国建造的柴油机船 "万达尔(Βандал)"号下水.20世纪中叶,柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置.英国在1947年首先将航空用的燃气轮机改型安装在海岸快艇"加特利 克(Cartaric)"号上,以代替原来的汽油机,其主机功率为1837千瓦,转速为3600转/分,经齿轮减速箱和轴系驱动螺旋桨.这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦,远比其他装置轻巧.60年代先后出现了用燃气机蒸汽轮机联合动力装置(见燃气-蒸汽联合循环装置)的大,中型水面军舰.当代海军力量较强的国家,在大,中型船舰中,除功率很大的采 用汽轮机动力装置外,几乎都采用燃气轮机动力装置.在民用船舶中,燃气轮机因效率比柴油机低,用得很少。        原子能的发现和利用又为船舶动力开辟了一个新的途径.1954年,美国建造的核潜艇"鹦鹉螺(Nautitlus)"号下水,功率为11025千瓦,航速为33公里/小时.1959年苏联建成了核动力破冰船"列宁(Ленин)"号,功率为32340千瓦.同年,美国核动力商船"萨瓦纳(Savannah)"号下水,功率为14700千瓦.现有的核动力装置都是采用压水型反应堆汽轮机动力装置,主要用在潜水艇和航空母舰上,而在民用船舶中由于经济上的原因没有得到发展.        70～80年代,为了节约能源,有些国家吸收机帆船的优点,研制一种以机为主,以帆助航的船舶,用电子计算机进行联合控制,日本建造的"新爱德丸"号便是这种节能船的代表.        古代中国是当时造船和航海的先驱.春秋战国时期就有了造船工场,能够制造战船.汉代已能制造带舵的楼船.唐,宋时期,河船和海船都有突出的发展,发明了水密隔壁.明朝的郑和于1405～1433年间七次下西洋的宝船,在尺度,性能和远航范围方面,都居世界领先地位.         到了近代,中国造船业发展迟缓.1865～1866年,清政府相继创办江南制造总局和福州船政局,建造了"保民","建威","平海"等军舰和"江新","江华"等长江客货船.中华人民共和国成立后,船舶工业有了很大发展,50 年代建成一批沿海客货船,货船和油船. 60年代以后,中国的造船能力提高得很快,陆续建成多型海洋运输船舶,长江运输船舶,海洋石油开发船舶(平台),海洋调查船舶和军用舰艇,大型海洋船舶的吨位可达120000载重吨.除少数特殊船舶外,中国已能设计,制造各种军用舰艇和民用船舶. 船舶构成        船舶是由许多部分构成的.按各部分的作用和用途,可综合归纳为船体,船舶动力装置,船舶舾装等3大部分. 船体：        船体是船舶的基本部分,可分为主体部分和上层建筑部分.主体部分一般指上甲板以下的部分,它是由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形状的空心体,是保证船舶具有所需浮力,航海性能和船体强度的关键部分,一般用于布置动力装置,装载货物,储存燃油和淡水,以及布置其他各种舱室.为保障船体强度,提高船舶的抗沉性和布置各种舱室,通常设置若干强固的水密横舱壁(或同时包括纵舱壁)和内底,在主体内形成一定数量的水密舱,并根据需要加设中间甲板(一层或数层)或平台,将主体水平分隔成若干层.上层建筑位于上甲板以上,由左,右侧壁,前,后端壁和各层甲板围成,其内部主要用于布置各种用途的舱室,如工作舱室,生活舱室,贮藏舱室,仪器设备舱室等.上层建筑的大小,层楼和型式因船舶用途和尺度而异,一般都设首楼,而上层建筑的主要部分则位于机(炉)舱区域之上.运输货物船舶的上层建筑长度较短,而客船和科学考察船的上层建筑则是很讲究的.船体结构大都用钢材,由板材和型材组合成板架结构. 船舶动力装置：        船舶动力装置包括:推进装置——主机经减速装置,传动轴系以驱动推进器（螺旋桨是主要的型式);为推进装置的运行服务的辅助机械设备和系统,如燃油泵,滑油泵,冷却水水泵,加热器,过滤器,冷却器等;船舶电站(发电机,配电板等),它为船舶的甲板机械,机舱内的辅助机械和船上照明等提供电力;其他辅助机械和设备,如锅炉,压气机(和空气 瓶),船舶各系统的泵,起重机械设备,维修机床等(它们并不全是为主机服务的).通常把主机(及锅炉)以外的机械统称为辅机. 船舶舾装和其他装备：       船舶舾装包括舱室内装结构(内壁,天花板,地板等),家具和生活设施(炊事,卫生等),涂装和油漆,门窗,梯和栏杆,桅杆,舱口盖等.船舶的其他装置和设备中,除推进装置外,还有:①锚设备与系泊设备;②舵设备与操舵装置;③救生设备(救生衣,救生筏,救生艇及其收放装置);④消防设备(探火和灭火设备与系统);⑤船内外通信设备(船内电话,无线电台);⑥照明设备;⑦信号设备(号灯,号旗等);⑧导航设备(雷达,各种定位仪,测探仪,计程仪等);⑨起货设备;⑩通风,空调和冷藏设备(食品库和冷藏货舱用); 海水和生活用淡水系统; 压载水系统; 液体舱的测深系统和透气系统; 舱底水疏干系统; 船舶电气设备,包括电缆,电气控制板(箱),蓄电池,变压器和变流机等.船舶设备中的照明,通信,信号,导航 等设备也可归入电气设备; 其他特殊设备(依船舶的特殊需要而定). 船舶分类        船舶分类很多,可按用途,航行状态,船体数目,推进动力,推进器等分类. 按用途分类 这种分类方法最常用,可分为军用和民用船舶两大类.        军用船舶通常称为舰艇或军舰.其中,有直接作战能力和海域防护能力者称为战斗舰艇,如航空母舰,驱逐舰,护卫舰,导弹艇和潜艇,以及布雷,扫雷舰艇等,担负后勤保障者称为军用辅助舰艇.        民用船舶指各种非军用船舶.某些小船习惯上也称为艇.民用船舶一般又分为运输船,工程船,渔船,港务船等. ①运输船:用于港口之间的运输,如客船(包括渡船),货船,客货船.货船又按货物种类,运输方式和装卸方法分为:散件杂货船(统货或杂货船),集装箱船,滚装船(包括车辆渡船),散货船(多指谷物,煤,矿砂运输船),运木船,油船,液化天然气(和石油气)船,驳船,拖驳船队,顶推驳船队(分节驳)等.有的船舶能运载集装箱,矿砂,木材,谷物等多种货物,称为多用途船;有的专业船舶兼能运载石油,矿砂和其他粒状散货,称为兼用船. ②工程船:如挖泥船,打桩船,起重船,打捞船,布缆船,疏浚船和炸礁船. ③渔业船:如各类捕捞船(拖网渔船,围网渔船,刺网渔船,流网渔船,钓鱼船,蟹工船,捕鲸船和狩猎渔船),水产品加工船,水鲜冷藏运输船,渔政船等. ④港务船:如港作拖船,引水船,航标船,港监船,供油船,供水船,消防船和交通船. ⑤海难救助船.⑥海洋开发船:如海洋调查船,钻井船,多用途拖船和潜水器. 按航行状态分类 通常分为排水型船舶,滑行艇,水翼艇和气垫船. ①排水型船舶:水面船舶航行时,重力全靠水的浮力来支承,绝大多数船舶属于此类. ②滑行艇:高速航行时,仅部分艇底接触水面,重力大部分靠作用于艇底的动压力支承. ③水翼艇:船体下装有水翼,高速航行时靠水翼的升力使船体部分或全部离开水面. ④气垫船:靠向艇底不断输送高于大气压力的空气把艇体全部或部分升起,以降低水阻力而高速航行.气垫船又分全垫式和侧壁式两种. 按船体数目分类 分为单体船(绝大多数船舶属此类)和多体船. 在多体船型中双体船较为多见.双体船具有二个相同的片体(成一定距离并列),在距水面一定高度处用连接桥连接成一体,多用作客船和车辆渡船,具有甲板面积大,装载地多和稳性好的优点.为改善双体船的耐波性和快速性,又有一种小水线面船,片体自水面下一定高度起缩小为流线型,狭窄柱体伸出水面与连接桥相接. 按推进动力分类 可分为机动船和非机动船. 机动船按推进主机的类型又分为蒸汽机船(活塞式,现已淘汰),(蒸)汽轮机船,柴油机船,燃气轮机船,联合动力装置船,电力推进船,核动力船等. 按推进器分类 有螺旋桨船(主要型式),喷水推进船,喷气推进船,明轮船,平旋轮船等. 空气螺旋桨只用于少数气垫船. 按推进器数目还可分为单桨船,双桨船,三桨船等. 按机舱部位分类 有尾机型船(机舱在船的尾部),中机型船和中尾机型船. 按主体连续甲板的层数分类 有单甲板船,双甲板船,三甲板船等. 按船体结构材料分类 有钢船,铝合金船,木船,钢丝网水泥船,玻璃钢艇,橡皮艇,混合结构船等. 主要技术特征       船舶的主要技术特征有船舶排水量,船舶主尺度,船体系数,舱容和登记吨位,船体型线图,船舶总布置图,船体结构图,主要技术装备的规格等. 船舶排水量        根据阿基米德原理,船体水线以下体积所排开水的重量,即为船舶的浮力,并应等于船舶总重量.船的自重(固定于船上的不变重量)等于空船排水量.船的自重加上装到船上的各种载荷的重量的总和(载重量)是变化的,即等于船的总重量.        民船的空船排水量包括船体结构,木作舾装和船舶设备与装置,船舶机电设备等部分的重量.船舶载重量包括货物,燃油和润滑油,淡水,食物,人员和行李,备品及供应品等的重量.通常预定的设计载货量与按预定最大航程计算的油,水,食物等的重量之和,称为设计载重量(即通常所标称的载重量).设计载重量时的排水量称为设计排水量或满载排水量.还有对应其他装截情况的排水量. 船舶主尺度         船舶主尺度包括总长,设计水线长度,垂线间长,最大船宽,型宽(一般指船体型线设计排水量水线处最大宽度),型深(船体型线从船底到最上层连续甲板处,分舱甲板或干舷甲板的舷边最低处的垂直距离),满载(设计)吃水,干舷(一般指干舷甲板处型深减设计吃水)等.钢船主尺度的度量指量到船壳板内表面的尺寸,称为型宽和型深,水泥船,木船等则指量到船体外表面的尺寸. 船体系数        一般指船体型线设计吃水处的各种系数.方形系数为排水体积与长＝垂线间长、宽＝型宽、高＝设计吃水的长方体的体积之比,即它表征船体下水部分的肥瘦程度;中剖面(垂线间长中点处或最大剖面处)系数 ;棱形系数 表征排水体积沿船长方向的分布程度;舱容和登记吨位舱容指货舱,燃油舱,水舱等的体积,从容纳能力方面表征船舶的装载能力,续航能力,它影响船舶的营运能力.登记吨位是历史上遗留下的用以衡量船舶装载能力的度量指标,作为买卖船舶,纳税,服务收费的依据之一.登记吨位是按《船舶吨位丈量规范》所核定的合法吨位,是总吨位和净吨位的统称.         总吨位指民用船舶按《船舶吨位丈量规范》所测定的内部总容积,净吨位是从总吨位中减除按《船舶吨位丈量规范》规定为非营运处所的容积而得出的吨位.吨位的单位为登记吨,1登记吨等于2.832米3 .国际上有《1969年船舶吨位丈量公约》,其计算方法较为简便.吨位与舱容关系密切,两者都与船的长×宽×深密切相关.登记吨位和载重量分别反映船舱的容纳能力和船的承重能力.它们虽互有联系,但属不同的概念. 船体型线图        表征船舶主体(包括舷墙和首楼,尾楼)的型表面的形状和尺寸,是设计和建造船舶的主要图纸之一.它由三组线图构成:横剖线图,半宽水线图和纵剖线图.三者分别由横剖面,水线面和纵剖面与船体型表面切割而成. 船舶总布置图        设计和建造船舶的主要图纸之一,它反映船的建筑特征,外形和尺寸,各种舱室的位置和内部布置,内部梯道的布置,甲板设备的布局.总布置图由侧视图,各层甲板平面图和双层底舱划分图组成 船体结构图        反映船体各部分的结构情况.船体各相关部分的结构既独立又相互联系.船舶主体结构是保证船舶纵向和横向强度的关键,通常把它看成为一个空心梁进行设计,并用船中横剖面结构图来反映它的部件尺寸和规格.船体结构是板架型式,其主向梁沿船长方向布置的称为纵骨架式结构,主向梁沿横向布置的称为横骨架式结构.前一种型式的船底和甲板结构有利于纵总强度,可节省材料,适用于大型船舶. 主要技术装备的规格 包括推进主机的型号(功率和转速)和台数,起货设备的型式(含起吊能力)和数量,锚设备,舵设备以及空调设备等. 主要性能        船舶的主要性能有浮性,稳性,抗沉性,快速性,耐波性,操纵性和经济性等.浮性和浮态浮性指船在各种装载情况下能浮于水中并保持一定的首,尾吃水和干舷的能力. 浮态指船舶的吃水,纵倾和横倾的情况.根据船舶的重力和浮力的平衡条件,船舶的浮性关系到装载能力和航行的安全.因此,在选择船舶的主尺度和方形系数,设计型线图和总布置图时,就须对浮性加以注意.为保证船舶的航行安全,船舶主体在设计水线以上部分必须具有一定数量的水密体积,以提供一定大小的储备浮力.储备浮力直接与干舷值 相关,《海船载重线规范》对海船的最小干舷值有所规定,并要求在船中两舷处勘画载重线标志,以利监督.这一要求,有时会影响船舶型深值的选取. 稳性        船受外力作用离开平衡位置而倾斜,当外力消失后船能回复到原平衡位置的能力.一般水面船舶的稳性主要是指横倾时的稳性.船舶在10°以内横倾时的稳性称为船舶初稳性,此时船横倾的浮心B点(排水体积的中心) 位置的变化接近于在横剖面内绕Μ点,以为半径的轨圆上移动.Μ点称为稳心,称为稳心半径,从船舶重心G到Μ的距离称为初稳心高或初稳距. 船横倾后可能出现 3种稳性情况: ①Μ点在G点之上,回复力矩使船的倾斜减小,即船有回复能力,属稳定状态; ②Μ点与G点重合,,船无回复能力; ③Μ点在G点之下,,船自身会增大倾斜,属不稳定状态.        从船舶使用角度和安全角度考虑,后两种情况和值太小都是不允许的.横倾超过10°以后的稳性称为大倾角稳性,船舶的回复力矩需要用更精确的方法计算.船舶的大倾角稳性对保证船舶在恶劣的风,浪作用下的安全性至关重要.        鉴于船舶稳性对保障船舶安全的重要性,船舶稳性规范(分海船和内河船)对船的初稳性和大倾角稳性都作出核算的具体规定.用船部门也常从使用角度对值提出设计要求.船宽,水线面系数,干舷,重心高度,水面以上的侧面积大小和高度,以及船体开口密封性的好坏等,是影响船舶稳性的主要因素. 抗沉性       船体水下部分发生破损,船舱淹水后仍能浮而不沉和不倾覆的能力.中国宋代造船时就首先发明了用水密隔舱来保证船舶的抗沉性.军舰的抗沉性尤为重要.《国际海上人命安全公约》对船舶抗沉性作了规定,适用于载客超过 12人的船舶(客船).公约对客船抗沉性的要求有两种体系,可任选一种进行核算. 一种体系为:全船任一舱,相邻两舱或三舱淹水后,船仍能保持不超过所限制的浮态并具有不小于0.05米的初稳心高,称为一舱制,二舱制或三舱制.舱制依船的大小和载客人数通过计算来确定. 另一体系为:在限定的允许破舱后的浮态和稳性的条件下,计入各部位的船舱的受损概率,计算出的船舶破舱后的生存力指数(概率)应达到规定值,这一指数依船的大小和载客人数而定.船舶主体部分的水密分舱的合理性,分舱甲板(水密舱壁所达到的那层甲板)的干舷值和完整船舶稳性的好坏等,是影响抗沉性的主要因素. 快速性        表征船在静水中直线航行速度与其所需主机功率之间关系的性能.它是船舶的一项重要技术指标,对船舶使用效果和营运开支影响较大.船舶快速性涉及船舶阻力和船舶推进两个方面. 船舶阻力由船舶航行时的水阻力和空气阻力构成.水阻力包括3种成分. ①摩擦阻力:由于水有粘性,船航行时水在船体湿表面处形成一个边界层,由边界层内水分子间的剪切力所形成. ②旋涡阻力:由于边界层分离形成的旋涡和边界层对水动压力的影响所产生的压阻力,旋涡阻力与摩擦阻力之和又总称为粘性总阻力. ③兴波阻力:由于船兴起了波浪(船波)而不断消耗能量所造成的阻力,属于压阻力性质,常把它与旋涡阻力合起来称为剩余阻力.        摩擦阻力和旋涡阻力的变化与船体湿表面积和船速的平方(弱)成正比.旋涡阻力与船体线型(尤其尾部)的好坏关系更大.兴波阻力与船的排水量成正比,与船速的关系十分密切.船体线型与傅汝德数(或相对速度)的配合是否恰当对兴波阻力影响较大.