造船工程师应船主要求设计一条船

造船工程师应船主要求设计一条船，他所得到的任务书形式很不相同，简单的形式，只提出要求设计“一条具有10万吨载重量、航速为15节的油船”，复杂时可为一份包括很多明确要求的详细说明书通常，在规定的航速下，考虑到贸易上的需要，要求所设计的船必须能装载一定重量的货物（或一定数量的旅客）；若装重货（如机器设备等），要求舱容较小，而若装轻货（如谷物之类），情况就相反。载重量定义为货物的重量加上燃料和消耗品的重量，而且空船重量定义为船体的重量，包括机械和设备。设计者必须如此选择尺度，使得排水量等于载重量和空船重量的吨数之和。船体的纤瘦度须和航速相适应。受干舷规范控制的吃水能第一次近似的确定船深。船体的纤瘦度须和航速相适应。吃水受干舷规范控制，它能第一次近似的确定船深。设计师在初步选定船长、船宽、船深、吃水和排水量后，应使船舶获得重量平衡.同时还应确保力矩平衡，因为船舶的重心在纵向和垂向的位置必须使船具有适当的纵倾和稳性。另外，还须估计在特定航速下所需的轴马力；这就确定了机器的重量。船体对于拟服务的航区，必须具有足够的强度，而其详细的结构尺寸（肋骨尺度和外板厚度）可从船级社颁布的规范中获得。这些结构尺寸确定了所需的船体钢料重量。船舶应具有良好的操纵性，避免令人厌烦的振动，同时应遵从各种国际规范的要求。船舶除了有一个漂亮的外形以外，还应具有最小的净吨位，这是收取港口税和其它费用的依据。（总吨位为内底以上所有密闭空间的容积。净吨位是指总吨位中减去不产生盈利的允许扣除容积的吨位所以净吨位可以认为是衡量船舶获利的容积，通常把净吨位作为收取港口税和进坞费用的依据。）客船必须满足分舱标准，这将确保船舶因偶然事故或碰撞造成浸水时，在规定的条件下仍具有足够的稳性。获得一个良好的设计方案，调和各种矛盾将起很大的作用造船工程师必须是一个善于做这种调和工作的能手。如果要设计的船舶很接近已经建成并具有完整资料的船舶，则设计师只须考虑该船和母型船之间的差别而引起的影响然而，倘若没有这方面的资料，则必须根据以往的经验定出船型参数，进一步修改，通过计算校核所得结果一位优秀的造船工程师必须具备四个主要条件，首先应很熟悉应用科学的基本原理，特别是直接应用在船舶方面的学科，例如数学、物理、力学、流体力学、材料、结构强度、稳性、阻力和推进。第二，应详细了解过去和现在的造船实践经验。第三，对船舶设计、建造和使用中所采用的方法应有亲身的经验。第四，也可能是最重要的，即具有处理新技术和解决实际问题的能力。各个海运国家对造船工程师的职业培训很不相同。各个海运国家对造船工程师的职业培训很不相同。计算机的引进使造船学科中所需要进行的复杂计算更加方便了，而且还引出了一些新的设计概念。对于某一船舶所需要的排水量，可有船长、船宽和吃水的各种组合。电子计算机有可能针对某一特定航区运行的船舶做出一系列设计方案，并对每一方案为船主估算出经济效益船主和建造者联合研究是进行这一过程的最好途径。随着船舶尺度和造价的增加，可以预料，这样一种技术和经济的联合研究将会变得更加普遍。在详细地研究造船学的各门学科之前，要对以后几章中用到的术语作出定义,这是很有必要的本章的目的在于解释这些术语，并使读者熟悉它们。首先考虑的是衡量船舶大小的尺度，称它们为“主尺度”。船舶和其他物体一样也需要三个尺度来确定其大小，即长、宽、深。下面依次对它们进行讨论首先考虑的是衡量船舶大小的尺度，称它们为“主尺度”。船舶和其他物体一样也需要三个尺度来确定其大小，即长、宽、深。下面依次对它们进行讨论定义船长的方法虽有各种各样，但首先考虑的是垂线间长。垂线间长是指在夏季载重水线处，平行于基线，从尾垂线到首垂线所量得的距离。具有舵拄的船，把舵拄后缘作为尾垂线。首垂线是通过首拄和夏季载重水线的交点而作出的垂线若无舵拄，则把通过舵销中心线的这一直线取为尾垂线垂线间长（LBP）是供计算用的，这一点在以后将会看到。但它并不是船舶的最大长度。垂线间长（LBP）是供计算用的，这一点在以后将会看到。但它并不是船舶的最大长度。这个长度称为“总长”，它可以简单地定义为船舶最后端到船舶最前端的距离。对大多数船舶而言，船的总长超过垂线间长很多这个超过量包括船尾后悬伸部分以及船首向前倾斜部分。在具有大型球鼻首的现代船舶上，这个总长（LOA）就需要量至球鼻首的最前端经常用到的、特别是在研究船舶阻力时需要用到的第三个船长是水线长（LWL）。这个长度是指船舶在某一吃水时，从船尾和水线的交点到艏柱和水线的交点之间的距离。对某一给定船舶，这个长度不是一个定值，因为它与船舶所处的水线及船舶的纵倾有关垂线间长的中点称为“船舯”。一般，船舶在这一点是最宽的船宽就在此量得，通常所用的船宽称为“型宽”。型宽可简单地定义为在船舶的最宽处，两舷侧板内表面之间的距离和垂线间长的概念一样，型宽并不表示船舶的最大宽度。所以，为了定义这个最大的宽度，有必要引进最大船宽这一名词在很多船上，最大船宽等于型宽加上船舶两侧壳板的厚度在铆钉船时代，由于船壳板是搭接的，所以最大船宽等于型宽加上四倍板厚。但在现代焊接船舶上，这个附加的宽度只是两倍的舷侧板厚。有些船舶，最大船宽可以比型宽大很多，因为这是指从一舷侧的最大悬伸部分到另一舷侧的最大悬伸部分之间的距离。这个距离应包括甲板的悬伸部分，这一特点有时可在客船上见到。这种结构形式是为了提供更多的甲板面积。测量最大船宽时，还应包括护舷木。护舷木有时安装在类似海峡船这样的船上。因为它们必须依靠自身的动力进港和出港，所以需装设护舷木以便在靠码头时保护舷侧。第三个主要尺度是船深，它沿船长变化,但一般在船中量得这个深度就称为“型深”，它表示在船中处从甲板板下表面到基线之间的距离有时，它指“至上甲板的型深”或“到第二层甲板的型深”等等。没有特别指定哪一层甲板时，可以把测量到的到最上层连续甲板的距离取作型深在某些现代船上，具有圆弧舷边顶部。在这种情况下，型深是从甲板的延长线和型宽线的交点量到基线的距离。关于一条船的大小，尽管由三个主尺度可给出一个概貌，但还必须考虑其他一些特性。因为具有相同长宽深的两条船，其他方面的特性可能不同。现把比较重要的一些特性定义如下：舷弧是指甲板边线离开一基准线的距离，这基准线为在船中处与甲板边线相切且平行于基线的直线。舷弧沿船长变化。一般在船首、船尾达到最大值。现代船舶上，甲板边线通常有各种形状：离船中两边的某一段距离内可能不设舷弧而是平的，然后以直线形式向两端升起；另外，某些船舶的甲板也可能根本没有舷弧，也就是说，在整个船长范围内，甲板边线都平行于基线。在较老式的船上，甲板边线在纵剖面图上呈抛物线，且把在首尾垂线处的值作为舷弧。所谓的“标准”舷弧由下面公式给处：首舷弧（英寸）=0.2L（英尺）+20尾舷弧（英寸）=0.1L（英尺）+10这两个公式按照公制单位变成：首舷弧（厘米）=1.666L（米）+50.8尾舷弧（厘米）=0.833L（米）+25.4由这些标准公式可以看出，首舷弧是尾舷弧的两倍。然而，常有一些与这些计算所得的标准值有很大差异的情况偶尔，上甲板的最低点在船中偏尾部一段距离处，有时舷弧不是抛物线形状。舷弧值，特别是首舷弧值被用来增加甲板离开水面的高度（称为“平台高度”），这样有利于船舶在波涛汹涌的海面上航行时防止甲板上浪。在某些现代船舶上，取消舷弧的理由是因为船舶的深度已经很大，从耐波性角度考虑，没有必要再在首端增加甲板的高度。舷弧的取消还有利于船舶的建造。但从另一方面看，这样有损于船舶的外形美观。梁拱定义为甲板边线与甲板中线的高度差过去的梁拱线习惯上为抛物线，但现在常采用直线型，甚至根本不设梁拱。从排水的角度考虑，在露天甲板上设有梁拱是有益的；但这一点并不显得那么重要，因为事实上船舶很少处于正浮或静止位置。通常，即使露天甲板有梁拱，下一层甲板（特别是客船）也可能根本没有梁拱，因为水平的甲板有利于居住舱的布置。梁拱一般表示为船舶型宽的某一值。标准梁拱取为型宽的1/50。随着甲板宽度沿着船首尾端方向的变小，梁拱也逐渐消失在很多“丰满”的货船上，船中横剖面实际上是矩形，其下部有一圆角。剖面中的圆角部分就称为“舭部”，其形状一般呈圆形形成舭部的圆半径称为“舭半径”。该曲线有一曲率半径，当曲线接近剖面的直线部分时，为使其和直线部分连接，曲率半径必须增加。船舯底部一般是平的，但未必是水平的。该交点离开基线的高度称为“舭部升高”。例如在货船这样的丰满船型上，舭部升高可能只有几厘米，甚至可能根本没有在线型尖瘦的船上，则采用很大的舭部升高，同时具有一个较大的舭部半径。“龙骨宽”是铆钉船时代较普遍的一个特点。当然，若没有舭部升高，则船底从中心线到舭部曲线开始点之间是平的；如有舭部升高，习惯上船底线和基线的交点离开船体中心线一段距离。这样，在中心线的两边都有一小部分水平的船底这部分就称为“龙骨宽”。它的价值在于：在平板龙骨和中桁材之间可使用直角角钢连接，这种联接无须将联接角钢的直角改为斜角船舯横剖面的另一个特点是所谓的“内倾”。它在过去一段时间相当普遍，但现在几乎完全消失了。内倾是指船侧由其型宽线向内倾斜的值。内倾是帆船上常见的一个特性，二次大战前的钢质船上也经常出现。现代船舶已很少采用这个特性，因为它的取消有利于建造，且内倾本身也没有什么优点。在用型钢或弯板作成的直线型首柱的船上，首柱对于垂线的倾斜度称为“首柱倾斜”。它可以用首柱和垂线所成的角度来定义，也可以用首柱延长线与基线的交点到首垂线之间的距离来定义。在纵剖面图上，当船舶具有曲线首柱，尤其还有球鼻首时，首柱倾斜就不能简单地加以定义了，这时就必须用不同水线的一组坐标值来确定船首的外形。船首成简单的直线型时，一般用一段圆弧将首柱线和基线相连接，但有时也采用其它形式的曲线；此时须用一些坐标值来确定其形状。船舶浮在水面时的吃水，可简单地看成为船底到水线的距离。如果水线与龙骨平行，则称为该船处于正浮位置；倘若水线与龙骨不平行，就认为船舶处于纵倾状态。如果尾吃水大于首吃水，则称尾倾，反之为首倾。对大多数船舶来说，即使在静水中，船舶也要在纵向垂直平面内产生弯曲。因此，基线或龙骨线就不再保持直线浮于水中时，船舶的平均吃水就不能简单地取为首尾吃水之和的一半。为了确定船舶中拱和中垂的程度，须在船中也设置一组吃水标志，如果da、dm、df分别代表尾、中、首的吃水，那么中拱或中垂=在船舶向某一侧倾斜的情况下，若采用船中吃水，必须测量两舷的吃水，取这两个读数的平均值。船舶的首尾吃水之差称为“纵倾”。所以，纵倾T=da-df。如前所述，可根据船舶首尾吃水哪一个大来认定是首倾还是尾倾。对于装载某一给定总载荷的船舶，当其处于正浮时，有一个最小吃水值。如船舶在水深有限的区域内航行，或当船舶进坞时，这个最小值是至关重要的。船舶一般应设计成在满载状态下处于正浮位置。倘若达不到正浮，应力争设计成微量的尾倾；船舶一般应设计成在满载状态下处于正浮位置。倘若达不到正浮，应力争设计成微量的尾倾；干舷定义为船舶高出水面的距离，或从甲板向下量至水线的距离。例如，对露天甲板，干舷值将沿船长方向而变化。这是因为甲板具有舷弧，同时还将受到纵倾（如果有的话）的影响。干舷通常在船中处最小，向首尾两端逐渐增加干舷越大，水上容积也越大，而这部分容积能提供储备浮力，当船舶在波浪中航行时，它能使船升起。mfaddd2船舶一旦受损，水上容积能使船舶仍处于漂浮状态下面还可以看到，干舷对稳性也有很重要的影响。遵守国际法律的船舶，其最小干舷应按国际载重线公约的规定来确定件杂货船的船内空间沿纵向被横舱壁分隔成一系列舱容大致相等的货舱，其舱壁间距为40~70英尺。垂线间长约为500英尺的船舶一般分成七个货舱。垂直方向上，最上层连续甲板（主甲板或强力甲板）以下的舱壁用一或两层甲板分隔开。内底和下层甲板之间的空间称为货舱，为使货物压损减少到最小程度，货舱的空间高度限制在18英尺（5.5米）以内。每层甲板间（称甲板间舱）的高度通常为9~10英尺（2.7~3.0米）。大多数件杂货船，除了有上述的双层底之外，还设有深舱，用来存放燃油、压载水或诸如胶乳、椰子油或食用油之类