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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。1.2一般方面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（Durfeeeral,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破损稳定性初步计算课外阅读课外阅读1总则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2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的那种系统化整体的方法。第二课船舶分类翻译人员：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