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船舶专业英语（译文）

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，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 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
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。
表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。
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。
表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
在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，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，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
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”（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（CAB）。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。
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，再20万吨至40万吨的是VLCC，超过40万吨的是ULCC。我们知道，再1956年以前还没有超过5万吨的油船，在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年，第一艘超过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。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）。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(幕)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。
图2.1绘出已经介绍过的船
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。
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），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）、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。
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 主尺度
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。
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
第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（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。
3.2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、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
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
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，如图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，“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（a）所示。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状
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
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和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。在纵剖面或横剖面图上看到的水线面的边缘称为水线，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
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）。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或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。
最大型宽是指任何结构剖面的最大水平宽度。术语breadth和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）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。图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。
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的船首尾端比较瘦，而等于0. 90的船舶平行肿体较长。

中横剖面系数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

方形系数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

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
纵向菱形系数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，断面面积等于船中横剖面面积，一般它的值超过0.55

垂向棱形系数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

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1/2，3/2，17/2，19/2。有时使用20个分段，在每一端大概要加分2段，但通常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的间距，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（见图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25mm2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，