船舶与海洋工程-科技与发展(文字).doc

船舶与海洋工程 科技与发展目 录AAA)概述BBB)主要船型介绍CCC)船舶主要技术参数，航行性能，船舶登记和检验DDD)船舶组成部分和功能EEE)未来的船舶科技发展FFF)船舶设计和建造AAA)概述开篇同学们好！作为一名造船工程师，很高兴今天能和同学们交流一下船舶方面的知识和科技发展。1） 船舶的定义，就是水上可以漂浮或移动的人工建筑物。2） 造船业和一个国家的经济腾飞有密切联系。（世界造船中心的转移，从50,60年代的英国，到70,80年代的日本，90年代至今的韩国，中国）(世界地图)3） 当代船舶与海洋工程特点是资金密集型，技术密集型和劳动力密集型，也是我们国家未来十大产业发展规划中大力鼓励发展的产业，中国造船的前景十分广阔。资金密集型 - 单个造船项目动辄几千万美元甚至上亿美元，沪东中华造船厂的14.5万立方米LNG船造价13亿人民币，中海集运订造的1万箱集装箱船，单船造价约为10亿人民币；合同资金涉及了银行，保险，外贸进出口公司，船东和船厂。技术密集型 从机舱的推进系统到驾驶室的操控系统，到全船监控报警，到货物装载和管理，全都实现了电子化，自动化，网络化，能通过海事通讯卫星与岸基实现数据传输和网络互动，船舶在茫茫大海中不再是孤单的“一叶扁舟”；劳动密集型 - 船舶的产业链，从传统的钢铁，化工，纺织，机械，到现代化的电子电气，计算机，带动了众多的产业发展和促进了大量的劳动力就业。“三高”船舶 当下造船技术发展关注的是高技术，高难度，高附加值的船舶，比如LNG船，超大型集装箱船和海洋工程项目中的钻井平台，FPSO，钻井船，OCV等等。在后面将一一介绍。推动造船业发展的动力：1）大家知道，地球上71%是海洋，国际贸易中，海洋运输量占全部国际货物运输量的80%以上。通过海运实现，远远超过航空和陆运.2）观察近代和当代，那些曾经繁荣强大的帝国，如英国，荷兰，西班牙，葡萄牙，美国，日本，大国经济起飞的年代都有兴旺的海上贸易和强大的远洋舰队。3） 同时，中国等新兴市场国家如果发展，所需要的资源是当年欧美国家发展时的几倍甚至几十倍，因为新兴国家的人口总量是欧美的很多倍，科技水平和经济基础相对落后。2010年中国进口原油2.39亿吨，全面超过美国，成为世界第一大原油进口国。而海洋和海底蕴含的资源和能源（油气，可燃冰，锰结核等），对于陆地上日益枯竭的今天，意义尤其重大。因此，21世纪是当之无愧的海洋的世纪。4）国防安全。造船业是国防储备。我们国家有18000多公里的海岸线，有300万平方公里的海洋国土；在东海，南海都有主权纠纷，钓鱼岛被日本人占领着，越南菲律宾正在日日夜夜开采南海的油气资源，而这些领土资源本来都是我们国家的。想到这些，我们造船行业的都很着急啊。要是我们有强大的舰队，有先进的深海钻井设备，我们国家也当针锋相对，寸土必争！在座的哪位同学如果将来有兴趣选择船舶与海洋工程，欢迎你报考上海交通大学船舶与海洋工程专业，那里有最好的老师和最好的设备，我们还能成为校友。希望你能够成为中国造船界的乔布斯，成功之后别忘了在回忆录上也谈谈今天我们科技班的船舶科技讲座！坚实的知识基础，浓厚和持续的兴趣，对新知识新科技的积极吸纳，参与科技创新的主动，同学们就会驾驶自己的航船，实现心中理想！船舶的发展历程船的历史几乎和人的历史一样久远。刚开始的船只是用木头凿洞，以及用草捆成p而已，制作过程相当简单。船的发展从用人力、畜力、橹和桨划船，到后来的受风前进的帆船p，再进步到靠蒸汽的力量来推动，今天人们已经使用石油能源使船前进，而制造船的材料也由木材改为钢铁。- 1807年，美国的富尔顿建成第一艘明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号； - 1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世。这种推进器充分显示出它的优越性，因而被迅速推广。- 20世纪中叶，柴油机动力装置成为运输船舶的主要动力装置。操作和维修简便，使用可靠，效率比蒸汽机高，经济性好-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”号下水p，功率为11025千瓦，航速33节；现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机，主要用在潜艇和航空母舰上 - 新能源驱动（风能，太阳能，电磁推进）的船舶Q:明代的郑和宝船，是木质船还是钢制船？使用的动力是什么？最远到过哪个国家？A:郑和七次下西洋，航海宝船共六十二艘，最大的长148米，宽60米，是当时世界上最大的木帆船。木帆船在海上的行动主要依靠风帆借助风力以及水手划水。最远到达非洲莫桑比克。BBB）主要船型介绍一、船舶分类最常用的是按用途来分类，船舶一般分为军用和民用船舶两大类。军用船舶如航空母舰、驱逐舰、护卫舰，潜艇，等等；商用船舶一般又分为运输类船舶、工程类船舶等。二、主要商船船型介绍和常用术语三大主力船型：散货船，集装箱船，油轮（A）干散货船（Bulk Cargo Ship）干散货船也可简称为散货船，是用以装载无包装的大宗货物的船舶。货物 - 谷物（grain）、煤(coal)和矿砂(ore)。特点 - 线型比较肥大，航速较慢（说明：主机功率和船舶航速的曲线），服务航速多为14-15节。根据船舶总载重量和船型尺度，可分为：1.灵便型散货船（Handysize）：指载重量在26万吨左右的散货船，其中超过4万吨的又被称为大灵便型散货船Handymax。这些吨位相对较小的船舶具有较强的对航道、运河及港口的适应性，载重吨量适中，且多配有起卸货设备，营运方便灵活，因而被称之为“灵便型”。 2.巴拿马型散货船（Panamaxbulkcarrier）：该型船是指在满载情况下可以通过巴拿马运河的最大型散货船，即主要满足船舶总长不超过274.32米，型宽不超过32.30米的运河通航有关规定。根据需要，调整船舶的尺度、船型及结构来改变载重量，该型船载重量一般在6.57.5万吨之间。 3.好望角型散货船（Capesizebulkcarrier）：指载重量在15万吨以上的散货船，该船型以运输铁矿石为主，由于尺度限制不可能通过巴拿马运河和苏伊士运河，需绕行好望角和合恩角。VLOC（very large ore carrier）为超过25万吨的巨型散货船。从巴西淡水河谷运输铁矿砂到中国的VLOC达到40万吨载重量之巨，实乃庞然大物也。4.大湖型散货船（Lakebulkcarrier）p：是指经由圣劳伦斯水道航行于美国、加拿大交界处五大湖区的散货船，以承运煤炭、铁矿石和粮食为主。该型船尺度上要满足圣劳伦斯水道通航要求，比较瘦削，船舶总长不超过222.50米，型宽不超过23.16米，该型船一般在3万吨左右，大多配有起卸货设备。（B）集装箱船（Container Ship）集装箱船是指专门用以运载集装箱的货船，香港台湾叫做货柜船，它是现代贸易的标志，也是现代化门到门运输方式的成果。集装箱海运市场的枯荣反映着国际贸易的兴旺或衰退，也就是反映着国际经济的景气程度。比如当今市场上有约100万箱的能力过剩，货物少而船多，船的租金下跌，体现了国际经济形势风雨飘摇（船东订船，船厂造船，租船方租船付租金给船东，船东委托专业管理公司管理船）；Q:从亚洲发往欧洲的船，船上的箱子都是装得满满地，而从欧洲返回亚洲的船，上面的箱子有55%?是空的,这说明了什么情况呢？它的全部货舱用来装载集装箱，在甲板（舱盖）上也可堆放集装箱驾驶室的视线要求：IMO：2倍船长，不超过500米；巴拿马运河：1倍船长载箱量，TEU和FEU介绍。大家常说的ISO标准箱，TEU（twenty-feet equivalent unit），外尺寸为20英尺*8英尺*8英尺6吋；FEU (forty-feet equivalent unit)，外尺寸为40英尺*8英尺*8英尺6吋，；沪东中华建造的8530TEU船，说明它有载8530个标准箱子的容积，是一个体积概念，并不是有装载8530个满箱的载重能力。那么这条船的载重能力是多少呢？8530 x 80% -85% x 14吨 = 100100载重吨航速 集装箱船船型较瘦，航速较快，其平均航速可达1820kn，大型集装箱船航速通常在25-26节，也就是每小时47公里左右，日夜不停地行使，24小时就能跑1128公里，2周左右就能从上海横跨太平洋，到达洛杉矶了。说明：船舶的航速以“节”来表示，1节=1海里/小时，1海里=1.852公里。小型的支线集装箱船称为feeder container ship,2000TEU以下，穿梭在小的河道和港口之间收集集装箱运送到大港,船舶本身有起吊设备;大型集装箱船都在4000TEU以上，最大的正在投入使用的是“EMMA MAERSK”p，长397.7米、宽56.4米，设计吃水15.5米，航速25.5节。额定装载11000TEU（实际可以装载1.5万标箱），其中包括1000只冷藏箱，通常需要6座岸边起重机一起作业。由于宽达22排箱位，已经超过了一般岸边起重机18箱位的作业宽度，因此只有少数大港能接纳这艘船。；正在建造中的最大的是18000箱（长450米，宽60米，甲板可放24排箱位），大集装船需要依靠码头上的专用桥吊设备进行装卸。上海，新加坡，香港，鹿特丹，美国洛杉矶长滩都 是集装箱船的世界大港。（C）油船（oil tanker）油船是装运石油产品的液体货船，对防火防爆的要求非常高。石油分别装在各个油密的货舱内，依靠油泵和输油管进行装卸。全球约7000多艘各式各样、大大小小的油轮，世界上最大的船舶也是油轮，“海上巨人”号油轮的载量高达56万吨。油轮中最主要的成员是原油油轮和成品油轮。一般原油油轮的载重量都在数万吨以上，超级油轮的平均戴重量达28万吨左右。特点 与散货船相似，线型比较肥大，航速较慢，服务航速多为14-15节。油轮按载重吨位分为：（1）超级油轮(VLCC，20万30万吨载重吨)，超过20万吨的油轮被称为超大型油轮VLCC，超过30万吨的油轮被称为超级巨型油轮ULCC，一般超过25万吨的油轮都被称为超级油轮；（2）苏伊士型油轮(Suezmax，12万20万载重吨)，能通过苏伊士运河；（3）阿芙拉型油轮(Aframax，8万12万载重吨)，该型船舶可以停靠大部分北美港口，并可获得最佳经济性，又被称为“运费型船”或“美国油轮船”；（4）巴拿马型油轮(6万8万载重吨)；（5）灵便型油轮(1万5万载重吨)；（D）滚装船（Roll on/Roll off Ship）滚装船主要用来运送汽车和集装箱。这种船本身无须装卸设备，一般在船侧或船的首、尾有开口斜坡连接码头，装卸货物时，或者是汽车，或者是集装箱（装在拖车上的）直接开进或开出船舱。这种船的优点是不依赖码头上的装卸设备，装卸速度快，可加速船舶周转。 （E）豪华游轮（Cruiser）以旅游观光为目的，以豪华舒适为标准，造价极高，安全等级高海洋绿洲号（Oasis of the Seas)豪华游轮，将成为世界上最大的超级游轮，它拥有16层甲板和2000个客舱，可乘载6000名乘客, 长360，宽47米，高72米，排水量22.5万吨p 整个亚洲造船业的目前的水平还无法建造如此高水平的船舶，主要差距在于设计和建造理念（关于豪华舒适的理念，文化背景的深入，舱室材料的生产和工艺，在亚太的未来市场前景）F) 液化天然气船（LNG）目前国际上LNG船型有两种：球罐型和薄膜型，而薄膜型相对球罐型来说优点很多。球罐型LNG采用3-5个直径40m左右的球体，因而货仓区船体线型的设计受到很大限制，整个船体的容积利用率较低，而薄膜型在线型变化较大的船首部货仓区采用了梯形设计，货舱可以最大限度地充满船体，合理利用了船体空间。同时船体线型受货舱形状的限制比球罐型船小，可以较多地从流体力学与快速性的角度出发优化船体线型，降低船体阻力，提高推进效率，从而降低了所需的主机功率。沪东中华船厂建造的LNG船，被誉为造船工业的明珠，造价超过一架波音767飞机，14.5万立方米，6.5万吨液化天然气，在零下163保持稳定状态， LNG船采用保温瓶原理，为货舱设计了半米厚的隔热“内胆”。其中两层绝缘箱内藏珍珠岩，有效阻隔热量传递。最关键的内壁则使用殷瓦合金钢板，0.7毫米的厚度薄如一张牛皮纸。由于钢壁太薄，必须一小块一小块拼接，全船焊缝就长达130公里，而且要做到“天衣无缝”。工人在焊接时不能打一个喷嚏，还不能有一滴汗水沾上“钢衣”，否则保温内壁就有可能出现纰漏。海洋工程（勘探，采集，加工海洋油气资源和其他资源的船舶或海上浮动物）(F)钻井平台- 自升式（jack up），使用于浅海大陆架（水深200米左右），升降原理，井位移动拖带方式；- 半潜式 （submersible）由坐底式平台发展而来，上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用于半潜式平台后，工作水深可达900-1200米或更深， 水下有巨大浮箱，井位移动拖带方式，- 外高桥建造的中国第一座深水平台（海洋石油981），该平台投资额为60亿元人民币，设计使用寿命30年，最大作业水深3000米(工作在3000米以上的水深成为深水平台)，最大钻井深度12000米- 钻井船p ,TIGER系列钻井船工作水深为3000英尺，并可从设计和建造上将其升级至5000英尺。该船采用了全套CAMERON水下和井控系统，可用于勘探井和生产井施工，其offline stand building功能可使钻井效率大幅提升。该船具有自航能力，并配备了最新的柴电推进系统，现代化的甲板、井架以及月池设备。该船可配备150名船员，将入级美国船级社（ABS）(G)浮式采油船（FPSO）FPSO是英文Floating Production Storage & Offloading的缩写，中文翻译“浮式生产储存卸货装置”。它集生产处理、储存外输及生活、动力供应于一体。FPSO俨然一座“海上油气加工厂”把来自油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气，成品原油储存在货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮（SHUTTLE TANKER）。FPSO通过单点系泊（海上油田有数个采油平台，各平台生产的原油进行原油脱水（脱硫） 处理后经海底管线输送到固定的单点（一般为固定塔式，当原油需要外输时，油轮系泊FPSO系统，通过软管（漂浮或非漂浮式）将原油从FPSO油轮输送到靠泊油轮的油舱中）FPSO长期固定在一个油井旁边，工作寿命达到20-25年之久，具有抗风浪能力强、适应水深范围广、储/卸油能力大及可以转移、重复使用等优点，广泛适合于远离海岸的深海、浅海海域及边际油田的开发。 海洋石油117号介绍（我国最先进的FPSO，上海外高桥船厂建造），L323xB63， 30万吨级，甲板大小相当于3个标准足球场面积，每天加工19万桶（一桶barrer=158升?），密度不同，一吨原油接近8桶。可以储油200万桶，设计寿命25年。H）其他热门船型海底石油地震勘探船（还有上海船厂的物探船，12缆，如同水母）,海洋平台三用工作船 AHTS（拖带，锚作，消防救助）, 海洋平台供应船PSV （供应，海上溢油回收，消防救助）海洋工程建造船OCV（重吊，有ROV）-破冰船“雪龙”号考察船是我国最大的极地考察船，也是我国唯一能在极地破冰前行的船只。能以1.5节（3km/h)航速，连续冲破1.2米厚的冰层（含0.2米雪）。船装有可调式螺旋桨，航行时操作灵活，有利于破冰。船体用E级钢板制作，即使在零下40的严寒气候条件下，也不会变形.将来北极海冰逐渐融化，从远东到欧洲可以直接经由北极，不必绕行苏伊士运河和地中海，航程缩短约为3000海里，破冰船航运将非常旺盛。-风车安装船（在丹麦近海有大面积的海上风电场）2011.10.27中国产业经济新闻：技术含量低：中国造船或痛失世界第一造船国地位中国船企手持船舶订单量连续6个月下落，由于缺少订单，部分船企将在明年上半年陷入开工任务不足的困境，个别企业甚至在今年第四季度已“无米下锅”。 中国船舶工业协会的最新数据显示：今年前9个月，中国新承接船舶订单2902万载重吨，同比下降42.8%。据韩联社10月19日消息，韩国国内造船行业今年第三四季度订单量超过中国，稳居世界第一。韩国知识经济部和韩国造船协会表示，韩国今年三四季度造船业接单量占全球市场接单总量的50%，大大超越了中国的占全球市场接单总量的27.8%，位居世界第一。 中国造船业在连续3年蝉联“全球第一造船大国”后可能被韩国超越，专家指出，技术含量低成为中国造船业的致命伤。 之所以韩国造船业再度重返世界第一接单大国，韩国在集装箱船、大型海工装备以及液化气船等双高产品领域的垄断地位是其再次成为第一接单大国的根本原因。 在国际金融危机后，国际造船行业呈现出一个显著的变化，即船公司情愿付更高的成本，购买更高技术含量的船舶。 今年以来，造船市场出现量价齐跌的局面，但整个市场需求结构的调整更加显著，以散货船和油船为代表的常规船型市场走势明显疲软，而以集装箱船（特别是大型超大型集装箱船）、液化气船和钻井船为代表的技术含量高价格高的双高船型市场明显活跃，并主导整个新造船市场。 长期以来，在国际船舶市场，附加值较高的油船、集装箱船的订单大多为日韩所持有，中国造船企业凭借价格优势，业务大量集中在低附加值的散货领域。 事实上，中国造船跃居世界第一，其中一个重要的因素便是日韩在一定程度上放弃了在低附加值产品上的竞争。 业内人士预测，在全球宏观经济状况依然严峻的形势下，造船业量价齐跌的趋势仍将继续，新一轮的洗牌也在所难免。 CCC）船舶主要技术参数（船舶尺度、船型系数、吨位等）一、船舶尺度1.垂线间长Lpp：也称两柱间长，是指首、尾垂线间的水平距离，指沿设计夏季载重水线由船首柱前沿至舵柱后缘的距离，对于无舵柱的船舶，则量至舵杆中心线。2. 设计水线长LWL -也称满载水线长，是沿设计夏季载重水线自船首垂线至船尾端点的距离。3.型宽B：船体最宽处两舷肋骨外缘之间的水平距离。4.型深D：在船长中点处，沿舷侧自平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离；对于甲板转角为圆弧形的船舶，则由平板龙骨上缘量至横梁上缘延伸至肋骨外缘延伸线的交点。5.吃水T：自平板龙骨上缘量至水面的垂直距离。加上平板龙骨的厚度，为实际吃水。当船舶有纵倾时，有首吃水Tf和尾吃水Ta之分，Tf和Ta之差为纵倾值。6.干舷F: 在船长中点处，沿舷侧自夏季载重水线量至上层连续甲板边线的垂直距离，也即型深与吃水之差，F=D-T。二、船型系数1.水线面系数Cw：船舶设计水线面面积Aw与矩形面积LB的比值，Cw=Aw/LB。说明水平方向船体的胖瘦程度；2.中剖面系数CM：是中剖面水下部分面积AM与矩形面积BT的比值，CM=AM/LB。说明剖面方向船体的胖瘦程度；3.方形系数CB：是船舶在水线以下的总体积与长方体LBT的比值，为水线下的排水体积，与长宽深的乘积(也就是立方形体积)之比 CB=/LBT。说明水线以下船体的胖瘦程度Q：集装箱船，散货船，谁的方形系数大？方形系数：集装箱船小于0.65，散货船可以高达0.9三、吨位船舶吨位是船舶大小的计量单位，一般指的是船舶的重量吨位（Weight Tonnage），1.排水量吨位（Displacement Tonnage）排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数，也是船舶自身重量的吨数。排水量吨位又可分为轻排水量、重排水量和实际排水量三种。（1）空船排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品三者重量的总和，是船舶最小限度的重量。（2）满载排水量，是船舶载客、载货后吃水达到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量。2.载重吨位（Dead Weight Tonnage,缩写为D.W.T.）表示船舶在营运中能够使用的载重能力，也就是通常所指的船的吨位。是指船舶根据载重线标记规定所能装载的最大限度的重量，它包括船舶所载运的货物、船上所需的燃料、淡水和其他储备物料重量的总和。总载重吨=满载排水量一空船排水量四、船舶载重线(国际载重线标志)P船舶必须保有一定的储备浮力。载重线上边缘至上甲板边板顶面的垂直距离为最小干舷。载重线上边缘至龙骨（船横剖面）基线的垂直距离为最大吃水，即船舶满载吃水。船舶载重线意味着船舶满载时的最大吃水线。它绘制在船舷左右两侧船舶中央的标志，指明船舶入水部分的限度。船级社或船舶检验局根据船舶的用材结构、船型、适航性和抗沉性等因素，以及船舶航行的区域及季节变化等制定船舶载重线标志。载重线标志包括：甲板线、载重线圆盘和与圆盘有关的各条载重线。图中的各条载重线含义如下：1.TF（Tropical Fresh Water Load Line）表示热带淡水载重线，即船舶航行于热带地区淡水中总载重量不得超过此线。 2.F（Fresh Water Load Line）表示淡水载重线，即船舶在淡水中行驶时，总载重量不得超过此线。 3.T（Tropical Load Line）表示热带海水载重线，即船舶在热带地区航行时，总载重量不得超过此线。 4.S（Summer Load Line）表示夏季海水载重线，即船舶在夏季航行时，总载重量不得超过此线。 5.w（Winter Load Line）表示冬季海水载重线，即船舶在冬季航行时，总载重量不得超过此线。 6.WNA（WinterNorthAtlanticLoadLine）表示北大西洋冬季载重线，指船长为100.5米以下的船舶，在冬季月份航行经过北大西洋（北纬36度以北）时，总载重量不得超过此线。标有L 的为木材载重线。现实中最常用的是夏季载重线。五、船舶的主要航行性能 航行性能有浮性、稳性、抗沉性、快速性、耐波性、操纵性和经济性等。浮性是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。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。稳性是指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。抗沉性是指船体水下部分如发生破损，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。船舶主体部分的水密分舱的合理性、分舱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。快速性是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。合理地选择船舶主尺度、船体系数(尤其是方形系数G和棱形系数G)和线型，是降低船舶阻力的关键。Q：为何不让油船和散货船的航速，提高到和集装箱船一样？功率和航速的立方（P-V曲线），排水量的三分之二次方成正比。在低速、摩擦阻力起主导作用的阶段，阻力约与航速的平方正比，功率与航速的三次方成正比；随着速度增加、兴波阻力在总阻力中的份额加大，功率-航速曲线会更加陡峭。耐波性指船舶在波浪中的摇荡程度、失速和甲板溅浸(上浪、溅水)程度等。耐波性不仅影响船上乘员的舒适和安全，还影响船舶安全和营运效益等，因而日益受到重视。船在波浪中的运动有横摇、纵摇、首尾摇，垂荡(升沉)、横荡和纵荡六种。几种运动同时存在时便形成耦合运动，其中影响较大的是横摇、纵摇和垂荡。溅浸性主要是由于纵摇和垂荡所造成的船体与海浪的相对运动，增加干舷特别是首部干舷、加大首部水上部分的外飘 ，是改善船舶溅浸性的有效措施。船舶的操纵性指船舶能按照驾驶者的操纵保持或改变航速、航向或位置的性能，主要包括航向稳定性和回转性两个方面，是保证船舶航行中少操舵、保持最短航程、靠离码头灵活方便和避让及时的重要环节 ，关系到船舶航行安全和营运经济性。经济性是指船舶投资效益的大小。它是促进新船型的开发研究、改善航运经营管理和造船工业的发展的最活跃因素，日益受到人们重视。船舶经济性 属船舶工程经济学研究的内容，它涉及到使用效能、建造经济性、营运经济和投资效果等指标。船舶的航行性能与其主尺度比和船型系数密切相关： (1)LB-此值对船舶的快速性有较大影响，一般说来，LB越大，表示船越瘦长，其在水中航行时的阻力就越小。 (2)BT此值影响船舶稳性，此比值越大，其初稳性越好。 六、船舶登记、船舶检验、船舶证书、船舶管理1. 船舶登记、船舶国籍、船旗国为了加强对船舶的管理，船舶必须在一个国家进行登记，取得国籍，该国就称为该船的登记国或船旗国。船舶被授予国籍后，有权悬挂（同时也必须悬挂）该国的国旗（悬挂在船尾）。在公海上的船舶受船旗国的专属管辖和保护，无国籍的船舶在公海上被认为是海盗船，不受任何国家的保护。 2.船级社与船级船级社可以说是从事船舶检验的机构。通常为民间组织。也可以理解为专业的中介机构和公正的第三方或认证机构。入级检验是船级社最传统的业务。入级检验是船东由于保险和船舶登记的需要而自愿申请，接受船级社的检验，使自己的船舶或海上设施取得某种船级。入级检验合格后，由船级社发给证书，授予船级符号及附加标志。3.国际海事组织（IMO）和国际公约 这个IMO不是国际奥林匹克数学竞赛（International Mathematics Olympiad） ，而是国际海事组织（International Maritime Oranization） 成立于1948年，有162个成员国，是负责处理海运技术问题，协调各国海上安全和防止船舶污染工作的政府间国际组织，属联合国的一个特殊机构。海事立法是该组织的重要责任之一，制定了1974年国际海上人命安全公约（SOLAS）、73/78防止船舶污染公约（MARPOL 73/78）和78/95海员培训、发证和值班标准国际公约（STCW78/95）三大著名公约以及事关人命财产和航行安全的1966年国际船舶载重线公约和1972年国际海上避碰规则两个最重要的基本文件。IMO还参与法律事项，包括赔偿责任和补偿以及便利国际海上交通等问题。（PPT 第一部分结束）DDD）船舶组成部分船舶是可综合归纳为船，机，电等三大部分。A） 船：区域划分船体是船舶的基本部分，可分为主船体部分（货舱，机舱和其他液舱）和上层建筑部分（居住舱室和驾驶室）。总布置图说明1.船舶浮态：船舶浮于静水的平衡状态称为浮态。2.浮态分类：船舶浮态有正浮、横倾、纵倾、任意状态（横倾+纵倾）四种。(1)正浮：船舶漂浮于静水面，船体中纵剖面和中横剖面都垂直于水面的一种浮态，无横倾和纵倾。（2）横倾状态横倾是船舶自正浮状态向左舷或右舷方向倾斜的一种浮态，正浮时水线面与横倾后的水线面的夹角称为横倾角。船舶横倾的大小以横倾角表示：正值，右舷方向横倾；负值，左舷方向横倾。（3）纵倾状态纵倾是船舶自正浮位置向船尾方向或船首方向倾斜的一种浮态。初稳性力矩,重心，浮心，稳心船舶的漂浮性船舶的漂浮性是指船舶在满载的时候仍能漂浮在水面上的能力。船舶漂浮在水面上，一方面受到船体本身的重力作用，另一方面受到水的浮力作用。船体受到的重力和浮力的大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。重力的作用叫重心，它取决于船体和货物的重量分布情况。浮力的作用中心叫做浮心，它取决于船体浸没在水中的几何形状，它是船体在水下部分的几何中心。如果船体的重心在船体中央，船体呈水平漂浮状态，这是浮心也在船体的中央。如果船体的重心移到船体前部，船体向前倾斜，浮心也在船体的中央。如果船体的重心移到船体后部，船体向后倾斜，浮心也移到后部。根据阿基米德定律，船舶受到的浮力等于它所排开的水的重量。在体积相同的情况下，如果船体比较轻，浸没在水面以下的体积就比较小，或者说吃水浅；如果船体比较重，浸没在水下的体积就比较大，或者说吃水深。当船体重量增大到一定程度后，整个船体就会淹没在水面以下，甚至下沉。为了使船舶有足够的漂浮能力，要保证干舷！一般船舶浸没在水下的体积只占船体体积的一半。 船舶的稳定性船舶的稳定性是指船舶在有限的作用下不会倾覆，倾侧力消失后能恢复到正常状态的能力。船舶在航行中受到侧面风浪作用倾侧。假设船体向右倾斜，如果船上的货物不移动，重心位置就不会有变化。但由于左面一部分体积露出水面，右边同样大小的体积浸入水中，因此浮心向右移动。如果重心比较低，或者船身比较宽，浮心向右移动相对比较大，浮力作用线就会移到重力作用线的右侧。这时候，浮力的力矩会使船体回复到正常状态。如果重心比较高，或者船体比较窄，浮力向右移动相对较小，浮力作用线在重力作用线的左侧。这时候，浮力的力矩会继续使船体倾侧。这两种情况，前一种a是稳定的，后一种b是不稳定的。如果重心在浮心的下面，船体倾侧后，浮力的力矩一定会使船体回复到正常状态（像不倒翁原理）。因此，重心低于浮力的船舶c一定是稳定的。为了使船舶具有良好的稳定性，要设法增加船体的宽度，并且尽可能降低船舶的重心位置。浮力的作用线同船体的中心线相交于M点，M点叫稳心。关于稳定性，我们的结论：当稳心高于重心的时候，船舶是稳定的；当稳心低于重心的时候，船舶是不稳定的。稳心到重心的距离GM叫做稳心高度。稳心高度越大，船体的稳定性越好。一半船舶在倾侧1015的情况下，稳心高度大约从零点几米到几米。 初稳性高GM = KB + BM KG （K为中纵基线点，B为浮心）船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时，船舶浮心的变化规律是固定的，因此重心的位置是主观因素。 水对船舶的浮力,当正立时也可用集中一点表出来,如图中B点称浮心,它的力量方向是向上。 由于风浪或装货使船舶歪向一边时,直立时的浮心B移到了旁边的B点.此时从B,作垂直线,与刚才正立时B点.与基线K(龙骨)的垂直延线相交于M点,此M点叫做稳心。 稳心M也是船舶不浸水部分的重心. 从K到M,可称为稳心离基线的高度,从G到M可称为稳性高度(个别人将它称为“稳心高度”).Gm符号的原义(英文)为metaeentre Heig从. B产点的浮力是向上的,G点的重力是向下的,这样的一对力就会将船舶拉回正立的位置. 问题是Gm的长度,如果G点与m点重合(Gm=0).那么,上面所谈拉回正立位置的力量就不存在了。 如果G点升在m点之上,如下图,此时Blm之力量向上,G点力量向下.所产生的力量不但不会使船舶恢复正立,反而使他更向下倾,因此船舶当装货时,不要使重心点太高,如高于m点之上,会发生翻船的危险. 话说回头,Gm太长,虽然有较大恢复力,但船.最小进水角，自由液面，货物移动，吊重物 - 导致倾覆1）减摇装置舭龙骨，舭龙骨是在船的舭部（就是船舷和船底板连接的线型部分）外侧沿纵向安装的连续型材，结构简单，被广泛采用用来加强耐波性，和稳性，在设计合理的情况下能够极大的降低横摇被动减摇水舱，是设置在舰艇两舷的水舱，舰艇在横摇时，利用水舱中水的运动与舰艇的横摇的相位差，产生稳定力矩，结构较简单，但减摇效果稍差主动减揺水仓（特别说明：这些舱航行时满仓，港口作业时半舱）陀螺减摇装置，利用陀螺转子产生阻摇的稳定力矩使舰艇减小摇摆，因造价昂贵未被广泛采用。 减摇鳍装置，利用伸出在船体外的鳍在舰艇摇摆运动时产生升力，形成稳定力矩，以抵消舰船的摇摆力矩，其减摇效果较好，适用于航速较高的舰艇。广船建造的最新的客滚船：还配备了液压可伸缩式减摇鳍、纵横倾系统，并严格对船上机器、电梯、通风等设备的噪音进行控制。造船专家介绍，海上如遇风浪，在横倾8度的情况下，打开减摇鳍，就像伸开两支翅膀，2分钟就能把船平稳下来。2）球鼻首原理p大家都知道，船在水中航行会产生波浪，而波浪又增加了船舶航行的阻力，降低船速，引起船体摇摆，冲击堤岸，影响船舶安全航行，因此，减少和消除波浪的影响是船舶发展中的一件极其重要的事情。 球鼻首船就是为了减少兴波阻力而出现的新船型。乍一看，这种船舶，从外形到内部构造与一般船只没有什么不同，只是在船首装了个埋在水线下的“大鼻子”。船首的“大鼻子”设计得当，可以使船体与球鼻分别形成的波浪的波峰与波谷相遇而相互抵消，同时，还由于它首部线型改善，水线部分船体曲度缓和，对减少涡流阻力、提高船舶推进效率很有用。 球鼻首船的球鼻形状多种多样：有从前面看上去像一滴水的水滴型球鼻；有在船的前端伸出一个长长的尖角的撞角型球鼻；有像圆筒，圆筒体顶端是一个半球或椭圆球的圆筒型球鼻；还有从侧面看上去是“S”形、正面看上去是“V形的SV型球鼻，以及柱形、菱形、鱼雷形等各种形状的球鼻。一般说来，不同形状的球鼻适合不同种类的船舶，例如，水滴型球鼻比较适用于航速较高的客货船，撞角型球鼻适用于丰满的油船、矿石船和散装货船。球鼻首船适宜于海上航行，可用作客船、货船、油船。船体结构简介船体受力（静水，波浪形成弯曲应力和剪切力,局部的舱口应力，疲劳断裂）纵向强度构件：纵向外板上部，纵向舱口围板，主甲板，双层底（1）船体结构组成- 船体结构主要是由壳板和纵横交叉的骨架组成。其中壳板由钢板焊接而成，骨架则是由具有一定剖面形状的型材构成的。-船用轧制的型材有：扁钢、球扁钢、角钢、角钢、槽钢，工字钢，圆钢等。- 船体构件的命名方法：船体板架中主要构件（强构件）由组合型材构成，一般纵向称为“桁”或“龙骨”，如：甲板纵桁、舷侧纵桁，双层底船的船底有中桁材、旁桁材；横向构件叫甲板强横梁、舷侧强肋骨、船底肋板等。板架中的次要构件（普通构件）有型材构成，纵向的叫“纵骨”，如船底纵骨、舷侧纵骨、甲板纵骨等；横向的叫甲板横梁、舷侧肋骨等。- 主船体结构：分为船底结构（双层底）、舷侧结构、甲板结构、水密舱壁结构、首部结构、尾部结构。（2）典型的船体横剖面结构解释- 散货船横剖面结构- 集装箱船横剖面结构 B) 机：推进装置 传统方式：轴推进(布置)二冲程低速主机，传动轴，固定螺距螺旋桨，舵机+舵叶（常规方式1）四冲程中速主机，齿轮箱，轴发，传动轴，CPP螺旋桨，舵机+舵叶（常规方式2）p；轴带发电机（PTO power take off）Take me home(PTI power take in)原理图；- 适用于较小型的化学品船，油船，渡船主机，曲轴介绍，主机工作的视频演示（L系列，V系列） 低速机（二冲程，小于RPM500，块头大，功率大，用于大船，连接固定螺距螺旋桨）中速机（四冲程RPM在500-1500，块头小，用于中小船，连接CPP-可调螺距螺旋桨）二冲程柴油机二冲程柴油机基本是大型船用柴油机，其工作原理与四冲程柴油机基本相同，都是由换气过程和压缩膨胀过程两部分组成，只不过是在两个冲程里完成：进气压缩冲程，做功排气冲程。上死点前压缩、上死点后燃烧膨胀做功。四冲程柴油机工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机主机涡轮增压原理TURBOCHARGER，大家知道陆地上跑的小汽车有帕萨特1.8T,奥迪A62.0T，这个T就是指的涡轮增压。发动机是靠燃料在汽缸内燃烧作功来产生功率的，由于输入的燃料量受 到吸入汽缸内空气量的限制，因此发动机所产生的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能已处于最佳状态，再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量，从而提高燃烧作功能力。因此在目前的技术条件下，涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。最早的涡轮增压 器是用于跑车或方程式赛车上。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器的相比，可增加大约40，甚至更多。另外，发动机在采用了增压技术后，还能提高燃油经济性和降低尾气排放。主机燃烧的油料：重油（HFO，380cst，180cst），船用柴油（MDO），船用汽油（MGO）说明：燃料油的CST是指燃料油的粘度，中文翻译为“厘拖”，国外通常以50摄氏度的粘度将燃料油分为：80CST,180CST和380CST, 三个级别规则要求：欧盟将自2010年1月1日起实施船用低硫燃油规定，所有挂靠欧盟港口超过2个小时的船舶(包括抛锚，系浮筒或码头边靠泊)，使用燃油的含硫量不得超过0.1%，否则将被处罚。HFO如何使用：加热，沉淀，分油机分离水分和杂质介绍：尾轴管密封如何实现 螺旋桨空泡(PPT)滴水穿石与“空泡” 为什么滴水能够穿石？一种常见的说法是，由于水滴不断冲击，每次冲击石块均产生极微小的损伤，久而久之，便可穿石了。一滴水为什么能使石头产生微小的损伤呢？假设我们将水滴换成乒乓球，让乒乓球一个接一个不断地落在石头上，能否“穿石”呢？答案是否定的。虽然木制的乒乓球台坚硬程度比石头差，但是一张乒乓球台无论使用多少年，从未发生过中间部分的磨损比边缘部分严重的现象，而乒乓球的撞击力比水滴大多了。可见“石穿”不仅仅是靠“水滴”的冲击。那么，究竟是什么作用力造成了“滴水穿石”这一妇孺皆知的现象呢？科学家用每秒钟拍摄1 500张照片的高速摄影机拍摄了水滴落到石头上的全过程，解开了水滴石穿之谜。原来，水滴落到石头上时，水滴首先被碰扁，然后向四周散落开来，就在水滴“落地”与“散开”这一瞬间，在水滴和石头间形成了无数细小的气泡，由于水的表面张力作用，这些气泡的表面积都要尽可能收缩到最小。气泡收缩时压缩气泡内部的空气，使气泡内的空气有较大的压强，气泡半径越小，气泡内的气体压强就越大。当这些半径很小的气泡破裂时，内部的高压气体冲击石头，造成了石头的微小损伤，从而日积月累，终于“穿石”了 。物理学上把这一现象称为气蚀，又称“空泡”。当20世纪的第一批远洋巨轮下水试航时，人们发现仅仅过了12个小时，螺旋桨的作用就失效了，整个螺旋桨千疮百孔。工程师们仔细查找“肇事者”，但在很长时间内都未能破案。后来在科学家们的帮助下，经过多年的观察和研究，才证实了这是由于气蚀现象造成的。破坏螺旋桨的“罪犯”就是螺旋桨高速旋转时产生的气泡。,螺旋桨在旋转的时候带动周围的液体高速流动,因为正面的液体被螺旋桨甩出去,由于大量的液体是从正面甩出去了,周围的液体来不及补充近来,所以在螺旋桨的背面就形成一定的真空,这时液体中含有的空气就溢出来,在背面形成气泡,又,所以就形成了空泡腐蚀.。由于螺旋桨转速较快，对水的冲击力很大，因而在螺旋桨周围就形成了一大片气泡云，这些气泡微小到肉眼难以辨别的程度。半径非常小的水泡内的空气压强极大，当由于紧跟着液体的挤压,气泡被击碎水泡破裂时产生的压强可达几千个大气压。无数个小气泡不断破裂，在高压气的连续冲击下，轻则会降低螺旋桨的推进效率，重则使金属构件受到破坏而使螺旋桨失效。科学家们想出种种办法与气蚀现象作斗争，如改进金属材料的性质，使之不怕“气蚀”，给螺旋桨涂上一层化学保护层以减少气泡的产生和侵蚀，等等。科学家们还因势利导，使小气泡发展为所谓的“超空泡”，从而大大降低了气蚀作用。什么是“超空泡”呢？当物体在水中的运动速度超过50 m/s时，钝头航行器或安装在头部的气体注入系统就可能产生低密度气穴，这种密度很低的气泡称为“超空泡”。“空泡”长度与物体的运动速度有关，物体能够在自己产生的长气泡内部以最小的阻力飞速前进。物体在水中运动时，还需要克服与水的摩擦力所造成的黏性阻力，这种 阻力大约是空气阻力的1000倍。超空泡的发现使舰船设计师们大受鼓舞。他们设计了超空泡螺旋桨，使螺旋桨叶片表面完全被气化了的水分子所覆盖，推进效率就不会降低，对螺旋桨叶片的剥蚀也不会发生。俄罗斯在20世纪90年代研制成功的“暴风雪”鱼雷，是一种潜载高速鱼雷，速度可达500 km/h。它在水中运动时，空气从头部排出，雷体表面被气泡所覆盖，呈超空泡状态，所以阻力极小，运行速度极快。美国海军水下作战中心曾试验出一种水下超空泡子弹，它的头部扁平，是一种无动力射弹，由水下机枪发射，初速度高达1 500 m/s，远远超过了声速。目前，舰船设计师们又产生了利用超空泡建造超空泡舰船的设想。所谓超空泡舰船就是让整个舰体浸水表面被气泡所覆盖，舰体不是浸没在水里，而是浸没在超空泡里，这样就成了超空泡舰船。超空泡舰船受到的水的阻力较小，可大大提高其航速。美国圣巴巴拉加州大学海洋工程实验室的一位研究人员提出了超空泡水翼船的设想，使水翼船的水翼处在超空泡状态，即让水翼的表面为气体所覆盖，这样水翼的摩擦阻力大大减小，超空泡水翼船的速度可在现有基础上提高一倍。最引人注目的是建造超空泡潜艇的设想。所谓超空泡潜艇，是让潜艇的整个艇体为气泡所覆盖，潜艇艇体不是浸没在水中。这样，潜艇所受的摩擦阻力消失了，阻力大大降低，航速加快。 新型方式：柴电推进（无主机，无传动轴，仅有发电机）布置图发电机，配电板，变电器，推进+操舵单元p新型电力推进船舶电力推进是指电机直接或间接带动螺旋桨转动，从而推动船舶航行船舶内燃机机械推进系统存在噪音大、调速范围小及灵活性差等问题难以解决，与机械推进系统相比，采用电动机直接驱动螺旋桨的电力推进系统则具有调速范围广、驱动力矩大、易于正反转、体积小布局灵活、安装方便、便于维修、震动及噪音小的优点。广泛应用于几万吨以下的渡轮，客轮，海洋工程船。电力推进视频演示船上的其他重要的机械设备和系统:锅炉（燃油锅炉，废气锅炉，热油加热器）分油机（燃油进机前，进行提纯处理，去除燃油中的水分和杂质）焚烧炉(垃圾焚烧，废油焚烧)生活污水处理装置（黑水，灰水，厨房水，病房水，生物降解） 空气压缩机(30帕为发电机主机启动空压，7帕为日用杂用