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船舶概论一、船舶与海洋工程的地位 陆地面积 14900万平方千米 29.2% 1、地球表面总面积 海洋面积 36100万平方千米 70.8%2、我国情况： 海洋面积为陆地面积的一半，海岸线长约18000 km，岛屿5000多个，可通航的河道100000多千米。3、海底矿物资源，海洋动力资源，海洋生物资源丰富。4、国土安全。1、 古代的造船业独木舟（新石器时代） 木板船（殷商时代） 舟师（春秋战国时代-冶铁业发展） 海船（秦始皇） 舟船技术大发展（秦、汉 ） 技术成熟（唐、宋） 郑和下西洋（明） 帆船（古埃及-公元3000年前） 舰队（古罗马-公元3000年前） 哥伦布 麦哲伦二、船舶工业的发展概况2、近代造船业19世纪60年代洋务运动江南制造总局、福州船政局1865年 第一艘蒸汽机轮船“黄鹄”号（长17.6米） 1918年“官府”号（4万吨，长135米） 3、现代造船工业的发展 1）艰苦创业时期（19461966） 2）曲折前进阶段（19661978） 3）改革开放时期（1978年以后） 古代的造船业独木舟（新石器时代）木板船（殷商时代）舟师（春秋战国时代-冶铁业发展）海船（秦始皇） 舟船技术大发展（秦、汉 ）技术成熟（唐、宋） 郑和下西洋（明）帆船（古埃及-公元3000年前）舰队（古罗马-公元3000年前） 哥伦布麦哲伦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。19021903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()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轮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 ()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.7080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14051433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.18651866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.三、船舶类型船舶分类方法很多,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,有直接作战能力或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.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.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.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.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.海难救助船.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.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.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.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.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,装载地位多和稳性好的优点.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.四、 船体的几何特征一、船体型线图 船体是一个具有双重曲度（不可展开曲面）的复杂的流线体。其表面形状通常是一个复杂的光顺曲面。故用专门的线型图表示： 型线图是在三个互相垂直的投影面上，用船体型表面的截交线、投影线、外轮廊线来表示船体外形的图样。 三个互相垂直的基准投影面为： 中线面（V）纵向投影（将船分成左右两部分） 设计水线面（H）水平面（将船分成上下两部分） 中站面（W）横剖面（将船分成前后两段）纵剖线图与中线面平行的辅助平面与船体型表面的截交线，投 影到中线 面上真实型状，在其他两个投影面上为直线。横剖线图与中站面平行的辅助平面与船体线表面的截交线，投影到中站面上，由于船体左右对称，故只表示一半，习惯上右边绘首部，左边绘尾部真实形状，在其他投影面为直线。 半宽水线图与设计水线平行的辅助平面与船体型表面的截交线，投影 到设计水线面上，左右对称，故只画一半半宽水线图 真实形状，在另外两个投影面上为直线。 五、船舶参数1）排水量 当船舶自由漂浮于静水中保持平衡时，根据阿基米德原理，船体将受到水向上的浮力作用。 浮力的大小等于船体水下部分体积V(m3)与水的密度（t/m3）的乘积称为排水量。 对于运输船而言，浮力的大小应能托起空船，货物、人员、油水、材料，等的总重量。即 浮力=船舶总重量 所以排水量既等于水下体积，又等于船舶的总重量，它是从重量角度来表示船舶的大小的参数，也是确定船舶尺度的重要参数。2）载重量 指船舶所允许装土的最大重量，包括载货、人员、行李、食品、淡水、燃料、润滑油，备品等。表示：DW（单位吨） 船舶重量分为固定重量（自重）与变动重量（载重量）两大类六、船体尺度 船体主尺度，尺度比和船型系数反映船体大小及肥瘦程度 1）主尺度： 总长（LOA） 船长 L 垂线间长（LPP） 设计水线长（LWL）一般习惯所指的船长是垂线间长Lpp ：沿设计夏季载重线，由首柱前缘量至舵柱后缘的长度型宽 B 在船舶的最宽处，由一舷的肋骨外缘量至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离。型深 D 在船长中点处，沿船舷由平板龙骨上缘量至上层连续甲板横梁上缘的垂直距离；对甲板舷边为圆弧形的船舶，则由平板龙骨上缘量至横梁上缘延伸线与肋骨外缘延伸线的交点。吃水 d 在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季载重线的垂直距离。干舷 F 船舷最低处至水面的垂向距离。 2）尺度比： 尺度比与后面将面介绍的船舶航行性能有密切的关系。主要有： 长宽比 与快速性有关，值越大，船越细长、阻力小。 宽度吃水比稳性，快速性有关。 型深吃水比稳性，抗沉性及内容积有关。 船长吃水比回转性、值越小，越灵活。 船长型深比总强度有关，越小强度越好。3）船舶抗沉性 船破损进水后能保持不致于沉没和倾覆的能力。 “泰坦尼克”在纽芬兰岛附近，与冰山相撞，只有10秒钟接触，破100米长的破洞，船首5个舱浸水。首先下沉，两小时后只剩船尾全船沉没，2700乘员中，1520人死于非命。（救生艇只能容纳1半人），之后，主要航海国家制定了一系列公约条约，对救生设备，通讯及抗沉性做了规定：使船舶在部分舱室破损进水的，仍能抗沉。 （4）船舶快速性 船舶在静水中消耗主机一定功率而能达到较高航速的特性，由船舶的阻力和推进两方面综合确定的。（5）船舶耐波性 船舶在波浪中运动性能和失速性能以及为人员及船上各系统装备提供良好的船体运动环境条件的能力。 船舶在波浪中：产生摇荡，甲板上浪，螺旋浆露出水面，主机转速剧增（飞车）等。 采取措施：舭龙骨、减摆水舱、减摇鳍等 （6）船舶操纵性 船舶能否按照驾驶者的航行需要，保持或者改变航向、航速、姿态、位置的性能。包括回转性，航向稳定性，转首性（对舵的反应能力）、跟从性（操舵后迅速进入新的稳定状态的能力）。（7）其他性能 振动，噪声等七、船体的构成： 船舶组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:锚设备与系泊设备;舵设备与操舵装置;救生设备(救生衣,救生筏,救生艇及其收放装置);消防设备(探火和灭火设备与系统);船内外通信设备(船内电话,无线电台);照明设备;信号设备(号灯,号旗等);导航设备(雷达,各种定位仪,测探仪,计程仪等);起货设备;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).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.八、船体的结构形式 3种骨架布置形式：1.纵骨架式纵向构件布置密，间距小，而横向构件布置稀、间距大的骨架布置形式。2.横骨架式横向构件布置密，间距小，而纵向构件布置稀、间距大的骨架布置形式。3.混合骨架式纵横方向的骨架间距差不多。一般很少用。 一、停泊设备概述停泊设备是保证船舶的静态特性（停靠、装卸货物、人员上下、检疫、避风浪（以此最为突出）、三驻扎（雾、洪水、风）、侯码头）。主要分为锚泊和系泊两种方式。其中锚除了停泊作用处，还可用来制动与紧急避碰，牵制船首（顺流掉头）、离泊、搁浅固定防横倾、绞锚脱浅。系泊可以保证船舶靠码头受6级以下风力作用系住船。九、船舶设计概念：根据任务书，通过分析、研究、计算、绘图等工作，从选择船舶的主要要素、船体型线类型、动力装置，估算和计算各项性能，选定有关材料和设备，直至作出为建造船舶所需的全部图纸与技术文件的过程。 船舶设计内容船体、轮机、电气设计 船舶设计依据：设计任务书，包括航区、用途、船级、布置、动力装置、结构、设备、性能、生活设施、尺度限制等 船体设计内容确定新船排水量、尺度、系数；型线设计；总布置设计、结构设计、性能、舾装设计、设备清单。 设计阶段初步设计；详细设计；转换设计；生产设计设计方法 计算机设计软件（Tribon、HCS)1：船舶工程极为复杂（它由船体与舾装两部分工程组成，具有作业面广，工作量大，工种多，安装复杂，设计和制造周期长等特点。如何促使高效率、高质量，短周期，确保安全地建造船舶是长期以来造船工作者一贯追求的目标） 2：船舶设计（只提供“造什么样的船” 的图纸和资料，至于“怎样造船”以及“如何组织船舶生产”往往有赖于工人的技艺和现场管理人员的指挥。） 3：造船生产（保持作坊式的生产特色。船体零件经放样、下料后，逐件进行如工并直接送往船台装墅，待整条船体形成，下水，最后在码头进行舾裴。） 4：船舶设计与制造关系（处于完全分离的状态。） 随着焊接技术的不断发展，以及起重运输能力的逐渐提高，船体建造从铆接过渡到焊接，建造技术也从“整体建造法”发展为“分段建造法”，即将船体划分为分段，在上船台前分别建造，然后运往船台进行总装。这种装配新技术的出现大大改变了造船生产面貌，扩大了作业面，改善了施工条件，缩短了船舶建造周期； 出现了许多新问题（如焊接变形问题、焊缝坡口要求、装配余量的设置、分段吊运翻身等） 对船舶设计提出了新要求， 必须增加分段划分图，标注有关施焊要求等，这些内容巳经涉及到怎样造船的问题， 这是船舶设计与制造工艺走向相互结合的萌芽。 采用“分段建造法”建造焊接船，把船体装焊过程划分为若干阶段，这对于建造技术和生产管理技术都提出了比过去高得多的要求，在船舶制造过程中，如何合理组织生产的问题显得更为突出。 造船工作者从机械行业组织批量生产的优越性中得到启示，希望在单件生产中船舶建造过程中，对零部件，分段的生产也能如同，汽车制造，飞机制造那样，实现设计图纸和生产的细节项臣完全相一致，即生产体系中各个阶段，如材料流程、加工、预装配、装配和总装等阶段所必须的资料和数据，都清楚地表达在一张张详图中； 这些详图是由反映完工产品的基本设钥图纸分解而来的。也就是说，使设计图纸与施工的各工位、各工序的施工要求、施工方法一一相对应。这样，船船设计不但解决了“造什么样的船”的问题，又解决了“怎样造船”以及“怎样合理组织造船生产”的向题，这就是在当初造船行业中形成的设计、制造(生产)一体化的新概念。 生产设计是解决怎样造船和怎样合理组织造船的问题，含义是在船舶设计过程中，在确定船舶总的建造方针前提下，以详细设计为基础，根据船厂施工的具体条件，按工艺阶段、施工区域和单元绘制各种工艺技术指示和各种管理数据的工作图表，以及提供生产信息文件的一种设计过程。生产设计是在详细设计的基础上进行的，但生产设计的事前准备工作，扣确定建造方针和施工要领等工艺性要求，又要贯穿到前两个设计阶段，使设计工作与建造工艺的考虑紧密结合殴此，可以说，生产设计的实施，结束了过去设计与制造(生产)长期脱离的状态，而使设计真正起到组织生