1、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、建筑和使用中所采纳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专门不相同。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。关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筑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，能够预料，如此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
2、学科之前，要对以后几章中用到的术语作出定义,这是专门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。那个长度称为“总长”，它
3、能够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专门多那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，那个总长（LOA）就需要量至球鼻首的最前端经常用到的、特不是在研究船舶阻力时需要用到的第三个船长是水线长（LWL）。那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，那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
4、线间长的概念一样，型宽并不表示船舶的最大宽度。因此，为了定义那个最大的宽度，有必要引进最大船宽这一名词在专门多船上，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，因此最大船宽等于型宽加上四倍板厚。但在现代焊接船舶上，那个附加的宽度只是两倍的舷侧板厚。有些船舶，最大船宽能够比型宽大专门多，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。那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如此的船上。因为它们必须依靠自身的动力进港和出港，因此需装设护舷
5、木以便在靠码头时爱护舷侧。第三个要紧尺度是船深，它沿船长变化,但一般在船中量得那个深度就称为“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。没有特不指定哪一层甲板时，能够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
6、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全然没有舷弧，也确实是讲，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
7、准公式能够看出，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专门大差异的情况间或，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，特不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”），如此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差不多专门大，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筑。但从另一方面看，如此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适应上为抛物线，但现在常采纳直线型，甚至全然不设梁拱。从排水的角度考虑，在露天甲板上
8、设有梁拱是有益的；但这一点并不显得那么重要，因为事实上船舶专门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（特不是客船）也可能全然没有梁拱，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，梁拱也逐渐消逝在专门多“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
9、高”。例如在货船如此的丰满船型上，舭部升高可能只有几厘米，甚至可能全然没有在线型尖瘦的船上，则采纳专门大的舭部升高，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。因此，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，适应上船底线和基线的交点离开船体中心线一段距离。如此，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”。它在过去一段时刻相当普遍，但现在几乎完全消逝了。内倾是指船侧由其型宽线向内倾斜的值。内倾是帆
10、船上常见的一个特性，二次大战前的钢质船上也经常出现。现代船舶已专门少采纳那个特性，因为它的取消有利于建筑，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，首柱关于垂线的倾斜度称为“首柱倾斜”。它能够用首柱和垂线所成的角度来定义，也能够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，但有时也采纳其它形式的曲线；现在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
11、距离。假如水线与龙骨平行，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。假如尾吃水大于首吃水，则称尾倾，反之为首倾。对大多数船舶来讲，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，假如da、dm、df分不代表尾、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，若采纳船中吃水，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”。因此，纵倾T = da-df 。如前所述，可依照船舶首尾
12、吃水哪一个大来认定是首倾依旧尾倾。关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，那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；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（假如有的话）的阻碍。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。船舶一旦受损，水上容积能使船舶仍处于漂移状态下面还能够看到
13、，干舷对稳性也有专门重要的阻碍。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4070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，为使物资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910英尺（2.73.0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的液体物资。物资是
14、通过每一个货舱上方甲板的大开口（舱口）来进行装卸的采纳机动的舱口盖来关闭舱口。甲板间舱的舱口盖应足够牢固，以承受压在其上面的物资。顶舱盖应该水密。甲板间舱的空间要适宜于装卸件杂物资或用货盘托运的物资通常，货舱在每一层甲板上设有一个舱口，其宽度是船宽的3550%，长度为货舱长度的5060%为了加快物资装卸速度，舱口布置的倾向是越来越宽或横向有多个并排舱口，而且舱口变得更长采纳多舱口的布置（例如，三个舱口并排），能够提高甲板下面分散装载的集装箱的装卸效率码头和船舶之间件杂物资的装卸通常是通过安装在甲板上的吊货杆来进行的吊杆的起落靠从桅杆或吊杆柱到吊杆顶端的可调节索具来操纵而另一根钢丝绳从绞车到每一
15、吊杆的端部绕过滑轮在吊货钩处终止。起货能够用一根吊杆（通常用来吊10吨以上的重货）；快速装卸时，可采纳一对联合吊杆，一吊杆端部在舱口上方，另一吊杆端部在码头上方。这种物资装卸作业称为双杆联合操作，一般用于10吨以下的物资大多数安装吊杆的件杂货船在每一舱口端都设有一对吊杆，以加速物资装卸。通常把物资一起装入一只大网袋里，网袋出空后再返回进行下一次装卸尺寸几乎相同的包装物资可堆装在货盘上，而后整个货盘被吊到船上吊起的物资通过舱口降下，然后从货盘上或网袋里卸货，每一组物资由理货工人分不储存好储在货舱两侧的物资，除非它们仍在货盘上用铲车搬运，否则需人工搬运。现在铲车的使用专门普遍。当装卸货港口不能提供
16、铲车时，可由船上备带。船上人工卸货的货运量差不多上决定了船舶在港口的周转时刻以及港口的费用，因而也就决定了整个运输系统的经济效益。大多数件杂货船备有一套具有30100吨起吊能力的重型吊杆设备，以应对偶然遇到的重件货越来越多的件杂货船配备了能旋转的甲板起重机，从而取代了桅杆、吊杆和绞车在以物资快速装卸为主的商业航运线上，集装箱船正在取代常规件杂货船。集装箱是风雨密的箱子（一般为金属），它能承受堆压载荷及海上运动引起的力。集装箱具有标准尺寸，装载时最大重量可达30吨左右。采纳标准的集装箱使船舶装载及海陆运输变得方便，且易于计算租借费用大型集装箱船可在半天左右时刻内把物资装卸完毕，而装卸相同物资的件
17、杂货船则需几天时刻通常，除了海关检查外，货运主把物资装进集装箱后一直到收货人同意之前，箱子一般是不打开的。集装箱在陆上目的地之间的来回运输是靠公路拖车（最通用工具）、火车车皮以及驳船来进行的，因此它们也是这同一个运输系统的一部分。关于一定的有效载货容积而言，集装箱船比传统的货船要大且建筑费用更高，但其装卸物资的费用以及船舶在码头上停留的时刻减少了专门多。尽管在某些船上集装箱的装卸是水平移动的，但要紧的布置如图1所示，集装箱是装在垂直的格栅里，沿垂直方向从船上移进移出广义地讲，凡是设计成采纳轮子滚动来装卸物资的船舶都能够认为属于滚装船的范畴。这种船包括拖车运输船，海上火车渡船（装载火车车皮或整列
18、火车），汽车、卡车及拖车渡船，军用车辆运输船，装运货盘（用铲车在码头和船舶之间进行装卸）的船等等。下面将介绍这类船舶中的一种，尽管它能装卸几种类型的滚动车辆，但要紧是用来运输拖车滚装船所需的舱容相关于物资量的比例是专门高的。它们特不适合于短途运输和需要频繁装卸的运输。滚装船所需要的港泊时刻比集装箱船还短，但建筑费更高因为满载的滚装船也不能使船吃水专门深，因此它们有富裕的干舷，同意在水线以上开设舷门，并借助于跳板来装卸滚动物资通常这类船有一个方尾（专门象汽艇的方型尾），方尾上开有门，可通过尾部跳板装卸滚轮式车辆滚装船具有多层甲板，物资通过升降机或倾斜跳板从承载甲板滚装到其它甲板。内部升降机和跳板
19、两者占据了船上大量的空间。由于需要有畅通甲板（无横舱壁隔断）和停放车辆用的甲板间，因而形成了滚装船独特的结构布置。这类船舶标志着向物资集装箱化和减少港泊时刻方面迈出了一大步。物资先装在驳船或港驳上，每一艘载货驳船重量可达1000吨，然后将驳船装到甲板上面或下面，它们的装卸采纳龙门吊或升降平台。就装载统货而论，这种船舶要确实是最快、最大以及造价最高的一类船舶。就它们的尺度而言，这类船舶的有效载货容积小于通常的件杂货船 然而它们能够更迅速的装卸并能节约专门多工时。因为港驳能够在水上航行，而且能象一般驳船那样操作，因此这些大船可较好地服务于不发达港口载驳船采纳了可迅速拆装的轻便固定装置，除了驳运之外
20、，它可部分或者全部改运不同数量的标准集装箱。大部分海洋运输是靠散装货船完成的散装干货包括的产品有：矿砂、煤、石灰石、谷物、水泥、矾土、石膏和糖大多数远洋散装干货船利用岸上设备装卸物资。航行在美国大湖里的专门多散装干货船具有用来装卸物资的船上设备（自卸货机），运载这类物资的远洋船中，越来越多的船舶配备了自卸装置。目前，最大量的液体散装物资是石油产品。但其它散装液货远洋运输的重要性也日趋增加，例如各种化工产品、植物油、糖浆、乳胶、液化气体、溶态硫，甚至包括酒和果汁。实际上几乎所有散装液货船都有卸货泵。即使是混合型散装货船，它们能够同时或交替装载散装干货和散装液货，也有卸液货用的船用泵。实际上，几乎
21、所有的散装货船都把机舱、船员居住舱、驾驶室布置在船尾。大湖自卸散货船是一个例外，它把船员居住舱和桥楼布置在首部散装货船正朝着更大尺度的方向进展，但航速仍保持在中等水平（远洋货船的航速一般为1618节或3033公里/时，大湖船的航速稍低一些）。远洋矿砂船的特点是双层底较高而舱容小，这是因为矿砂的密度大。船上物资堆得高将减少稳性，但能防止十分急速的横摇混合型远洋散货船因物资种类的多样性能够低价运输。它能够在不同的航线运载各类不同的散装物资。这类船舶可装载类似石油产品、煤、谷物及矿砂等散装物资散装货船的双层底较低，相关于船舶本身的尺度其货舱容积较大。不论从数量上依旧从吨位上讲，油船都具有其独特性，到
22、目前为止它也是最重要的一种液体散装货船。大型油船差不多都用来运输原油。只有少数的油船专门用来运输化工产品，还有一些油船预备改装谷物液体散装货船具有与船体外壳相分离的矩形、圆柱形或球形的独立液货舱，这种船能够用来运输溶态硫和液化气体，例如无水氨和天然气液化天然气（LNG）也可装在具有薄膜液舱的液化气船上运输，这种液舱由船体结构和有承载能力的绝热层构成，其内衬有一层金属薄层运输溶态硫和液化气体对液货舱的绝热和结构强度都有着专门的要求，需采纳高级、昂贵的优质材料建筑。在客货船这类船舶中，旅客生活设施的安置应保证最大程度的舒适性一般讲，客货船多服务于对旅游业有吸引力并需要装运专门的、高运费率的物资的港
23、口。由于旅客服务的需要，这类船比差不多大小、专门运输物资的货船需要配备更多的船员旅客的生活设施包括：1-4铺位的客舱，每个房间有浴盆和厕所少数房间能够相互连通成套间，它包括一个卧房、更衣室，甚至有一个专用的室外阳台供旅客使用的公共场所包括餐厅、休息室、酒吧间、牌戏和娱乐室、图书室、小卖部和游泳池。旅客超过12名的船舶必须遵守国际海上人命安全公约（SOLAS）的有关条例。这些条例牵涉到下列与船舶特性有关的项目1）减少由船体损坏而引起的船舶沉没或倾覆的危险性；（2）防止船上火灾的发生和蔓延；（3）增加应急时弃船的可能性和安全性图2所示的船是不同于传统的件杂货船的一个有味的例子。件杂货船的物资装卸几
24、乎完全用船上的桅杆和吊杆设备进行，而该船设置了门式起重机以装卸集装箱、车辆和大型货盘集装箱能够堆放在配备有集装箱格栅的货舱里或甲板上。大型货盘和车辆可用一个称为横向装卸机的横向传动装置，通过舷门来装卸滚轮式的车辆也能够通过舷门滚进滚出。利用物资升降机可把物资送到下层甲板或从那儿送出。另外，装卸象香蕉之类的物资还可用垂直输送机在典型剖面图上所示的水平输送机先从物资升降机上自动同意物资（大多数装在货盘上）， 然后，靠手工操纵的电瓶货盘装卸机对物资进行堆垛前货舱内的物资靠一台5吨级双杆操作的起货吊杆装卸，再靠一物资升降机转运到较低层的甲板上。船舶设计即为选择船型、尺度、尺度比、以及待定的其它因素，同
25、时还要考虑其它不能由造船设计师操纵的环境因素。每一条新船应该比现有的船舶在某些方面有所改善.这些改善的优点必须在设计过程中、在使用最适合的材料中、采纳最好的工艺及应用造船学和轮机工程的差不多原理中体现出来随着船舶尺度和复杂性的增加，其建筑打算也变得更详细和多种多样自从第二次世界大战以来，军舰的研究工作给船舶设计带来了专门多技术进步这些变化要紧体现在四个方面：新焊接技术的进展、主推进装置的进展，电子技术的进步以及材料和建筑方法的改进。所有船舶，不论它们是军舰、商船或专门用途船舶都有专门多共同的要求。其中第一个要求确实是当船舶装载设计要求的物资时必须能保持漂移状态船舶之因此能浮在水面是因为当它浸入
26、水中时，排开了与船舶重量相等的水，而水压力产生一个向上的力，该力称为浮力浮力等于船舶排开水的重量（称为排水量排水量等于船舶水下体积乘以船舶所浮处水的密度当船舶浮在静水中时，船舶重量（包括它装载的所有物品在内）等于浮力或排水量。船舶本身的重量称为空船重量。那个重量包括船体结构重量，配件、设备、推进机械、管路和通风设备的重量,起货装置以及有效操作船舶所需的其它项目的重量。船舶所承载的载荷（本身重量除外）称为载重量,包括物资、旅客、船员及个人用品、储藏物、淡水、锅炉水（蒸汽推进机械时）的重量，以及可能是船舶作业载荷一部分的其它重量。所有这些重量加上空船重量确实是总的排水量，即排水量 = 空船重量 +
27、 载重量设计人员首先要做的工作之一是确定船舶的重量和尺度，选定一个合适的船形，以提供必需的浮力来支持已确定的重量船舶的设计、建筑和运行要满足船主和营运者规定的要求和限制。船主的这些要求指出了设计时所需考虑的差不多因素。这些因素一般可归纳为：（1）规定了一个最小的载货量；（2）给出了一个丈量吨位的限制；（3）选定了一个营运航速或最大试航速度，（4）规定了与一些吃水限制有关的最大吃水除了这些一般要求外，还可能要求在不加燃料的情况下有一定的航行距离，限制每轴马力小时的最大燃料消耗量，以及阻碍差不多设计的其他项目此外，船主希望设计者能提供一条最有效的船舶这些希望包括：（1）在给定载货量条件下排水量最小；（2）在最小总吨位下的货舱容积最大；（3）适当的结构强度4）适当考虑了重量、造价及营运成本后最有效的推进机械装置型式；（5）稳性和适航性；（6）最好的物资装卸设备及最宽敞的储藏场所从确定的要求动身，使用某一种方法选择新船的尺度、重量和排水量。这是一个细致的过程，但可采纳某些直接的近似法作为设计过
