造船专业英语翻译 彭公武 1-14课

1、1第一课船舶功能、特征及类型商船的存在是为了把货物安全、快速、经济地通过水路运输出去。因为地球的表面的大部分(大约3/5为水覆盖,这就使我们有理由相信,商船在未来的很多世纪将继续使用下去。船及船上的货物和成员能够反映国际生活的很多方面。国际航行的一些特点,如天气、气候变化,货物装卸设备的布置和国际法规将在下面介绍。船舶有各种各样的形式,它根据三个主要因素来完成其功能货物的种类,结构形式和使用的材料,以及营运的区域。现今,有三种主要类型的运输船型:杂货船、液货船和客船。杂货船总的讲是作为运输船,同时也有几种特殊的船型用于运输以单元为基础或单元化了的货物。例如:集装箱船、托盘货船和液装船。液货船为

2、了适于运输石油、石油产品和液化气等货物有着特殊的结构。客船包括通常意义上讲的固定航线的客船和渡船。结构形式将影响货物运输,在某种程度上也影响船的内部特征。结构的主要形式指为了加强外板而进行的骨架布置形式,有三种结构形式:纵骨架式、横骨架式、混合骨架式。低碳钢、特种钢、铝和其它材料的运用也影响着船的特征。杂货船一般是横骨架式或混合骨架式,通常用的材料是低碳钢的型材和板材。大多数液货船采用纵骨架式或混合骨架式,大型船舶采用高强度钢。客轮有很大的上层建筑面积,采用轻金属材料和合金如铝来减轻上层建筑的重量。贸易范围、航行区域,可能遇到的最恶劣的气候,这些在一条船设计时就必须有所考虑。海船要求有几个液箱

3、,用来装载淡水和燃油。稳性和纵倾必须满足航行区域的天气要求。海船的结构强度抵抗波浪冲击的能力必须比内河船大很多。船在设计中和营运时最重要的是它的安全性,并把它放在首要位置,因此,船必须具有适航性。这同船的很多方面有联系,如:船在任何天气条件下必须保持一定的漂浮能力,船在破损时必须也保持有一定的漂浮能力,除非受到最严重的破损。在各种海况下保持稳定。有关适航性的一些结构和规则将在以后的章节中阐述。稳性和其它设计在由W.Muckie 所著的轮机工程师船体结构中有详细讲解。只要在不同的贸易区有需求,船型就会继续发展下去。近年来,用来运输石油的超大型油轮有了很大发展,用来运送液化天然气、液化石油气这些大

4、宗散货液化气的船舶也有了进展。集装箱船和各种驳船被发展用来运输杂货。散货船和混装散货船(多用途散货船也得到了相应发展。下面讨论几种主要的船型。五种船舶的外型特征、结构、布局、尺寸等要素将被讨论。(1杂货船(2液货船(3散货船(4集装箱船(5客船 2还有其它船型和经过小的变化的船型存在,但是上面所选的这些被认为代表了当今世界上商船的主要部分。杂货船是一个多面手,它可以在世界各地运输各种货物。它有尽可能大的开口及载货空间,配有货物装卸设备(图1.1。货物是通过甲板上称之为舱口的开口处进入货舱的。舱口足够大这样可以减少货物在船舱内的平移。舱口盖有木质的、有钢质的,在大多数现代船舶中舱口盖在海上航行时

5、盖住敞开的舱口。水密的舱口盖是盖在围板上的,围板装载舱口周围,并高出上甲板或露天甲板一段距离,以减小船在恶劣情况下进水的程度。货舱内设有一道或几道甲板,我们叫它为中间甲板。这样装卸货物更方便,并且可把货物分隔开,有利于提高船的稳性。各种各样的吊杆、绞车和甲板起重机被用来吊运货物。很多现代化的船都安装有甲板起重机,以减少货物吊运次数和对人力的要求。有时也安装重型吊杆负责一个或两个货舱。由于船不可能总是满载,因此船上布置了压载水舱。这样船就可以有适当的吃水深度来保证稳性,且保证了整个推进器浸深。艏艉尖舱有助于纵倾调整。双层底沿着船长方向布置并且被分成几个独立的液舱,有的用来装燃油,有的用来装淡水。

6、剩下的舱室在船空载或部分装载时装压载。船上还可能有深舱,它可以用来装液体货物和压载水。居住舱室和机舱通常设置在货舱和艉间舱舱壁之间。与机舱中置相比,当船部分装载时可改善船舶的纵倾,并且可以减少由于轴隧而损失的空间。杂货船的尺度在2000T15000T排水量之间,速度在1218节之间。冷藏杂货船为冷藏货设置冷藏设备,就能够运输容易变质的食品。冷藏船同普通杂货船相比变化很小。可安装不止一层中间甲板,所有的货舱都是隔绝的,以便减少热交换。货物是冰冻运输还是冷藏运输取决于货物本身的特性。通常冷藏船速度比杂货船快,可达22节,同时能乘载12名旅客。1.2 液货船液货船用来运输液态散货,最常见的船型是油轮

7、。很多其它液体也用液货船运输,特殊结构的液货船还可以用来运输化学品,液化石油气,液化天然气等等。油轮的货舱被纵横舱壁分成很多独立的液舱(图1.2。油轮用泵卸货,泵安装在一个或多个泵舱里,泵舱位于液舱末端,或者有时也位于液舱中间。每个液舱都有通向泵管的吸口,液体货通过管道网被卸到甲板上,然后泵到岸上。油轮在货舱区没有双层底结构。艏艉尖舱用来装压载,通常还在船的中前部设有舷顶边舱装压载水。舷顶边舱只是压载舱,当船满载时,它就空着。在货舱区的末端设有很小的废油舱,在装载航行时,废油舱用来装被运输的油。压载航行时,废油舱被用来装清洗液舱产生的污物。甲板上,从泵舱到船中的管簇卸载处,无论左舷还是右舷都可

8、以看到大量的管道。吊管杆安装在左右舷靠近管簇处。现在的液货船,居住舱和机舱位于船舶尾部。目前油船的尺度范围极大,载重量从很小到70万吨的都有。航速在12kn16kn之间。 3液化气船液化气船通常在低温下运载液化石油气(LPG和液化天然气(LNG。一个分隔的内部液舱用来装载这种液体,液舱本身由带有双层底的外壳支撑。LNG船运载甲烷和石蜡等产品,它们是石油钻探中的副产品。气体在大气压力下运载,在特殊材料的液舱中温度为-164°C,这种液舱能承受低温。液舱的形状可以是八角型的,圆柱型的和球型的。结构形式是自支撑的或带薄膜的。舱室用绝缘材料与船体隔离,同时在有泄露的情况下作为第二道屏障。LP

9、G船运载丙烷、丁烷和丙烯等,它们都是从天然气中提取的。气体的运载有三种方式,全压式、部分压力部分冷冻式和全冷冻式。全压液舱为环境温度18帕压力,全冷冻式舱为0.25帕-50°C。在船壳内使用单独的液舱,在低温处四周装有隔温材料。液舱的形状可以是八角型的,球型的和圆柱型的。船体使用低温钢材,以形成第二道屏障。液化气船的排水量可达到6万吨,速度12-16节。散货船有单层甲板舱,用来运输像散装的谷物、颗粒状货物、矿砂等。依据所运载货物的范围,船的货舱区有多种布置,可分为货舱与液舱。多用途散货船是设计时考虑了使用的灵活性,可用来装载几种散货(如矿砂、原油、干散货中的任何一种的散装船。一般的散

10、货船只有中间的货舱区用于装货。围绕在货舱周围的舱室是用来装压载以用于压载航行,当船装载低密度货物时,可利用这些鞍形液舱来提高船的重心。一些双层底舱用来装燃油和淡水。鞍形液舱构成货舱顶部并可用来平衡货物分配。大舱口是散货船的一个特征,采用大开口可减少在装卸中所需时间。矿砂型散货船有两道纵舱壁把货舱分隔成左右两个舷侧舱,仅中间的舱室用来装货。采用高双层底是它的一个特点。在压载航行之中,舷侧舱和双层底舱用于压载。在装载航行时,矿砂装在中间舱室。高双层底用于升高这种高密度货物的重心。这样使船在航运中性能大大地改善。两道纵舱壁把船分为舷侧舱和中部舱,舷侧舱用于油货的运载。当运载矿砂时,仅中间舱装载。在中

11、间舱的底下有一层双层底,只用于装压载水。舱壁和舱口必须是油密的。大开口是所有散货船的一个特征,以利于货物快速简便的被卸载。很大一部分散货船没有卸货装置,因为它们运行在特定的码头之间,这些码头上有特定的装卸货装置。由于货物装卸装置能增加船装卸的灵活性,故有时船上也装有装卸系统。多用途散货船装载有自己的泵装置和管系等,以利于卸油。根据所装载货物类型等,载重量最大可达到15万吨。航速在1216节范围左右。1.4 集装箱船集装箱船,顾名思义,专门为运载集装箱所设计的。集装箱是一个可重复利用的截面为2435x2435mm的箱子,其长度有6055mm、9125mm和12190mm几种。集装箱可用于绝大多数

12、一般货物的装载,也有的装液货。同时也有制冷集装箱。 4集装箱的货舱区分为几个舱室,并且舱口的开口是舱的全宽与全长。集装箱在货舱搁置在特殊的骨架上并层层堆放起来。因而货物的卸载操作只是由货舱里货物的垂直移动组成。轻货集装箱有时也可堆放在舱口盖上。设置了特定的系绑装置,这层甲板上的货物在一定程度上弥补了下层甲板的舱容损失。为了保证船的横向强度,货舱之间被深腹板框架分开。集装箱的外侧部分有一个箱形的舷侧舱,它能保证结构上的纵向强度。这些舷侧舱能用于装压载水,也可用来防止在卸运集装箱时所造成的横倾。设置双层底是为了增加纵向强度并提供了额外的压载空间。居住舱室与机舱通常设在尾部,以确保有最大的船长用于装

13、卸。货物装卸装置几乎不设,因为它们航行在装有特定装卸装置的码头之间,可快速装卸。集装箱船的尺寸变化较大,以装100箱到装2000箱不等或更多。作为专用运输工具,它们在设计时必须考虑到经济、快捷、大马力船速可高达30节,一些大船还设有三螺旋桨动力装置。客船,或现代的名称-客班船,是为了把旅客在风光和丽的日子里送往各名胜港口提供服务。乘客在旅行中希望船上是一流的服务设备和优雅的起居环境。客船的一个基本特征是有大量的多层建筑。在多层甲板上设有露天休息室、舞厅、游泳池和供旅客散步的区域。大倾斜的飞剪形船首和与众不同的烟囱形状构成了船体美丽的型线。为了减少横摇,安装了平衡减摇装置减摇鳍;为增加操纵的灵活

14、性,安装了艏侧推装置。大型的客班轮是不多的,排水量在12000吨的客班轮在目前流行。装载旅客能力为600人左右,航速在22节左右。第二课船舶主尺度假如你去翻阅一下被人们视作造船法规的技术规格书,你总是会发现,目录中第一大部分是总体。一般来说,除去个别的规格书中的某些细微差别之外,总体部分通常包括概述、材料、尺度与吨位、稳性、船级、图纸、监造、试验与试航、交货等等。但是,在本篇短文中,我们仅想集中讨论航海性能。船舶的不同的航海性能与主尺度和船型有着很大的关系。因此,很有必要在一开始就探讨船体的主尺度和几何特征。2.1 几何特征的几个要素三个相互垂直的船体剖面中纵剖面-这是一个沿着船长中心线的纵向

15、垂直平面,也是一个左、右舷相对称的平面。舯横剖面这是一个位于船舯部的横向垂直平面。设计水线面这是一个通过设计水线的水平平面。主尺度总长从船艏至船艉的最大水平距离称之为总长。垂线间长两条垂线之间的,即艏柱和艉柱间的水平距离称之为垂线间长。水线长设计水线的长度或满载水线的长度称之为水线长。型宽在设计水线处的最大宽度称之为型宽。型深-在舯横剖面内,从龙骨的上表面至上甲板下表面的垂直高度称之为型深。 5吃水-从龙骨上表面至设计水线的垂直高度称之为吃水。干舷-等于自设计水线至上甲板边板上表面的垂直距离。船型系数在船体几何形状的定义中,用一些特定的系数来作为衡量船体肥瘦的准则,这一点后来被证明很有价值。水

16、线面系数C W是(与基平面平行的任一水线面的面积Aw和其外接矩形(由船长L、型宽B所构成的长方形面积之比。它(水线面系数的数值从末端尖瘦船型的0.70变化到具有平行中体船型的0.90。C W =Aw/LB中横剖面系数 CM 是中横剖面面积与其(外接矩形面积的比值,该矩形的边分别等于吃水和船中处最大船宽。除去快艇,C M的值通常超过0.85。C M=A M/BT方形系数CB 是排水体积与其(外接长方体的体积之比,该长方体边长分别等于最大船宽,平均吃水和设计水线长。C B=V/BLT大型油船的方形系数平均为0.88,航空母舰的方形系数平均为0.60,快艇形船的方形系数平均为0.50。纵向菱形系数(

17、或简称为菱形系数CP是排水体积与一个棱柱体的体积之比,该棱柱体的长等于垂线间长,横剖面积等于船中处横剖面面积。棱形系数一般超过0.55。Cp=V/A M L垂向菱形系数CVP是排水体积与一个棱柱体体积之比,该棱柱体的长等于吃水,横剖面积等于水线面面积。C VP=V/A W T船型系数有助于人们对水下的船体形状和沿着船长方向的船体变化有更加清楚的了解,而且会直接影响到船舶的航海性能。排水量排水量可粗分为空载排水量和满载排水量。空载排水量指船舶装载船员,船员个人用品,备件,备用装置,食物,而不装载货物,燃料和其他消耗品时的排水量。满载排水量指船上的货物,定员,燃料等都达到最满状态时的排水量。除此之

18、外,对于军船来说,也采用另两种概念:正常排水量和标准排水量来进行重量估算。载重量船东和船厂之间常发生这样的讨价还价:船东要求尽可能大的载重量。因为,从某种意义上来说,载重量是一个涉及金钱的要害问题。大家知道,载重量是船舶在满载排水的条件下所能装载的船货和人员的最大重量。或者换句话说,载重量等于满载排水量减去空载排水量和6诸如油、水等船上的消耗品的重量。至于船舶的容积,它常用总吨位或净登记吨位来表达。总吨位有时被称作登记吨位,是以能够封闭的全部舱室的总容积为基础来计算的;而净登记吨位等于总吨位减去舱室不装载货物和乘客时的容积。第三课船体结构(1巨轮很像漂浮在水上的一座宏伟的大厦,她的甲板分成若干

19、“层”。在这些甲板中,有一条从艏至艉的最上边的连续的甲板称之为上甲板。在上甲板以下的另一条连续甲板叫做下甲板。在上甲板以上还有几个甲板。它们是:布置有导航仪器的罗经甲板,驾驶室所在的驾驶甲板,安置救生艇的艇甲板以及乘客和船员生活区的起居甲板。依照船体结构的特征,上甲板以上的船体结构通常称为上层建筑,而上甲板以下的船体结构则定义为主船体。为了合理的布置和充分利用船体内部的空间,船体不仅由不同的甲板分隔成若干层,而且由隔舱壁分隔成各种各样的分隔舱和其它舱室。横舱壁的数目取决于适航性和使用要求,但是在主船体中至少应有三至四个横隔舱壁。按照不同的位置,主船体可分为艏段、舯段和艉段三个总段。按照惯例,每

20、个总段由船底、舷侧、甲板和隔舱壁等所组成。迄今为止,本文向你作了有关船体形式的概述。不过,如果你想更多的了解船体结构,你就必须详细研究船体的主要构件。船体结构的基本构件之一就是外板结构,该结构确保了船舶的漂浮性。外板结构是水密的,因为恰恰是它经受了不同的外力,诸如总纵弯曲、水压力、波浪冲击、冰块的挤压等等。在外板结构中,每一个外壳列板均有自己的名称。例如位于船底的列板称之为底板。在底板中,位于船体中心线上的一系列列板叫做龙骨板。舭板则指位于从船底至舷侧的弯曲区域的列板。而分布在两个舷侧的列板叫做舷侧板。在舷侧板中,与上甲板相连的则是舷顶列板。外壳列板所经受的外力的大小取决于它们所在的位置的不同

21、位置。由此,列板的厚度是随着所要经受的力的大小而变化的。毫无疑问,在某些关键部分作局部加强将是不可避免的。船底有两种形式,即单底和双层底。双层底被用来运载油和水,这样,一方面我们可以充分利用船底的空间;另一方面,可以降低船舶的重心,改善航海性能,并通过压载水来调节纵倾和横倾。在底板结构中,中底桁是位于从船艏至船艉的船底中心线上的纵向构件,它确保着船体的总纵强度。旁底桁则是位于船底中心线两侧的纵向构件,它主要经受总纵弯曲。肋板是船底的主要横向构件,它承受水压力、船货和设备的重力以及局部的外力。肋板肩负着船底横向和局部强度的责任。此外,底部结构中还采用内底纵骨、内底板等构件。左右舷的舷侧结构可以说

22、是彼此对称的船体的两座侧壁。在舷侧结构中,首要部分是经受水压和确保船体横向和局部强度的肋骨。舷侧结构有两种类型,即横骨架式和纵骨架式。至于甲板结构,它是由甲板板、横梁、甲板桁材、甲板纵骨、舱口围壁、支柱和其它构件所组成的。在学习甲板结构时,有一点是十分有趣的:这就是左右舷之间的弧度成为梁拱,而艏艉间的弧度则称为脊弧。其次是隔舱壁结构,它可以有两种类型:带扶强材的普通钢板和压成波纹状的钢板。前者由7钢板和扶强材所组成,而后者则是压成波纹状的钢板。用来防止油和水的渗漏的舱壁分别叫做油密隔舱壁和水密隔舱壁。沿船长方向布置的隔舱壁称为纵隔舱壁,而沿船宽的隔舱壁叫做横隔舱壁。隔舱壁的首要功能是分隔船体内

23、部的空间,以便保证船舶的不沉性和防止火灾和有毒气体的蔓延,更不用说强度方面的考虑了。就艏艉结构而言,前者通常指的是从艏垂线算起沿船长方向至船艉船长的0.15倍处的区域,而后者指艉尖舱的隔舱壁之后的区域。施加于艏结构的外力有水压力和船舶航行中的波浪冲击力。艉结构则要经受水压力、因螺旋桨的运转所产生的振动以及螺旋桨所搅起的波浪冲击力。另外有必要指出,对于上述艏艉结构来说,采用局部加强是一种习惯做法。最后是上层建筑。一般来说,它指的是上甲板以上的船体结构。但是,典型的上层建筑的左右舷两侧壁是与舷侧外壳列板相连接的。另一种上层建筑则叫做甲板室,其宽度小于船宽,因此其侧壁并不与舷侧外板相连接。另外,位于

24、船艏的上层建筑叫做艏楼,而位于舯部的上层建筑是桥楼,位于艉部的上层建筑则是艉楼。至于长桥楼这一术语的定义是:桥楼的长度大于船长的0.15倍而桥楼的高度则不应小于二层甲板间高度的6倍。第四课船体结构(2龙骨沿着船底板中心线铺设,对于大多数商船而言,龙骨为平板结构。与平板龙骨垂直从首间舱壁延伸到艉间舱壁的是一水密分隔,叫中桁材或垂直龙骨。对于双层底船舶,内底板的中间列板与中桁材使得整体结构呈工字形剖面结构。这种结构够为船体提供了相当大的强度以抵抗船体弯曲的能力。平板龙骨或称“中心线列板”出于强度的考虑厚度有一定增加,另外也是考虑到腐蚀的影响,因为在坞修或保养时由于坞墩的影响能进行油漆保护。当装有双

25、层底或内壳板时,结构一直到舭部都是水密的。如果双层底的外板被破坏,整个船体还能保持一水密整体。双层底的最小高度就船舶尺寸而言有规范要求,但实际的高度在某些地方有增加,这是为了满足双层底舱容的需要。双层底内底板在舭部处通常设有倾斜的边板或者内底板一直延伸到有圆弧的舷侧外板。倾斜的边板结构需要内底边板与舷侧结构相连,形成底部污水井(见图4.2。平板式内底板必须在舭部设置收集污水的污水井装置。(见图4.3。平直的内底边板通过折边肘板与舷侧框架相连。这种结构在新型船舶上使用较多。双层底结构是由各种各样的肋板组成的:水密肋板、实肋板、框架(空心肋板。肋板从中纵桁到舷侧板是连续的,用来支撑内底板。旁底桁沿

26、船长方向设置,数目根据船宽而定。旁底桁穿过肋板时断开,因此叫做间断式纵桁。在主舱壁下设水密或油密肋板,用以将双层底舱分隔呈不同的液舱。在其它一些肋位设置非水密实肋板,起到加强作用,通常上面开人孔以减轻重量。在实肋板间设框架肋板。框架肋板由平板肘板和舷侧板组成,平板肘板与中底桁材相连,二者之间用球扁钢加强筋相连。加强筋由一定间距的角铁支柱支撑,结构中的旁桁材也起支撑作用。 8肋板的设置根据采用结构的形式来决定,可以是纵骨架式或横骨架式。小型船舶和油船多采用单底结构(现在的油船多用双底结构。小型船舶的单底结构除了不设内底以外,其结构形式和双层底结构很相似。但是为了增加结构的刚性所有肋板的上边缘均要

27、加强。4.4 外板船底板和舷侧外板一起构成了船体水密的壳体。并且这些外板在很大程度上参与了总纵强度。因为船舶外板的面积很大,所以它是有许多块列钢板沿着首尾方向排列焊接而成。水平焊缝叫“边接缝”,垂直焊缝叫“端接缝”。通常由许多块钢板焊接在一起作为一个单元。外板厚度在很大程度上取决于船长和肋骨间距。最终要保证结构能承受各动态和静态载荷。因为首尾区域船体承受的弯矩逐渐减小,因此沿着首尾方向板厚通常逐渐变薄。距离甲板最近的一列外板叫“舷顶列板”。舷顶列板厚度要增加或者采用高强度钢。这是因为这块区域内的板距离中和轴最远,承受的弯曲应力最大。舷顶列板与甲板连接处叫舷弧。通常采用的两种典型的舷边结构。(图

28、4.4如图采用圆弧舷边连接时,在舷顶列板上不允许有焊缝的存在,因为这里承受的弯曲应力很大,可能造成角焊缝焊趾的开裂,这样的焊缝抵御开裂的能力弱。在这一区域内的端焊缝必须让母材相互重叠。在首尾端横截面变小,钢板的宽度也要相应的减小,在这一区域将原来的几列钢板用一块合并板来代替。4.5 骨架形式船底板和外板均由骨架支撑,支撑方式是沿船长方向进行布置以抵抗海水压力。在船上有两种不同形式的骨架形式,有时也采用这两种骨架形式的混合骨形式。分别是横骨架式、纵骨架式和混合骨架式(见图4.5。选用何种骨架形式根据装载货物的性质而定,但是总纵弯曲强度起着决定性作用。4.6 甲板船舶甲板是一个水平平台,它使整个船

29、体闭合。甲板能提供一个牢固的工作平台,以支撑位于甲板上的载荷,同时甲板还是船体结构的水密顶板。甲板和甲板的各种骨材为船体提供了强度。甲板上有舱口时,周围必须有专用挡板和舱口围板。这些大的开口需要设置特殊的加强结构来抵消甲板开口对船体结构强度的削弱。甲板板甲板板是由沿船长的纵向列板构成的。最靠近甲板边缘的列板叫“甲板边板”。由于甲板边板是连接甲板和舷侧外板的重要组成部分,所以要比其他的甲板板厚。靠近首尾的甲板板,和外板一样厚度适当的减小。甲板上的大开口,像舱口、机舱棚、泵房入口,需要强度补偿保证材料的剖面模数。因此与这些开口并列的甲板板厚度要增加。货船舱间的甲板厚度要比其他地方的甲板薄,因为这个

30、区域对纵向强度贡献很小。露天甲板被制造成向船舷侧方向成拱形,为了便于排除甲板上的积水。梁拱在船中部通常是船舶型宽的五十分之一。 9甲板横梁和甲板强横梁甲板横梁横穿整个船宽,通过“梁肘板”与舷侧肋骨相连。船上连续的纵桁沿着舱口布置,横梁与纵桁用肘板相连。这样无支撑的间距减小了。甲板横梁通常由球扁钢制造,就舱口的那一段,甲板横梁通常被断开,由纵桁或舱口围板支撑。机舱棚区域的甲板横梁也同样被断开,由纵桁支撑。以这种方式断开的横梁叫做“半横梁”。甲板强横梁支撑纵骨架式的甲板。这些横梁都是折边或者带面板的型材,它们的腹板很大。横梁通过梁肘板与舷侧肋骨相连。每隔一纵骨位置便安装在横梁上一块小的防倾肘板。甲

31、板纵桁甲板纵桁有多种形式,这取决于纵桁的布置位置。带有防倾肘板的折边纵桁通常用来作舱口围板的一部分。这种纵桁是不对称的,必须每隔一肋位使用防倾肘板进行加强。对称的纵桁经常被用来做甲板中纵桁。每隔4个肋位用肘板把纵桁和甲板横梁连接起来。在舱口角隅处这些纵桁必须有额外的支撑或者由强横梁支撑(见图4.6。第五课船舶航海性能5.1 漂浮性重要的航海性能之一就是漂浮性。漂浮性指船舶在一定量的载重量条件下在水上保持正浮的能力。当我们研究漂浮性时,我们必须首先弄清楚下列两个技术概念,即储备浮力和载重线标志。那么什么是储备浮力呢?大家明白,当船舶在海上航行时它必须获得一定量的干舷。说得具体一点,也就是说,任何

32、船舶在水面以上应保持一定的容积,以便获得额外的浮力;这样,船舶在遇到虽然很少发生但十分特殊的情况下,诸如波涛光涌的海面或由于船体损坏引起的严重进水,船舶可以增加吃水而不至于发生沉船的悲剧。譬如,风行世界各地的电影泰坦尼克号为多愁善感的观众提供了一个动人的爱情故事:影片也描述了由于冰山引起的致命的船体损坏。这种额外的浮力就称之为储备浮力,或者更精确的说,用干舷来度量的储备浮力就是载重线以上的船体的水密容积。就载重线标志而言,它指的是在不同季节和各个航区的船舶的各种最大吃水。在中国,中国船级社已经制订出“载重线规范”。5.2 稳性还有一个航海性能就是稳性。稳性指船舶在受到诸如风、浪等外力的影响时会

33、发生倾斜,并在外力消失后可以恢复原来位置的能力。当然,对于船舶建造来说,稳性具有极大的重要性,因为稳性的失误总是导致严重的生命与财产的损失。在历史上,由于稳性不良而产生的沉船悲剧已多次发生。船舶的倾斜可以分为纵倾和横倾。与纵倾横心相比横倾稳心更重要得多,因而重点总是不变的落在横稳性上,而在讨论问题时我们常局限于15度以下的小倾角上。为了获得良好的稳性,我们通常从两个方面来采取预防措施。一方面,我们可以降低重心;而另一方面,我们可以提高稳心。船舶的重心可以通过倾斜试验来计算。倾斜试验通常应该在平静的水面和良好的气候条件下进行。如能在干船坞中作倾斜试验那就更好了。5.3 快速性 10另一个航海性能

34、就是快速性。所谓快速性,就是船舶以较低的功率消耗获得较快速度的能力。船舶在航行中主要受到水阻力的影响。我们不必为空气的阻力多伤脑筋;因为与水阻力相比空气阻力要小得多。在这方面唯一的例外也许就是高速艇。船舶所要遇到的水阻力由摩擦阻力、涡流阻力和兴波阻力组成。提高船速可以有两种途径,即最大限度地降低水阻力和增加主机功率。为了提高船速我们在许多类型的船舶上广泛采用球鼻艏;另外,一般来说,主机的额定马力比船舶的有效马力要大两倍多。5.4 横摇和纵摇当船舶在水上漂浮或在海上航行时,不仅由于风、洋流和螺旋桨的影响,而且由于波浪的运动船舶会发生横摇或纵摇。过度的横摇和纵摇会产生如下的致命后果:(1首先,横摇

35、引起的过度倾斜导致船舶的倾覆;第二,引起船体结构的损坏;或者因为剧烈的横摇和纵摇以及船货的猛烈移动而造成船体的破裂;(2其次,推进装置受到影响,即由于横摇和纵摇,水阻力会增加而船速会降低;(3再次,影响各种机械和仪表的正常运转;(4最后,造成引起船员呕吐的恶劣工作条件。因此,从设计阶段起,我们就必须考虑到横摇和纵摇,因为它们与航海性能关系密切。大家懂得,横摇周期与初稳心高关系极大;但是在某种程度上,稳性又与横摇相矛盾。令人奇怪的是,并不像许多人可能想象的那样剧烈的横摇是由于稳性不良所引起的。人们已经发明了不同的减摇装置,并将其广泛应用于降低横摇和纵摇。目前,普遍使用的减摇装置有舭龙骨、减摇鳍和

36、减摇水舱。5.5 不沉性不沉性的定义是:在船舶一舱或数舱进水的情况下,船舶保持飘浮并具有足够的漂浮性、稳性和其它航海性能的能力。在万一发生海损时,储备浮力将是保持船舶漂浮的首要条件。借助于将船体内部划分为若干舱室的水密隔舱壁和甲板,船舶可以保持足够的储备浮力,因而我们可将进水封闭在受损的舱室,汹涌的海水不至于进入相邻的舱室。5.6 操纵性我们所要讲到的最后一个航海性能就是操纵性。操纵性指的是船舶按照驾驶员的意图保持或改变航向的能力。操纵性可分解为两种能力,即航行稳定性和回转性。前者指船舶保持预定航向的能力,而后者指船舶改变航向的能力。远洋船舶要求很高的航向稳定性,而短途船舶则需要良好的回转性。

37、此外,船舶的回转半径越小其回转性就越好。为了保证船舶的操纵性,船舶应装备质量优秀的操舵装置,在该装置中舵是一个主要的构成部分。 11第六课船厂设施6.1 概述在新的现代船厂里有一种引人注目的尝试,获得物流的装配流水线型至组装区,并且有序装配流动到最后的建造场。这主要是由于市场的不可预测性,很难实现引进昂贵的流水线设备以适应一种类型船舶和与此同时,保持船厂建造不同类型的船舶及其他海洋结构能力之间的平衡。几种不同类型的船舶在船厂同时建造是很平常的,并且建造周期从几个月到几年不等。在多种船舶建造规划中,大笔支出的理由更精确。然而,总体方案是采取一些方法来实现有序物流。组装区变大和建造场减少的趋势,导

38、致建造场更全面的纳入物流的整体方案。建造场可能是一个传统的滑道,船台,或者是平地组装区,在这里船舶完成下水。在现代船厂里,采用船台或平地组装区以代替传统的滑道是意义重大的。有些现代船厂保留了一些滑道来维持同时建造不同类型船舶的灵活性。1船台船台的干船坞类型是一般首选建造大型船舶。比起滑道,该船台主要好处是起重机净空限制最小化,该船建造没有修正倾斜度的不便,并且下水操作可以取消。在较大的船台上,可以同时建造不止一艘的中等规模的船舶。往往在第一艘船舶浮出之前,第二艘船舶的尾部可以在船台上建造。这样做是为了缩短浮出时间,并且保持更平均的劳动力。为了使船台更灵活,一些船台配备了移动式闸门,当船台一端进

39、水时,可以封闭另一端。2平地建造场这需要一个特殊的下水设施。下水采用独特的方法,将船舶转移到专用浮船坞设施,然后用通常的方法让船出坞。一种方法是横向移动已完工的船舶到干船坞设施。船舶移动的时候放入压载水到一个支撑结构上,使干船坞设施放置在合适的位置,移动之后,干船坞排放压载水,浮动支撑结构浮出水面,然后再放入压载水让船舶自由漂浮。另一种方法是移动端对准,船舶的前半部分和浮船坞的一部分对准,船舶的后半部分和浮船坞的另一部分对准。经过两个干船坞部分的汇集并对齐,船舶的两部分焊接在一起。在一个典型的现代船厂,有一个紧凑的板材和型材存储区,钢材从这里经过一个自动滚筒输送系统,通过自动喷丸和涂底漆设施,

40、进入到一个大型的封闭式装配车间,200吨以上的装配分段可以在这里建造。板材存储区以及板材管理区在一些装配车间里,通常用到复合磁力式龙门吊或桥式起重机,起重能力超过20吨。当无磁板,如铝,被吊起时,用吸盘事实上,气吸式,或真空处理技术的板专门用于驳船的大底部和侧面板这些设施上。关于装配系统装配流水线类型的第一个突出的例子就是瑞典的Gotaverkens Arendal船厂,在这里,物流是单一的装配流水线。完成部分舾装的船舶总段,在厂房里组装,然后在加入到预先已完成的总段。船舶完成的部分系统的运出厂房,送到船台,作为新的总段添加。继续这个运作,直到完工的船舶完全在船台等待浮出。在另一个场地,完工的

41、总段移出厂房运到滑道上,完成后,船舶用传统的方式下水。 12与Arendal船厂的装配系统相比较,IngallsPascagoula船厂具有几道平行的装配流水线,每一道流水线都在装配车间开始,经过组件区,然后到模块式组装区。这些结构模块基本完成船舶总段,包括大部分的舾装。这些模块然后移动到最后的船舶组装区。该装配系统起始于板材和型材,从钢材的存储区移动到装配车间。装配过程的第一步是切割的板材。数控(N / C系列烧割机,是钢材切割机中功能最多的一种。它可以自动切割复制件,并作为平板装配的第一步制造镜像件。一些船厂制造厚度为200至460毫米(8至18英寸角钢和T型材,而不是购买轧钢厂型材并去除

42、折边。在某些情况下,工作移到老式的固定自动焊接机上完成,可一次焊接几个型材。在任何情况下,型材厚度超过460毫米的都必须制造。就角钢而言,一些欧洲轧钢厂可以轧制厚度达到500毫米(19.7英寸的型材,制造的型材由轧制角钢焊接接头焊接到平板上,厚度达到1000毫米(39.4英寸。现在,许多造船厂在装配区都有一个板材生产线系统。该系统提供了焊接在一起的平板面板,自动焊连接加强筋,并且沿着一条线平移面板使腹板和其他的钢构件可以连接。装配曲面在专门加工的模版或限位胎架上进行。(1涂装设施有些船厂安装另一种独特的设施:大型喷涂设施,这种设施能够容纳诸如从板材生产线上下来的大型分段。在一些安装中,喷丸的时

43、候,整个组装都可以旋转。(2缓冲区由于来自板材生产线、涂装设施和一些其他组装区的已完工的装配分段会积聚,必须找到一些空地来存放它们直到需要用到时。这个空地有时被称为缓冲区,即吸纳任一超出分段的区域。当然,理想区域在船台的旁边,在大型龙门吊起重机可以延伸的区域,船台旁边或者船台上面,从而有可能从船台的一边或者一端移动最大最重的分段。6.5 物流管理重一些的分段,有些超过200吨,从板材生产线或者涂装设施下来的通常使用自动推进拖车式载运车来完成,车上有液压机构。这些载运车有能力独自吊起这些分段。对于轻重量的传输,使用移动式吊车(汽车吊,龙门式吊运车,和叉车的使用都可行。在车间里,起重机的能力往往决

44、定了建造方法。其中最引人注目的物流管理设施是巨型龙门吊起重机,近来在一些美国船厂安装使用。在一个场地安装一台起重能力1200吨高60多米(200英尺的起重机,起吊液化天然气船大型铝质球体。在另一个场地安装一台起重能力900吨,跨度约165米(540英尺的起重机,既能用于船台,又能用于船台一边的大型组装区。在某些情况下,起重机延伸至水面上,允许处理浮于水面上的载荷。其他场地将两个或四个回转起重机串列起来起吊重的分段。这对于几台起重机在诸如船台的大区域作业具有一定的优势,但是船台一边的起重能力是有限的。在一些船厂,回转起重机可沿两组不同的轨道行驶,一组通过旋转吊臂车与另一组成直角。在舾装码头,回转

45、起重机,即使是那些只有小规模起重能力的,必须有很长的吊杆,约60米(200英尺长,到达大型船舶的所有部分。拥有500吨以上起重能力的浮吊可在大多数大型港口,和一些造船厂,特别是在同时从事修理工作,有自己浮吊的船厂。当整个船舶从船台转移到下水平台或专用干船坞,或当大分段或船舶的一部分水平移动的时候,也许会发生最唯一的移动。这通常是由液压设备同步进行。运行的原则很简单,一个液压千斤顶,同用液压螺母装卸螺旋桨没有什么不同。提供设备是为了防止装载移动的时候装载脱离设备,在这方面初始摩擦力与滑动摩擦力的区别变得非常重要。事实上,几个同步分13段一起使用来移动船舶和其他大型结构。6.6 船厂设施造船厂通常

46、包含几种专用设施,它们的布局促进物质和装配流程。没有典型的船厂布局,部分原因是许多船厂最初建于19或20世纪初。根据场地和海滨可用性以及生产力的要求,这些船厂增大了。典型的重要特征如下:(1陆地上建造船舶的位置用一个相关的方法,同船舶下水的位置连在一起,诸如干船坞、下水滑道或者浮船坞。(2供船舶集合漂浮的码头,允许以下下水工作继续进行。(3车间执行的各种工作如下:-钢板划线、切割和成型车间-钢材装配车间-预处理和涂装车间-管装车间-钣金车间-机械车间-电装车间(4储存、调度和室外(蓝天工作区域(5办事处和人员的支持建筑物(食堂,医务室等与每个一般类型设施相关的是设备专用件,它们与在此位置进行的

47、工作相关。第七课船舶制造造船是一个复杂的过程,它涉及到许多造船部门,还包括船厂设施的布置和使用,以及各种各样具有技能的人员。这些部门都被直接的包含在建造中,船厂布置,材料配送,船厂设备将依次检查。7.1 绘图室船厂设计室和绘图室的主要任务是绘制图纸来满足船东的要求,并符合船级社的规范,以及造船厂惯用的建造方法。另外,也是最重要的一个作用是为生产计划和控制部门,采购部门等提供信息,使得结构舾装件和机械设备能及时预定和进货,以满足整个造船过程。基本设计图纸和基本建造细节都必须得到船级社的批准,当然首先要得到船东的认可。一些特殊方面的设计和建造方法的革新要给以特别的关注,任何与标准设计方法不同的地方

48、也要如此处理。船级社不会干涉造船的过程,他们主要关心的是保证要制造出一个合理且安全的船舶。7.3 图纸发送计划批准后,就要进行设备、机器、钢质型材和板材等的订货,图纸将发送到船厂的各个生产部门。船级社、船东以及他们在船厂的代表也将接受图纸的副本。 147.4 钢材预定钢材的预定是为了与项目中的要求保持同步,这一点是非常重要的。它必须在尽可能早的时候进行,偶尔在计划批准前预定就开始。钢材的订购是生产过程中的一个关键环节,涉及到绘图室部门,计划部门,生产部门和钢材供应商;库存的控制和监控也是很重要的,因为一般来说,船舶钢材的成分占造船总成本很大一部分。船厂库存是一笔很可观的资本投资。7.5 放样工

49、作放样工作是在放样间进行的。放样间是铺有木制地板的大房间,船舶的细节被按实尺比例或按较小合适的比例画在上面。许多传统的放样工作是由计算机来完成的,但是一些特殊的区域还需制作木制样板、样箱。数控系统是通过输入数据来操作和控制机器。数据是描述要生产的部件信息的一组数据。此外,某种数字代码的使用使得机器能自动操作。机器的输入设备将数字转化成电子脉冲,脉冲变成控制信号控制机器各种部件完成某种部件的生产。7.7 船厂布置船厂的布局原则是为了使材料和设备按合理的顺序流动,流动的主要目标是最后分段的建造,合拢和舾装。各种生产阶段被安排在工作区域或车间,在现代化的船厂内,生产总是尽可能的在室内进行。船厂生产顺

50、序如图7.1所示。船厂的布局应使材料的运送工作量越少越好,这靠选择合适的工作点或工作区来实现。建造大的分段并有能力运输它们可以减少运输的件数,但是这要求更多的重视和先进的设备。一条船的建造受到船厂布局和物运设备及能力的约束。7.9 钢材预处理从钢材厂接受来的板材和型材要经过喷丸除锈,刷上一层具有暂时保护作用的底漆,最后通过滚压机把板压平。7.10 喷丸除锈和涂底漆一个典型的机器的工作方法是:先对板材进行水洗,在除锈之前烘干。然后,用喷丸的方法对板进行双面除锈。板材水平放置,速度为5m/min。大约300吨/小时的铁丸喷射到板材上。鼓风机和抽吸机除去喷丸,清洁后回收再利用。清洁后的板材立即刷上一

51、层底漆用自动吹风机烘干。厚度大约1mm的兼容底漆可以防止角焊焊到板材上。板材的矫平是通过板材滚板机进行的。这个机器基本上用五个大的滚轮组成,底部两个轮子起驱动作用,上面几个是从动滚轮。上面滚轮可以两端单独调节高度,下面滚轮可调节其中心。许多小的支撑滚轮安装在五个主要滚轮的周围。上滚轮和下滚轮之间距离调成板厚,板通过轮子的挤压,将板矫直。这种机器也可以用于弯板和折边。各种机器和设备用来切割形成组成小组件、大组件与分段的钢部件。 15第八课船体建造工艺凝视一艘巨轮耸立在船台上或飞驰于蓝色的海面上的确引人入胜。假如你有机会参观一下船舶内部的奇妙的迷宫曲径,你就会更加激动。在造船设计师看来,一艘船就是

52、一件真正的艺术品。但是,很少有人了解船体建造工艺。想不到具有如此复杂的线型和如此众多的船体结构的“漂浮小城镇”的建造竟然是以图纸开始的,当人们听到这一切时或许会十分惊讶。为了简单地向你介绍一下船体建造的主要工艺,我们将叙述如下:8.1 放样放样是船体建造的第一道工艺,因而会影响到后续工艺的质量。因此放样时必须确保很高的精度。通常放样是在放样台上进行的。放样有两个步骤。首先,我们必须依照几何原理,以1:1, 1:5或1:10的比例,根据图纸上标出的给定尺寸作出投影面。其次,我们准备各种各样的样板、样棒和样箱以及草图作为下料、加工和装配的基准。此外,我们还可充分利用放样来弥补图纸的缺陷,因为要在图

53、纸上标出船体结构的全部形状是不可能的。再有,无论在画线型图时你多么仔细,就船体光顺性而言,当线形图放大以后误差仍然是不可避免的。在这种情况下,我们可以借助于放样来对图纸做出修正。至于线型放样的办法,近年来已广泛采用数学放样。在电子计算机的协助下,数学放样可以校正并提供光洁船体的型值。下料就是在放样工艺之后,绘出某一船体构件的展开图,并借助于样板、样棒或草图,在钢板或型钢上标出构件的展开图,供加工和装配用的符号也应标在钢板和型钢上。下料有各种各样的方法可供使用,但是通用的方法是样板下料、草图下料和光学下料。船体构件的加工可分成两大类:冷加工和热加工。如按构件的加工方法来分类,船体构件的加工也不妨

54、分成边缘加工和成型加工两类。钢板的校正和除锈在加工、运输和仓储期间,尤其是在切割以后,钢板和型钢会发生形变。在放样和下料之前形变后的钢材必须加以校正和整平。钢材的校正一般是用滚床来实现的。为了保护船体并将船体的腐蚀降至最低限度,钢板必须除锈并涂上底漆。通常这项工艺的流程是:先作喷丸处理,即则涂上底漆。如想提高生产效率,就应该设置用于钢板预处理的自动生产线。船体结构的边缘加工船体的边缘加工包括边缘切割和开坡口;如按边缘的特征来区分,也可分成直线边缘和曲线边缘。用于该项工艺的机械有剪切机、刨边机、气割机和数控切割机。成形加工为了获得所需的形状,对于下列船体构件必须分别进行冷加工或热加工:外板列板、

55、肋骨、横梁、烟囱等。为了完成这项工艺,就需要滚床、液压机、折边机、冷弯机和火工等。 168.4 船体的装配和焊接在建造船体时,我们通常将船体结构分成若干组成部分,这些组成部分被称为分段和总段;它们被分开制作,然后在水平船台或倾斜船台上装配成一个完整的船体。这个工艺流程主要包括:(1部装:在加工后,将各种船体构件装配成一个部件。(2分段或总段装配:将不同的部件装配成分段或总段。(3船台装配:将若干分段和总段装配成完整的船体。总段的划分总段划分是一项非常重要的工作,因为我们不仅要考虑到船体本身的强度,而且要考虑到操作的方便与合理以及生产程序、起重能力和工地的安排。使情况更加糟糕的是,上述这些因素常

56、常在这一方面或那一方面是相互矛盾的。因此,我们经常为寻找可行的方法和手段而大伤脑筋。部件的装配和焊接部件的装配和焊接应按照有关的图纸在平台上进行,例如:肋骨、横梁、侧桁和基座。分段和总段的装配和焊接分段的装配和焊接应在胎架上进行,例如:舷侧、船底、甲板和上层建筑等。至于总段的装配和焊接,有两种方法可供采用:(1正装法这种方法的习惯做法如下:首先,将船底分段吊运至船台,将其作为基准又作为胎架。然后,装配舷侧分段和隔舱壁分段。再次,装配甲板分段。使用正装法,一切工作是通过焊接而逐步完成的。(2反装法这种方法适用于艏分段、艉分段、甲板室和上层建筑,其主要的特点是将船台上的甲板分段既作为基准又作为胎架

57、。肋骨框架分段、隔舱壁分段和侧桁则以甲板分段为基础进行安装。8.5 密性试验随着整个船体结构的完工应进行密性试验,以便检验焊缝的渗漏。此外,对于技术规范上要求作强度试验的船体结构还须作水压试验。只有当X光照片焊缝检验以及管子法兰和电缆夹具等的装配和焊接都完成之后,方可作密性试验,但是,密性试验须在船壳和舱室的油漆以及绝缘体材料的敷设之前进行。密性试验可以细分为煤油试验,水密试验和气密试验。有趣的是,船舶航行于海上但却在陆地上制造。在船体结构完工之后,将巨轮从建造区域移至水中就称之为船舶下水。下水是造船中的一个关键。如果疏忽大意就会发生严重的事故。当然,为了确保船舶顺利下水,我们必须对有关的准备

58、工作进行严格而彻底的检查。船舶下水有几种方法:首先,纵向倾斜船台上的重力下水,这种下水方法意味着船舶借助于自身的重力作用,在克服船台斜面的摩擦力以后,滑行下水;其次,漂浮下水,使用这种方法下水时,水被导入船坞后船舶自行漂浮;第三,是机械下水,这种方法仅适用于中、小船舶。 17第九课船舶设备船舶很有必要装备各种船舶设备和舾装设备以满足航行、停泊、操纵、安全的需要。船舶设备随船只的不同用途而变化,通常包括的相关设备如下:船舶设备用于确保船舶的操纵性,正如我们在船舶适航性的章节中提到的那样,船舶借助于舵设备就可以沿预定的航向航行、改变航向或完成回转运动。舵设备的主要组成部分有舵轮、传动机构、舵机、操舵机构、舵、舵杆、舵承、舵角限制器