书城自然科学碧波使者:航海设备与舰只
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第5章 船舶初体验(1)

很多人都对船舶并不陌生,甚至乘坐过各种各样的船舶,但是很少有人真正地了解它们。要想船舶实现其功能的前提是要有安全作为保证。在诸多安全因素里,结构的安全性能是最为重要的。在本章内容中,我们一起了解船舶的分类方面和船舶的基本结构。

§§§第一节初识船舶

什么是船舶

船舶指的是依靠人力,风帆,发动机等动力,能在水上移动的交通手段。另外,民用船一般称为船,军用船称为舰,小型船称为艇或舟,其总称为舰船或船艇。是指能航行或停泊于水域进行运输或作业工具,按不同的使用要求而具有不同的技术性能、装备和结构型式。船舶在国防、国民经济和海洋开发等方面都占有十分重要的地位。

经过长期的发展,现代的船舶主要有以下性能:

1.浮性

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。

2.稳性

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。

3.抗沉性

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。

4.快速性

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。

5.耐波性

耐波性是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。

6.船舶的操纵性

船舶的操纵性是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。

7.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,它涉及使用效能、建造经济性、营运经济和投资效果等指标。

不同船舶的分类方法

由于船舶在用途、航行区域、航行状态、推进方式、动力装置、造船材料等方面各不相同,因此现代船舶分类方法很多。

1.按船舶的用途分

(1)民用船舶用于运输、渔业、工程船、港务工作船、特种场合的船舶。

(2)军用船舶用于军事目的的船舶。

2.按船舶的航行区域分

(1)海洋船舶航行于大洋中的船舶。

(2)内河船舶航行于江、河、湖泊中的船舶。

(3)港湾船舶航行于港湾区域的船舶。

3.按船舶在水中的航行状态分

(1)浮行船是指水上浮行的船舶,属排水型船。

(2)潜水船是指水下潜行的船舶,属排水型船。

(3)滑行船是指船航行时,船体绝大部分露出水面并沿水面滑动的船。

(4)腾空船是指船身在完全脱离水面状态下运行的船舶。

4.按船舶推进方式分

(1)人力推进的船舶依靠原始的撑篙、拉纤、划桨、摇橹等方式来推进的船舶。

(2)风力推进的船舶依靠风帆、风车、风筒等方式来推进的船舶。

(3)机械推进的船舶依靠明轮、喷水、水下螺旋桨、空气螺旋桨等来推进的船舶。

5.按动力装置的不同分

按动力装置的不同可分为往复蒸汽机船、柴油机船、蒸汽轮机船、燃气轮机船、电力推进船、联合动力装置推进船和核动力装置船。

6.按造船所用材料的不同分

按造船材料可分为木船、水泥船、钢船、铝合金船、玻璃钢船等。

7.按用途的不同分

(1)运输船包括客船(客货船)和货船。

(2)渔业船包括拖网渔船、围网渔船、钓鱼渔船、捕鲸船等;渔业加工船、渔业调查船、渔业指导船、渔政船、渔业救助船等。

(3)工程船包括挖泥船、起重船、布设船、救捞船、破冰船、打桩船、浮船、海洋开发船、钻井船和钻井平台等。

(4)港务工作船包括拖船、引航船、消防船、供应船、交通船和助航工作船等。

(5)特种船舶包括水翼船、气垫船、地效翼船、双体船、玻璃钢船和超导船等。

(6)军用舰艇包括巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、航空母舰、登陆艇、扫雷艇、布雷艇、潜艇、快艇、运输舰、修理舰、消磁船和医院船等。

魅力独具的各种船舶

1.客船

根据SOLAS公约的规定,凡载客超过12人者均应视为客船,这类船舶通常多为定期定线航行。其特点是具有多层甲板的高大上层建筑,具有较好的抗沉性,且船速较高,并设有减摇装置。

按载客的性质不同,客船有以下几种:

(1)全客船。指专用于运送旅客及其所携带的行李和邮件的船舶,一般设计为“二舱或三舱不沉制”。

(2)客货船指在运送旅客的同时,还载运相当数量的货物,并以载客为主,载货为辅。客货船一般设计为“二舱不沉制”。

(3)货客船该种船舶以载货为主,载客为辅。货客船在抗沉性方面一般以“一舱不沉制”为最低设计要求。

(4)客滚船是指具有滚装装货处所或特种处所的客船。其结构特点与滚装船类似。

2.集装箱船

集装箱船又称货柜船或货箱船。其货舱和甲板均能装载集装箱,货舱盖强度大;多为单层甲板结构,货舱开口宽大;为保证船体强度和提高抗扭强度,船体设计为双层底和双层壳舷侧结构,并在双层舷侧的顶部设置抗扭箱结构;同时为防止货箱移动和固定货箱,货舱内设有格栅式货架(箱格导轨系统,其装卸效率高,货损货差少)。

3.散装货船

散装货船指专用于载运如散粮、煤炭、糖等密度较小的散装货物的船舶。其特点是货舱为单层甲板,舱口较宽大;为单层或双层船壳结构;舱口围板高大,货舱横剖面成菱形,这样既可装满货舱,减少平舱工作,方便卸货,又可防止货物移动而危及船舶的稳定性;货舱四角的三角形舱柜为压载舱,用于调节吃水和稳性高度;船型较大,一般单向运输。

4.矿砂船

矿砂船是专门设计用于载运散装矿砂的船舶,为单向运输船。这种船货舱为单层甲板,舱口较宽大,且一般由两道纵舱壁将整个装货区域分隔成中间舱和两侧边舱,在中间舱下部设置双层底,中间舱装载矿货,两侧边舱作压载舱。为提高重心高度,矿砂船的双层底设计得特别高,有的矿砂船货舱的横剖面设计成漏斗形,这样既可提高船舶的重心高度又便于清舱。

5.兼用船

兼用船一般为既可装载油类又可装载散装干货,但不同时装载的船舶(存有油类的污油水舱例外),且为肥大船型,主要有两种类型:

(1)矿砂/石油两用船。矿砂/石油两用船由两道纵舱壁将整个装货区域分隔成中间舱(约占整个货舱舱容的40%~50%)和左右两侧边舱,双层底设于中间舱下部且没有矿砂船那样高。船的全部或大部分中间舱用于装载矿货,边舱和部分中间舱装载货油。即单运矿砂时装在中间舱;运油时则载于两侧边舱和部分中间舱。

(2)…矿砂/散货/石油三用船。货舱横剖面形状与散货船类似成棱形,但一般为双层船壳并具有双层底舱和上、下边舱。其中间舱(约占整个货舱舱容的70%~75%)的全部或大部分用来装载散货或矿石,两侧边舱、上边舱和部分中间舱用来装载货油,下边舱为压载舱。

6.杂货船

杂货船即普通货船,主要用于装载一般干货,如成包、箱、捆、桶的杂货。通常是多层(2~3层)甲板结构,舱口尺寸较大以便于装卸,并配有吊杆或起重机。在抗沉

性方面,一般设计成“一舱不沉制”。

7.滚装船

滚装船是一种设计和制造成能装载车辆或装载固放在车辆上的集装箱或托盘货物的专用船舶。因其将传统的船舶垂直上下装卸改成水平方向滚动方式装卸,故有人又将其称作“带轮”作业。

8.木材船

木材船专用于装运各种木材,其货舱要求长而大,舱口大,舱内无支柱等障碍物。因甲板需装载木材,故甲板强度要求高,舷墙也较高,并在甲板的两舷舷侧设有立柱或立柱底脚,同时将起货机均安装于桅楼平台上。木材船的干舷比一般货船低。

9.冷藏船

冷藏船是指专用于运输鱼、肉、水果、蛋品之类等易腐鲜货的船舶。其特点是具有良好的隔热设施与制冷设备,货舱口小,货舱甲板层数较多(一般为3~4层),船速较快而吨位较小。冷藏集装箱的发展部分代替了冷藏船的运输功能。

10.多用途船

多用途船是指具有既可单独用于载运普通件杂货、重大件货、袋装货或散装货,同时又可用于载运集装箱或其他特种干货能力的船舶。如集装箱/杂货船、杂货/袋装货/散装货船、杂货/特种重大件货/集装箱船等。该类船舶货舱均经特别设计,能满足载运多种货物的需求。货舱口一般较宽大,有的船舶设有二层甲板结构,和起重设备(以起重机为主)。

11.液货船

液货船是指建造成或改建成适合于运输散装易燃液体货物的货船。有油船、液体化学品船等。

(1)油船。油船是指载运石油及石油产品的船舶,有原油油船和成品油油船两种。

(2)液体化学品船。液体化学品多数为有毒、易燃、腐蚀性强的液体货物,且品种繁多。因此,船舶多设计成具有许多较小的水密货舱,舱壁多用耐腐蚀的不锈钢制成,这种船为防止船底触破后造成化学液体外溢而发生污染,均设置双层底。配载时,应将有毒物品装于中间一列货舱内,不可装在两舷侧的舱内,且液货的装卸需要用蒸汽带动的泵来进行。该种船具有多个泵舱。

12.液化气船

按所载运液化气种类的不同,液化气船可分为液化天然气船、液化石油气船及乙烯运输船三种。

(1)液化天然气船。液化天然气的主要成分是甲烷,为便于运输,通常采用在常压下极低温(-165℃)冷冻的方法使其液化。液舱要求有严格的隔热结构,要求能保证液舱恒定低温。常见的液舱形状有球形和矩形两种,但也有少数船舶将液舱设计成棱柱形或圆筒形的。

(2)液化石油气船。目前运输液化石油气的方法有三种:一种是将其加压液化,可在常温下进行装卸,这种船叫全加压式液化石油气船,其货舱常为球形或圆柱形罐,货舱为圆柱形罐的液化石油气船;另一种是冷冻液化,叫全冷冻式液化石油气船,其货舱可制成矩形,舱容利用率高,但需设置良好的隔热层;第三种是既加压又冷冻液化,叫半加压半冷冻式液化石油气船。

(3)乙烯运输船。目前运输乙烯的通常做法是将其加压液化,可在常温下进行装卸,其货舱常为球形或圆柱形罐,货舱为圆柱形罐的乙烯运输船。

13.其他船舶

(1)工程船。工程船指从事港口、航道、海洋、水利工程的船舶,主要有挖泥船、起重船、海洋调查船、敷缆船、航标船等。