《现代化船舶的适用性》供你参考吧。这方面的论文很少,不行你自己再找一找吧。 地球的表面70%是蓝色的海洋,地球上的生物约有80%在海洋之中,海洋为人类的生存和发展提供了丰富的宝藏和无穷的资源。航海是人类认识、利用、开发海洋的基础和前提,现代化船舶自然应运而生。 在人类社会发展的进程中,欧洲国家率先从封建主义进入资本主义时代,各门类科学技术取得突飞猛进的发展。新的材料、机械、电气、电子、控制、铆焊等技术逐步应用于航海,形成了近代和现代航海科学技术。18世纪炼铁业的发展导致1787年制造出第一艘铁木船,1841年建造出第一艘铁质船。1858年出现了钢,1866年开始用钢造船。1769年双向蒸汽机研制成功,1783年制成蒸汽动力轮船。1876年内燃机研制成功,1903年则制成内燃机船。18世纪机械制造业发展与天文学结合,于1730年发明六分仪,1888年发现电磁波,1895年发明无线电报,尔后船舶采用无线电通信;1935年发明雷达,随即于1937年开始用于船舶探测目标、定位、导航与避碰;1957年发射第一颗人造地球卫星,1964年研制出卫星导航系统。航海科学技术的不断进步,使航海从技艺逐步发展成为科学技术,从帆船时代进入机动船时代,从地文航海和天文航海时代进入现代电子航海时代。目前,现代化船舶按其用途主要有如下种类: (一)干货船(Dry Cargo Ship) 根据所装货物及船舶结构、设备不同,可分为: 1.杂货船(General Cargo Ship) 定期航行于货运繁忙的航线,以装运零星杂货为主的船舶。这种船航行速度较快,船上配有足够的起吊设备,船舶构造中有多层甲板把船舱分隔成多层货柜,以适应装载不同货物的需要。 2.干散货船(Bulk Cargo Ship) 装载无包装的大宗货物的船舶。依所装货物的种类不同,又可分为粮谷船(Grain Ship)、煤船(Collier)和矿砂船(Ore Ship)。这种船大都为单甲板、大统舱。 二、冷藏船(Refrigerated Ship) 专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。船上设有冷藏系统,能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。 三、木材船(Timber ship) 专门用以装载木材或原木的船舶。这种船舱口大,舱内无梁柱及其它妨碍装卸的设备。船舱及甲板上均可装载木材。为防甲板上的木材被海浪冲出舷外,在船舷两侧一般设置不低于一米的舷墙和用于绑扎木材的立柱。。 四.集装箱船(Container Ship) 集装箱船可分为部分集装箱船、全集装箱船和可变换集装箱船三种。 (1)部分集装箱船(Partial container ship)。仅以船的中央部位作为集装箱的专用舱位,其他舱位仍装普通杂货。 (2)全集装箱船(Full Container Ship)。指专门用以装运集袋箱的船舶。它与一般杂货船不同,其货舱内有格栅式货架,装有垂直导轨,便于集装箱沿导轨放下,四角有格栅制约,可防倾倒。集装箱船的舱内可堆放三至九层集装箱,甲板上还可堆放多层。 (3)可变换集装箱船(Convertible Container Ship)。其货舱内装载集装箱的结构为可拆装式的。因此,它既可装运集装箱,必要时也可装运普通杂货。 集装箱船航速较快,大多数船舶本身没有起吊设备,需要依靠码头上的起吊设备进行装卸。这种集装箱船也称为吊上吊下船。 五、滚装船,又称滚上滚下船(Roll on/Roll off Ship) 滚装船主要用来运送汽车和集装箱。这种船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,其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。 六、载驳船(Barge Carrier) 又称子母船。是指在大船上搭载驳船,驳船内装载货物的船舶。载驳船的主要优点是不受港口水深限制,不需要占用码头泊位,装卸货物均在锚地进行,装卸效率高。目前较常用的载驳船主要有“拉希”型(Lighter Aboard Ship,缩写为LASH)和“西比”型(Seabee)两种。 七、客船 又称邮轮,主要用于旅客运输,一般亦可承载少量货物。 八、特种船 用于原油、化工、天然气等特殊运输要求的船舶。 20世纪下半叶,伴随整个科学技术的迅猛发展,航海科学技术的进步日新月异,其重要标志为: 1) 船舶大型化 在20世纪60年代,1万载重吨的船就可称为“万吨巨轮”,目前最大的散货船为30多万载重吨,特大型的油轮已达50万载重吨(ULCC)。集装箱船近年来也越来越大,我国已有11000标准箱的集装箱船(中远亚洲号)投入营运,大型豪华客轮达到14万吨级。 2) 船舶专业化 长期以来海洋运输船舶主要是客船、普通货船和油船。二十一世纪的今天,集装箱船、滚装船(Roll-Roll)、液化气船(LNG、LPG)等专业化特种船舶迅速增多。 3) 船舶高速化 为了与高速公路、高速铁路运输竞争,近20年来,30节(1节为每小时航行1海里,1海里等于1.852公里)以上的小型高速气垫船、水翼船、水动力船、喷气推进船快速研制并大量投入使用。当前的集装箱船速度可达25-30节,大约比过去的普通货船快一倍。 4) 船舶自动化 20世纪70年代计算机在船上广泛应用,从船舶在机舱设置集中控制室到出现无人值班机舱和驾驶台对主机遥控遥测,船舶机舱自动化成为趋势。随着驾驶台的自动化仪器设备不断研发和应用,近10年来建造的新型船舶基本上都可称之为驾机合一的自动化船舶,其中一部分自动化程度高的船舶被称之为“高技术船舶”。 5) 导航定位电子化 当前,传统的陆标定位、天文定位方法已成为特殊情况下的补充手段,无线电导航定位方法经过了无线电测向仪(1921)、雷达(1935)、劳兰A(1943)、劳兰C(1958)、卫星导航系统(1964)、全球定位系统(1993)的发展历程,进入高精度卫星导航定位时代。全球定位系统(GPS)可在全球范围内全天候为海上、陆上、空中和空间用户提供连续的、高精度的三维定位、速度和时间信息,使船舶、飞机和汽车等运载工具的导航与定位发生了划时代的变革。 6) 避碰自动化 为在能见度不良情况下发现来船而进行避碰,船用雷达发挥很大作用。20世纪70年代研制出的自动雷达标绘装置(APPA)和雷达的结合被称之为自动避碰系统。该系统可自动采取和跟踪目标,自动显示来船的位置、航向、航速、相对运动和碰撞危险数据。20世纪末开发了船舶自动识别系统(AIS),可连续向其他船舶传送船舶自身数据并接收其他船舶的数据,有利于减少因船舶识别和避碰决策失误引起的船舶碰撞事故。 7) 海图电子化 传统的纸质印刷海图已不适应船舶自动化和航海智能化的发展要求,电子海图显示与信息系统在近十几年研发成功并不断完善。该系统不但能很好地提供纸质印刷海图的有用信息,而且取代了传统的手工海图作业,综合了GPS、APPA、AIS等各种现代化的导航设备所获得的信息,成为一种集成式的航海信息系统,被称为是航海领域的一场技术革命。 8) 航海资料数字化 航海所需的各种图书资料原都采用纸质印刷形式。随着计算机技术和互联网技术的发展,航海通告潮汐表、灯标表等出现了电子版和网络版,有利于航海图书资料内容的迅速更新,使用上也更加便捷。 9) 通信自动化 无线电报、无线电话、电传和传真在船上采用,比船舶采用手旗与灯光进行通信已是很大的进步。1957年第一颗人造卫星升空,拉开了卫星通信的序幕。1979年国际海事卫星组织(Inmarsat)宣告成立,1982年开始提供全球海事卫星通信服务,Inmarsat可以为海陆空提供电话、电传、传真、数据、国际互联网及多媒体通信业务。船舶使用了全球海上遇险与安全系统(GMDSS),使船与船、船与岸台全方位和全天候即时沟通信息。GMDSS还能提供紧急与安全通信业务和海上安全信息的播发,以及进行常规通信。GDMSS在船上的使用导致了驾驶与通信合一,传统的船舶报务员已被取消。 10) 航行记录自动化 为了在船舶发生海上事故后查明事故原因,从中吸取教训,采取针对性防范措施,俗称为船舶“黑匣子”的航行数据记录仪(Voyage Data Recorder,VDR)已在船舶普遍配置,有利于海上事故原因分析。 11、航海服务与支持系统 自从无线电报开始用于船岸之间的通信,船公司、岸基航海服务机构和管理部门就开始通过无线电通信影响、协助和控制船舶的航海活动,采用了无线电航行警告系统(Radio Navigational Warning) 、 船舶定线制(Ship Routing)、 船舶报告系统(Ship Report System) 、 船舶交通服务(Vessel Traffic Services)等支持并服务于船舶安全航行的保障系统,极大地提高了船舶的安全系数。 21世纪是海洋世纪,海洋已成为人类第二大生存和发展空间,世界各国未来的竞争将在海洋上展开,充分开发和综合利用海洋资源是世界各国进一步发展的必然要求。国际贸易和大宗货物运输以及未来维护国家权益和安全的领域将主要是海洋。在我们对现代化的船舶有了一定了解的基础上,笔者愿意在下一篇拙文中同您一起登上现代化的巨轮,感受一下船舶的具体工作。
按船体材料分,有木船、钢船、水泥船和玻璃钢船等;按航行区域分,有远洋船、近洋船、沿海船和内河船等;按动力装置分,有蒸汽机船、内燃机船、汽轮机船、电动船和核动力船等;按推进方式分,有明轮船、螺旋桨船、平旋推进器船和风帆助航船等;按航行方式分,有自航船和非自航船;按航行状态分,有排水型和非排水型船。而最能说明船舶特征的是按照船舶的用途来分类,首先可分为军用和民用两大类。
(一)民用船舶的分类:
运输船——客船、客货船、货船(杂货船、散货船、集装箱船、滚装船、载驳船、油船、液化气体船、冷藏船等)、渡船、驳船等。
工程船——挖泥船、起重船、浮船坞、救捞船、布设船(布缆船、敷管船等)、打桩船。
渔业船——网类渔船(拖网渔船、围网渔船、刺网渔船等)、钓类鱼船、捕鲸船、渔业加工船、渔业调查船、冷藏运输船等。
港务船——破冰船、引航船、消防船、供应船、交通船、工作船(测量船船、航标船等)、浮油回收船等。
海洋开发船——海洋调查船,、深潜器(艇)、钻井船、钻井平台等。
拖船和推船——海洋拖船、港作拖船、,内河拖船、海洋拖船、内河拖船等。、灯标发展中的高速船艇——水翼艇(划水式水翼艇、全浸式水翼艇)、气垫船(全浮式气垫船、侧壁式气垫船)、冲翼艇、半潜式小水面艇、穿浪船等。
(二)军用舰艇的分类:
水面战斗舰艇——航空母舰、直升机母舰、战列舰、巡洋舰,驱逐舰、护卫舰、导弹艇、鱼雷艇、猎潜艇、护卫艇等。
水中战斗舰艇——攻击型潜艇(柴油机动力、电动机动力)、战略导弹潜艇(常规动力、核动力)。
特种战斗舰船——两栖舰艇(两栖指挥舰、两栖攻击舰、船坞登陆舰、两栖船坞运输舰、坦克登陆舰、两栖货船、车辆人员登陆艇、通用登陆艇)、布雷舰艇、扫雷舰艇、猎雷艇。
辅助舰艇——后支援船(运输船、舰队补给船、供应维修船、卫生勤务船、捞雷船)、海上救助船(近岸救助船、远洋救助船、潜艇救助船、破冰船)、情报支援船(海洋调查船、侦察船、通讯船、测量船)、试验训练船(导弹靶船、导弹测量船、兵器试验船、海军训练船),港务支援船(港口建设船、港口作业船、港口勤务船等,这类船同民用船如勘探船、打桩船、起重船、驳船、拖船、挖泥船、交通船、引水船、供水船、航标船、灯船、消防船、浮船坞等)。
船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具,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。船舶也是有一定的基础知识的。以下是由我整理的船舶知识的内容,希望大家喜欢!
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、船舶电气等三大部分。
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。船体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。
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,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、船舶各系统的泵、起重机械设备、维修机床等。通常把主机(及锅炉)以外的机械统称为辅机。
船舶电气包括船上的主辅机及其他一些用电气设备。
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;消防设备;船内外通信设备;照明设备;信号设备;导航设备;起货设备;通风、空调和冷藏设备;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;其他特殊设备(依船舶的特殊需要而定)。
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,船舶一般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[2] 等,担负后勤保障者称为军用辅助舰艇。民用船舶一般又分为运输船、工程船、渔船、港务船等。
按船舶的航行状态通常可分为排水型船舶、滑行艇、水翼艇和气垫船;
按船舶的船体数目可分为单体船和多体船,在多体船型中双体船较为多见;
按推进动力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(现已淘汰)、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;
按船舶推进器又可分为螺旋桨船、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;按机舱的位置,有尾机型船(机舱在船的尾部),中机型船和中尾机型船;按船体结构材料,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。
按照国籍分为国轮(指在内国登记并悬挂内国国旗的船舶)与外轮(指在外国登记并悬挂外国国旗的船舶)。
按照航程远近分为近海轮与远洋轮。两者的航行能力是不同的。
船舶的主要技术特征有船舶排水量,船舶主尺度、船体系数、舱容和登记吨位、船体型线图、船舶总布置图、船体结构图、主要技术装备的规格等。
根据阿基米德原理,船体水线以下所排开水的重量,即为船舶的浮力,并应等于船舶总重量。船的自重等于空船排水量。船的自重加上装到船上的各种载荷的重量的总和(载重量)是变化的,即等于船的总重量。
船舶载重量包括货物、燃油和润滑油、淡水、食物、人员和行李、备品及供应品等的重量。通常预定的设计载货量与按预定最大航程计算的油、水、食物等的重量之和,称为设计载重量。设计载重量时的排水量称为设计排水量或满载排水量。
船舶主尺度包括总长、设计水线长度、垂线间长、最大船宽、型宽、型深、满载(设计)吃水等。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。
舱容指货舱、燃油舱、水舱等的体积,它是从容纳能力方面表征船舶的装载能力、续航能力,它影响船舶的营运能力。登记吨位是历史上遗留下的用以衡量船舶装载能力的度量指标,作为买卖船舶、纳税、服务收费的依据之一。登记吨位和载重量分别反映船舱的容纳能力和船的承重能力。它们虽互有联系,但 属不同的概念。
船体形线图是表征船舶主体(包括舷墙和首楼、尾楼)的型表面的形状和尺寸,是设计和建造船舶的主要图纸之一。它由三组线图构成:横剖线图、半宽水线图和纵剖线图。三者分别由横剖面、水线面和纵剖面与船体型表面切割而成。
船舶总设计图是设计和建造船舶的主要图纸之一,它反映船的建筑特征、外形和尺寸、各种舱室的位置和内部布置、内部梯道的布置、甲板设备的布局。总布置图由侧视图、各层甲板平面图和双层底舱划分图组成。
船体结构图是反映船体各部分的结构情况 ,船体各相关部分的结构既独立又相互联系。船舶主体结构是保证船舶纵向和横向强度的关键,通常把它看成为一个空心梁进行设计,并用船中横剖面结构图来反映它的部件尺寸和规格。
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。稳性包括完整稳性和破舱稳性,其中,完整稳性包括初稳性和大倾角稳性。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Cb和棱形系数Cp)和线型,是降低船舶阻力的关键。
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 。
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
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。
船舶的发展首先取决于社会对船舶的需要。第二次世界大战后迅速增长的大宗货(原油、矿物谷物)运输船舶在技术上已相当成熟,需求量一般不会有大的增减。成品包装货运输船、成品油船、化学品船液化气船、特大件工业装备运输船的需求有增长的趋势 ,海洋开发所需的船舶和特种用途的高速船舶将会增加。相应地,对水翼艇、气垫船、双体船及小水线面船的研究将会加强。
船舶发展的第二个因素是经济效益和社会效益的提高。燃油价格和装卸费用的高昂,将促使人们从节能、减员和改进运输方法(从整个运输系统角度)等方面去研究新的船舶技术、新的能源利用、新的机型、自动控制方法和新的船型。
我国海商法上的船舶,是指海船和其他海上移动式装置,但用于军事、政府公务的船舶和二十吨以下的小型船艇除外。
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。
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首先:声明,不是我总结的
中国的航海有着悠久的历史,对历史经济的发展也有着深远的意义。在陆上交通工具不发达的时代,船舶运输担当着主要的交通工具。从"刳木为舟,剡木为楫"到郑和下西洋,再到现代的先进的远洋技术,中国航海有着突飞猛进的发展。中国同时通过海路走向世界, 同世界各国进行经济文化交流, 发展友好关系, 共同促进人类文明的进步。
人类使用船舶作为运输工具的历史,几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟发展到现代的运输船舶,大体经历了四个时代:舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。
舟筏时代 人类以舟筏作为运输、狩猎和捕鱼的工具,至少起源于石器时代。中国1956年在浙江出土的古代木桨,据鉴定是四千年前新石器时代的遗物。说明舟筏的历史,可以追溯到史前年代。
独木舟 原始人类将巨大树干用火烧或用石斧加工成中空的独木舟,是最古老的水水上运输工具。它的踪迹遍于全世界,至今在南美洲和南太平洋群岛的居民,仍使用独木舟作为生产和交通工具。
筏 远古人类就知道将树干、竹竿、芦苇等捆扎成筏,或用兽皮做成皮筏,在水上漂行。筏较独木舟吃水浅,航行平稳,而且取材方便,制造简易。在中国东南山区溪流中,使用竹筏作为交通工具迄今仍然相当普遍。
木板船 进入青铜器时代以后,人类对木材的加工能力提高了,于是将原木加工成木板来造船。木板船可以造得比独木舟大,性能比筏好。木板平接或搭接成为船壳,内部用隔壁和肋骨以增加强度,形成若干个舱室。早期的木板船,板和板之间、船板和框架构件之间是用纤维绳或皮条绑缚起来的,后来用铜钉或铁钉连接。板和板之间则用麻布、油灰捻缝,使其水密。
桨、篙和橹 舟筏时代的船舶靠人力来推进和操纵,所用的工具为桨、篙和橹。桨不受水域深度和广度的限制,在地中海区域应用极为广泛。古罗马的划桨船,用奴隶划桨,一船桨数多至数十根甚至百余根。篙可以直接触及水底和河岸,使用轻便,主要用于浅水航道。橹是比桨先进的划船工具,效率高而不占水面,兼具推进和操纵航向的功能,在中国内河木船上广泛使用。
帆船时代 据记载,远在公元前四千年,古埃及就有了帆船。中国使用帆船的历史也可以追溯到公元以前。从15世纪到19世纪中叶,是帆船发展的鼎盛时期。15世纪初中国航海家郑和远航东非,15世纪末C.哥伦布发现新大陆,他们的船队都是由帆船组成的。在帆船发展史中,地中海沿岸地区、北欧西欧地区和中国都曾作出重大贡献。19世纪中叶美国的飞剪式快速帆船,则是帆船发展史上的最后一个高潮。不同地区的帆船,在结构、形式和帆具等方面各有特色。
地中海的古帆船 埃及出土的一件公元前四千年的陶器上绘制有最古的帆船的图象。船的前端突出向上弯曲,船的前部有一个小方帆,这种船只能顺风行驶,无法利用旁风。公元前2000~前1600年,腓尼基人、克里特岛人和希腊人都先后在地中海上行驶帆船。克里特岛人的帆船两端翘起,单桅悬一方帆,这种船型在地中海应用了几千年之久。古希腊和古罗马的帆船备有桨,只在进出港口和调度时才使用。古希腊帆船干舷高,耐波性好,单桅上挂方帆,船尾两侧有巨大的尾桨,起舵的作用。船首伸出的桅桁上增一小帆便于操纵。单桅横桁上边增设三角顶帆。古罗马的帆船又有改进,增设前后三角帆,船的操纵性能得到改善。
北欧和西欧帆船 公元9~11世纪北欧的维京人,是当时世界上优秀的航海民族,航迹远达格陵兰和北美。他们用当地出产的橡木造出了适航性能良好的帆船。这种帆船长约30米,宽约6米,首尾形状接近对称,有龙骨和首尾柱。外壳板搭接并用铁钉相连。船上树单桅,装有支桅索,挂一面方帆,能在横风下行驶。船形瘦削,耐波性优于地中海帆船。
1492年,C.哥伦布率领西班牙船队到达西印度群岛。他所乘坐的“圣玛丽亚”号,是一艘长28米、排水量约200吨的三桅帆船。1497年,V.da.伽马率领葡萄牙船队绕过好望角发现通往印度的航路。1519~1522年,F.麦哲伦率领的西班牙船队完成了环球航行。这一系列地理上的发现,大大刺激了欧洲航海和造船事业的发展。16世纪以后,欧洲帆船的排水量逐渐增大到500~600吨,帆具日益复杂,三桅船渐趋普遍,帆面不断增大。大桅上增装了顶桅和顶帆,主帆下装了底帆,桅的支索上张了三角帆,船上整个空间都张满了帆,航速得到提高。1800年前后,英国继葡萄牙、西班牙之后成为最大的海上强国。英国及其殖民地拥有海上帆船达5000艘。
飞剪式帆船 这是起源于美国的一种高速帆船。前期的飞剪式帆船,可以1833年建造的“安·玛金”号为代表,排水量为493吨。飞剪式帆船船型瘦长,前端尖锐突出,航速快而吨位不大。19世纪40年代,美国人用这种帆船到中国从事茶叶和鸦片贸易。以后美国西部发现金矿而引起的淘金热,使飞剪式帆船获得迅速发展。1853年建造的“大共和国”号,长93米,宽16.2米,深9.1米,排水量3400吨,主桅高61米,全船帆面积3760平方米,航速每小时12~14海里,横越大西洋只需13天,标志着帆船的发展达到顶峰。19世纪70年代以后,作为当时海上运输主要工具的帆船,被新兴的蒸汽机船迅速取代。
中国帆船 中国帆船也有二千多年的历史。据《史记·秦始皇本纪》记载,秦王朝曾派徐福携带童男童女及工匠人等数千人,乘船出海。三国时代东吴太守万震所著《南洲异物志》中,有关于访问今日的柬埔寨、越南等地所乘大船的记述。唐代与日本文化交往频繁。中国当时的帆船已能驶侧向逆风,有较好的耐波性。唐贞观年间,从今温州至日本,仅需6天;以后能以3天时间从中国镇海驶抵日本。宋代造船和航海事业均有显著进步。当时所造海船能载500~600人,并已使用指南针罗盘,航程远及波斯湾和东非沿海地区。1974年在福建省泉州湾出土一艘宋代海船残骸,船体瘦削,具有良好的速航性能和耐波性,船内有12道水密隔壁,船侧外壳板由三层杉木板组成,结构坚固,估计船全长约35米,载重量200吨以上。明朝初年,郑和曾率领庞大的船队于公元1405~1433年间七次远航,遍历东南亚、印度洋各地,远达非洲东海岸。据记载,郑和所乘“宝船”长44丈,宽18丈,有12帆,是当时世界上首屈一指的优秀帆船。
中国帆船的构造和欧洲帆船不同。欧洲帆船两端尖而上翘,中国帆船则两端用木板横向封闭而形成平底的长方形盒子。舵位于尾部中心线上,尾部造成楼形高台,以防止上浪。船内有多道水密隔壁,结构坚固。中国帆船的帆是横向用竹竿加强的“硬篷”。这种平衡纵帆,操作灵便,能承受各个方向的风力。15世纪时,中国帆船无论在尺度和性能上都处于领先地位。16世纪以后,欧洲帆船才逐渐超过中国帆船。
蒸汽机船时代 18世纪蒸汽机发明后,许多人都试图将蒸汽机用于船上。1807年,美国人R.富尔顿首次在“克莱蒙脱”号船上用蒸汽机驱动装在两舷的明轮,在哈德逊河上航行成功。从此机械力开始代替自然力,船舶的发展进入新的阶段。
早期的蒸汽机船 19世纪上半叶是由帆船向蒸汽机船过渡的时期。早期的蒸汽机船装有全套帆具,蒸汽机只是作为辅助动力。1819年美国人M.罗杰斯建造的“萨凡纳”号蒸汽机帆船,用了27天时间横渡大西洋,在整个航程中只有60小时是使用蒸汽机推进,其余时间仍用风力。在早期,蒸汽机安装在甲板上,驱动装在两舷的巨大明轮。1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的“阿基米德”号船建成,船长38米,主机功率80马力。早期蒸汽机是安装在木帆船上的。1850年以后,逐渐用铁作为造船材料。1880年以后,钢很快代替铁作为造船材料。1876年英国建造的新船只有8%用钢材建造,而到1890年,则只有8%是铁船了。
“大东方”号蒸汽机船 1854~1858年英国人I.K.布鲁内尔建造的“大东方”号铁船被认为是造船史上的奇迹。布鲁内尔第一个将关于梁的力学理论应用于造船,在船体建造上首创了纵骨架结构和格栅式双层底结构。双层底向两舷延伸直到载重水线以上,形成了双层船壳。上甲板也用同样结构以增加船体强度。“大东方”号长207米(680英尺),排水量27000吨,比当时的大型船大6倍。船内部用纵横舱壁分隔成22个舱室。船上安装两台蒸汽机,一台驱动直径56英尺的明轮,另一台驱动直径24英尺的螺旋桨,蒸汽机总功率8300马力,最高航速每小时16海里。船上有6根桅,帆总面积8747平方米(85000平方英尺)。它能载客4000人,装货6000吨。直到半个世纪以后才出现比它更大的船。“大东方”号尽管经营失败,但在造船理论和技术方面,却为现代钢船开辟了道路。
蒸汽机船的完善 早期蒸汽机船驱动明轮用的蒸汽机是单缸摇臂式,汽压也很低。19世纪80年代出现了三涨式蒸汽机,汽压提高到10.5千克力/厘米2。此时明轮已为螺旋桨所代替,三涨式蒸汽机配合螺旋桨成为典型的动力装置。19世纪末,蒸汽机已发展到四涨式六汽缸,蒸汽压力提高到 13.6千克力/厘米2,功率达到1万马力。高压水管锅炉也逐渐取代了苏格兰式火管锅炉。20世纪初,货船一般是用三涨式蒸汽机作主机,功率约2000马力,航速约每小时10海里,载重量增大到6000吨。航行于大西洋上的大型远洋客船,以往复式蒸汽机为动力,单机功率达到2万马力。
汽轮机船、柴油机船的问世 1896年,英国人C.帕森斯将他发明的反作用式汽轮机成功地应用于船上;同年,瑞典人C.迪拉瓦尔发明了冲击式汽轮机。进入20世纪以后,船用汽轮机不断改进,因为重量轻,功率大,旋转均匀和无往复运动部件等,普遍应用于大型高速船。至今,某些大功率船仍用汽轮机作为推进动力。1892年,德国人R.狄塞尔发明压燃式内燃机,即柴油机,20世纪初开始应用于船上。柴油机热效率高、油耗低,因而得到广泛应用。40年代末,柴油机船的吨位即已超过蒸汽机船。
油船和散货船的出现 早期的杂货船承揽一切货种的运输,包括散装的煤炭、谷物等和桶装的油类。1886年开始出现具有现代油船特征的船,也就是将货油直接装在分隔的油密舱室内并用泵和管系进行装卸。进入20世纪后,对石油的需求日增,油船逐渐形成一支专用船队。1944年最大的油船载重量为 23000吨。散货船略早于油船出现,但在20世纪上半叶由于港口装卸效率不高,发展缓慢,最大的载重量只有1万吨左右。第二次世界大战后,各工业国经济恢复,原料需求剧增,油船和散货船都向大型化发展。
大型远洋客船的兴起 19世纪70年代以前,运输船舶都是客货混装的。1870年,英国人S.丘纳德和T.伊士梅创办丘纳德汽船公司和白星汽船公司,在英国和北美之间航线上开辟旅行条件舒适的客船航班,豪华客船“海洋”号航行成功。此后各国相继建造大型豪华客船,航行于大西洋航线和东方航线上。80年代,已有载客千人以上,载重万吨以上,航速每小时超过20海里的豪华客船。20世纪30年代,大型远洋客船的建造达到高潮,如著名的“玛丽皇后”号、“伊丽莎白皇后”号和“诺曼第”号都是在这个时期建造的。它们的载重量都在 8万吨以上,主机为汽轮机,功率16万马力,航速每小时超过30海里。第二次世界大战以后,这一势头又恢复了,到60年代,因远程喷气客机的兴起才停止下来。大型远洋客船的建造,对造船科学技术的发展起了重要的推动作用,同时也使某些保障航行安全的法规逐步建立和完善。例如1912年“泰坦尼克”号海难事件导致了后来国际海上人命安全公约的签订。
柴油机船时代 柴油机船问世后,发展很快,逐渐取代了蒸汽机船。第二次世界大战结束后,工业化国家经济的迅速恢复和发展,国际贸易的空前兴旺,中东等地石油的大量开发,促使运输船舶迅速发展。1982年同1948年相比,船舶艘数增长了1.6倍,总吨位增长了4.3倍(见世界商船队)。船舶普遍采用柴油机推进。第二次世界大战期间,为了适应战时运输的需要,美国建造的2610艘自由轮(万吨级使用燃油锅炉和蒸汽机的杂货船)是最后建造的一批往复式蒸汽机远洋运输船舶。为了提高船舶运输的经济效益,船舶出现了大型化、专业化、高速化、自动化和内燃机化的多种趋势。
船舶大型化 首先是油船吨位的增长和油船的大型化。1930年的世界商船队中,油船吨位只占总吨位1/10,1980年上升为1/2。1983年初,各种油船的载重量达到3.3亿吨。油船吨位的剧增主要在于油船大型化。50年代,3~4万吨的油船已被认为是 “超级油船”。60年代中期,就出现了20万吨以上的超大油船和30万吨以上的特大油船。70年代又出现了50万吨以上的大油船。石油危机发生和苏伊士运河恢复通航后,这种趋势已经停止,许多大型油船正面临拆毁的命运。在油船大型化的同时,也出现了装运煤炭、矿砂、谷物等的干散货船的大型化。60年代末,大型散货船的载重量超过10万吨,最大的已达17万吨。从50年代后期起,建造了能兼装原油和干散货的兼用船,如油散船和油散矿船等。
船舶专业化 第二次世界大战以后,各种专用船发展很快。杂货船用途广泛,适应性强,在艘数上至今仍占首位。典型的杂货船都以低速柴油机为动力,载重量不超过2万吨,航速每小时15海里左右。中国设计的“风”字号和“阳”字号货船都是典型的杂货船。为了提高杂货船运输多种货物的能力,近年制造出多用途船,除载运普通件杂货外,还能载运集装箱、重货、冷藏货和散货等。
水路集装箱运输于50年代中期兴起,1957年出现第一艘集装箱船。这是件杂货运输形式的重大变革。这种运输形式在货物包装、装卸工艺、码头管理和水陆联运等方面都有所突破。采用集装箱运输,可以大大缩短船舶停港时间,节约人力,保证货运质量和实现“门到门”运输。20多年来集装箱船发展很快。1982年全世界已有全集装箱船718艘,1294万总吨,分别占世界商船总数的1%和总吨数的3%。这种船船型瘦削,航速高,货舱内有导轨,甲板上有缚固设备,一般不设装卸设备,而是依靠港口专用设备进行装卸。
第二次世界大战后得到发展的重要专用船还有:装运液化天然气和液化石油气的液化气船;船上设有跳板,能使牵引车、叉车载货自驶上下的滚装船(又称开上开下船);以驳船作为运输单元,不需要停靠码头进行装卸而能实现江海直达运输的载驳船等。
远洋客船自从被喷气客机取代后,客船的性质已发生变化。60年代以来,旅游事业兴起,出现了一批定期、定航线,甚至环球航行的旅游船,为旅游者提供旅游、疗养、文化娱乐、社会活动以至海洋天文教育等综合性的服务。与此同时,在重要的短程航线上,还出现了一种吨位较小、除载客外还能携带旅客自备汽车的汽车客船。
船舶高速化 自50年代起,航运界为了加快船舶周转,一度掀起船舶高速化的热潮。普通杂货船航速提高到每小时18海里,集装箱船航速在每小时20海里以上,美国建造的“SL-7”型高速集装箱船,以两台6万马力汽轮机为主机,最高航速达每小时33海里。但从石油危机以来,燃料费在运输成本中的比重直线上升。迫使营运中的高速船纷纷减速行驶,新造船舶的航速也出现下降趋势。但是非排水型的高速客船,如水翼船和气垫船已应用于短途客运航线上,并日益发展。
船舶自动化 60年代初期以来,各国航运企业为了减少船员人数、改善船员劳动条件和提高船舶营运的经济效益,逐步实现了轮机、导航和舣装三个方面的自动化。如60年代中期造出机舱定期无人值班的船舶,已得到各国船级社的承认。
船舶内燃机化 船舶内燃机化是指船舶普遍采用柴油机为主机。柴油机同蒸汽机比较,具有热效率高、油耗低、占地小等优点。自从1911年造出第一艘柴油机海船以来,采用柴油机为主机的货船和客船日益增多。但到第二次世界大战结束时止,世界商船队中蒸汽机船仍占多数。战后,低速大功率柴油机由于增压技术的进步,单机功率不断提高,最大已达5万马力。过去必须安装汽轮机的大型高速船也能应用柴油机。另一方面柴油机对燃用劣质油的适应性也不断改善,这样在经济上便具有优越性。对于机舱空间受限制的滚装船、集装箱船、汽车渡船等,则可以选用体积小、重量轻的中速柴油机,通过减速箱来驱动螺旋桨。油耗低、能燃用劣质油的不同功率的柴油机现在几乎占领了船用发动机的全部市场。因此,第二次世界大战后的运输船舶发展阶段被称为柴油机船时代。