碧波使者：航海设备与舰只(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：田勇

出版社：河北科学技术出版社

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碧波使者：航海设备与舰只试读：

前言

蔚蓝色的海洋，烟波浩渺，奔腾不息，掩藏着多少新奇和奥秘。自古以来，人们迷恋于她那碧波粼粼、鸥鸟盘旋的清丽；钟情于她那风柔水凉、海阔天高的豪爽；陶醉于她那棹声帆影、渔歌互答的神韵；感慨于她那惊涛裂岸、大浪淘沙的气势。面对着这浩瀚莫测、变幻万千的大海，作家妙笔生花，写出千古绝唱；诗人神游八极，为海洋插上幻想的翅膀。万顷波涛尽入画，千里帆影逐畅想。

从人类与海洋相约在地球的那一刻起，就拉开了一个美丽故事的序幕。在与海洋的相识、相处、相知的漫长岁月里，古今中外的人们，认识海洋、热爱海洋、开发海洋，他们在逝去的光阴中沉淀下来具有浓郁海洋特色的生存习惯、生活方式；他们珍惜当下，心怀感恩之情迎接新生活的到来；他们苦中作乐，用丰富别致的娱乐活动将艰苦的日子过得有滋有味……这一切的一切，俨然人类文明中的串串珠玑，散发着别样的光芒。

可以说，人类起源于海洋，海洋是人类的摇篮。自从人类诞生之后，就与海洋结下不解之缘。原始人很早就徘徊于陆水之间，寻找支持生命的食物，后来，又在岸边建立起部落，靠原始的独木舟出海捕鱼，在这样的生产过程中，他们逐渐习惯于海洋生活，并驾着风帆驶向远方，去寻找新的陆地，建立新的家园。技术进步使人们又产生了到深海里去探索的想法，这个想法激励了一代又一代人。

如此浩瀚的海洋，对经济和社会发展具有重要作用。海洋是生命的摇篮，是地球上最早生物的诞生源地；海洋是风雨的故乡，对全球气候起着巨大的调控作用；海洋是交通的要道，为人类物质和精神文明交流做出了重大的贡献；海洋是资源的宝库，蕴藏着极为丰富的生物资源、矿产资源、化学资源、水资源和能源；海洋是国防前哨，海洋环境对海上军事活动有很大影响；海洋还是认识宇宙、发展自然科学理论的理想试验场。

对于国家，对于人类，海洋之重要，自不待言。一方面，新技术革命已为人类大规模开发利用海洋提供了现实可能；另一方面，被人口、资源、环境危机苦苦困扰着的人类，也只能将目光转向这片富有而神奇的蓝色沃野。如何有节有制地向海洋索取，在满足我们自身需要的同时又能力保海洋的正常生态环境，这就给和谐人海之路提出了严峻挑战。

我们编写此书的目的，旨在使读者了解海洋、认识海洋、热爱海洋。我们愿用一句话与大家共勉：迎接海洋世纪，共铸蓝色辉煌！

本书用生动流畅的语言，丰富精美的插图，并配以准确、科学的图解文字，生动形象地向读者展示了知识世界中神秘、有趣，耐人寻味的各种现象，让学生们在充满趣味的阅读中，轻松愉快地开阔视野、增长知识。本书力求做到集知识性、趣味性、科学性于一身。但是，由于海洋知识领域十分广泛，而本书篇幅有限，又要适应青少年读者的阅读习惯，所以在框架设计，内容取舍等方面难度较大，疏漏差错之处在所难免，希望专家、学者及广大读者批评指正。

第一章 古今船舶几千年

第一节 远古时期的涉水工具

脱胎于浮具的筏

筏是从浮具发展而来的，而浮具是指未经人类加工的水上漂浮物。浮具的出现早于筏子和独木舟，因而它是最原始的浮水工具。……

浮具是自然的天然产物。常见的浮具有倒伏的树干、脱落的树枝、随处可见的竹竿与芦苇等。人们通过大量实践得知，为了渡过小河，他们可以找来或拖来一段树干，趴伏在上面。从汉字“槎”中我们也可得到相关信息，“槎”，即为连干带叶的树段，现在写为“杈”。在古文献中“槎”是舟船的同义词，可组词“浮槎”、“乘槎”。由于年代久远，古人不明了原始人群利用树权作为漂浮工具的事实，便将“槎”神秘化，解释成为神仙所造、有道之士所乘之类，称为“仙槎”。从这个字的考证中，我们可以得知一些人类祖先用天然树干做浮具的历史真实。……

从文献记载来看，浮具是舟船的最早来源。《世本》载：“古者观落叶因以为舟”。《淮南子·说山训》亦载：“古人见寂木浮而知为舟”。说明我们祖先对一些物体具有浮性已有认识，从每天司空见惯的现象中受到启示，并对这些自然漂浮物进行仿制，通过不断地探索，终于仿制出了最原始的舟船。……

人类的认识是不断深化的，有些浮具如树段、竹竿、芦苇等，本身浮力小，需要捆成束才能更好使用；有些本身就具有较强的吸水性，承载的负荷受到很大限制。为了进一步改进生活，人们就必须寻找到浮力大、防水性好的漂浮材料来做浮水工具。后来人类的祖先经过多次实践，试着将两三根或更多的树干用藤或绳捆绑起来，就成了人类早期的一种渡水工具——筏。

史料上使用筏的记载很多。例如，我国战国时期，越王勾践令2800多人伐松柏做筏，自会稽（今浙江绍兴）沿海北上，迁都琅琊（今山东诸城），这是一次大规模使用木筏的海上运输活动。《诗经》中说：“谁为河广，一苇杭之”，意思是说，谁说黄河宽啊，一个苇筏就可以渡过去。

古代埃及人利用尼罗河流域盛产的一种叫纸莎草的植物，先将其捆成一个个小的草束，再将若干草束绑扎在一起制成筏。时至今日还能见到这种筏的古老身影，南美迪迪喀喀湖畔的居民还在使用这种筏，它是把芦苇捆扎成草束，五个草束再捆扎在一起而成。

我国南方盛产竹子的地方，自古以来人们就一直使用竹子编成的竹筏渡水。

古代还有一种皮筏，它是将牛羊皮晒干、浸油，缝合成袋，然后充气或充填羊毛，将若干个这样的袋固定于木制骨架之下而成。少者6~12只，多者达500个编成。

有了筏，人们再也用不着半身浸在水中抱着树干、芦苇和葫芦等渡水了，可以利用各种编制的筏去渡水、捕鱼、水上运送物资，以及躲避洪水猛兽的袭扰等。松柏木筏竹筏

筏，具有取材容易，制造简单，稳性好，装载面积大，能穿过急流浅滩等优点。所以，就是在水上交通运输工具高度发达的今天，筏仍有它独特的用处。

秦汉以后，由于筏的诸多优点，因而被广泛应用于军事上。《史记·淮阴侯列传》记载，楚汉相争之际，汉将韩信领兵从陕西向山西进军。魏王豹叛汉与楚约和，率兵驻扎在临晋，切断汉军退路，封锁河关。韩信故意多设疑兵，陈列船只佯装要渡河关，而伏兵却从夏阳用陶筏(木框架中安装陶瓮)偷偷渡河，袭击魏都安邑。魏王豹大惊，引兵迎击韩信，韩信大胜，虏魏王豹，平定了魏国，改魏为河东郡。

即使是在工业飞速发展的大上海，木筏也曾一展身手。在建设上海石油化工基地金山工程时，为了搬运一些长达60米、直径达6米、重达200吨的大型设备，扎排工人根据经验，设计出了一种杉木制的巨型箱型木筏，成功地把这些设备通过黄浦江运到了金山工地。

人类智慧的结晶——独木舟

筏有不少缺点，最大的缺点是不能逆水而上，故而有“下水人乘筏，上水筏乘人”之谚。基于此，富有追求精神的人类祖先，又开始不满足于筏的优点，开始了新的探索。这种探索仍然离不开日积月累地对自然现象的细致观察。人类祖先在不断探索中，发现河水中漂浮的因天然腐朽形成凹槽的树段，浮力大于完整的树段，人甚至可以坐在凹槽里自由活动。这一意外发现激发了人类智慧的火花，便将这偶然的发现变成有意的实践，经过大量的实践，人类终于试制出了原始的独木舟——舟船的最初形态。

关于独木舟的创造，古代文献中有不少相关传说。《易经·系辞》曰：“伏羲氏刳木为舟，剡木为楫，舟楫之利，以济不通。”伏羲氏凿空木头以成舟船，剡削木材以成桨楫，使得江河的交通得以顺畅；《世本·作篇》曰：“共鼓、货狄作舟。”宋衷注曰：“二人皆黄帝臣也。”把独木舟的创造，归功于黄帝的两个臣子共鼓和货狄；束哲《发蒙记》曰“伯益作舟”，认为独木舟的制作者为伯益；《吕氏春秋·勿穷览》曰“虞姁作舟”，说创造独木舟的人是虞姁；《山海经·海内经》曰“番禺始作舟”，认为独木舟是番禺制作的；《汉书》曰：“黄帝作舟以济不通，旁行天下。”班固则认为是黄帝创造了独木舟；此外，还有《蜀记》中记载的大禹治水造舟的传说等。这些关于是谁创造了独木舟的问题虽然各执一说，但它们却反映了一个重要的事实：即上古时代的独木舟，不是具体个人的独创，而是群体智慧的结晶，是上古先民群体的伟大创举。

独木舟的创造是人类历史上的一次伟大创举，它促进了人类文明的巨大进步。独木舟的制作是一个艰苦而复杂的过程，也是原始人类施展智慧的过程，而且它也依赖于当时的具体生产条件。一方面它需要比较锋利的磨制石器，石刀、石斧、石锛等；另一方面为提高效率，在刀削斧砍的前提下，还需使用火作为辅助手段。恩格斯说：“火和石斧通常已经使人能够制造独木舟。”独木舟的制造，是石制刀具与火焚并用的结果。古代的独木舟石斧

如何用石器和火来制作独木舟，从我国民族史资料可得知一些信息。相传云南纳西族人祖辈都在制造独木舟时使用火。他们找来粗细适当的一段树干，把其一面砍削平整，并在平面上画出应挖去部分的轮廓，把它分成若干段。开挖时，一段段开始砍削，但并非全部用刀、斧砍削，而是在砍削之后用木屑点火燃烧，然后再砍削，如此反复，待到挖至合适的时候，再把分隔的各段打通。这样的石器和火并用的方法，极大地提高了制造独木舟的效率。因为只用石器加工劳动量很大，而在燃烧木屑以后，周围焦化的木质容易加工，也减轻了再次砍削的劳动量。你知道吗什么是石器时代石器时代是考古学名称，是考古学对早期人类历史分期的第一个时代、即从出现人类到铜器的出现、大约始于距今两三百万年、止于距今6000~4000年。这一时代是人类从猿人经过漫长的历史、逐步进化为现代人的时期。

独木舟在我国南北方都有广泛的应用。生活在我国黑龙江流域的鄂伦春、鄂温克、达斡尔、赫哲等少数民族，很早就会制作独木舟。自汉代起“挹娄人便乘船”；至辽代，“其俗刳木为船，长可八尺，行如梭”。而独木舟使用最广泛的还是南方江河地区。宋代《溪蛮丛笑》记载：“贵州、云南一带，蛮地多楠，有极大者，刳木为舟。”说明贵州、云南一带，多用楠木制作独木舟。晋代裴渊在《广州纪》记载，广州当地居民以制独木舟为业，就在树林边居住。周去非《岭外代答》记载：“广西江行小舟，皆刳全木为之，有面阔六七尺者……钦州竞渡兽舟，亦刳全木为之。”表明南宋时期广西临江地区还有以整木制舟的习俗。台湾日月潭一带的高山族，至今仍有用樟木制作独木舟的习俗流传。

我国发明独木舟的大致年代，虽仍无法确认，但从考古资料的发掘可以推测在我国已经有比较悠久的历史了。1973年，在浙江余姚河姆渡新石器时代遗址中发掘出6支木桨，说明当时已有水上活动工具了。还有一个像独木舟的废弃木构件，中间空，一头残损，另一头尖圆，直径约0.6米。在该遗址上还采集到一个舟形陶器，从陶质、制作方法、造型风格等特征来看，考古学家考证它的历史距今有六七千年。1976年，广东化州县石宁镇三号汉墓出土的独木舟，舟内某些部位甚至可以很清晰地看出木屑被火烧焦化后用石器挖掘的痕迹。在我国江苏、福建、云南等地也出土了一些独木舟的残骸，说明在上古时期独木舟已是我国江河地区水上重要的交通工具了。此外，在四川及东南沿海地区，还陆续出土了一些棺葬独木舟，反映了我国古代某些地区存在的一种独特丧葬习俗。独木舟

形式多样的木板船

原始社会出现的筏和独木舟，使人类在征服江河湖海的过程中迈出了重要的一步。后来筏和独木舟的不足之处越来越突出。

为了增大装载量和改善航行性能，我们的祖先曾想到在筏和独木舟的四周钉上木板，在接缝间隙里再塞满填充物，以求少浸水。其中首要条件就是要有木板。在我国7000年前的河姆渡文化遗址中就发现了木板和木结构建筑物，证实了在新石器时代末期，已出现了原始人将原木加工成的一块块木板。可以想象到，当时的人们用简陋的石刀、石斧，要将整根原木加工成一块块木板，需要付出多么巨大的劳动。石刀

在木筏的四周加装木板，同时对缝隙采取堵漏缝措施后，使木筏逐渐演变成方头、方尾、平底的木板船。这样，既能增加装载量，又能改善航行性能。随着生产的发展，水上交通运输量日益增加，促使独木舟的舷板一列列加上去，船的载重量也越来越大，而船底的独木舟作为“舟”的作用就逐渐减弱，居于次要地位，并渐渐变得无足轻重起来，最后使独木舟转化成为尖底船的龙骨。这时，一种不同于独木舟的新船——木板船出现了。

从独木舟加装第一块木板开始，逐步演变成各式各样大小不同的木板船时，也带来了一系列新的问题：一是连接问题，连接不好，船就会解体；二是缝，缝不密，就会漏水。那时主要靠榫接和楔接，也有用藤蔓、皮条等捆扎的。缝的材料，有草秆、麻丝、竹茹之类。初期的木板船，漏水恐怕是无法避免的，甚至船体散架解体的事也经常发生。当时的人肯定遇到过多次，他们不断摸索改进，使木板船由不坚固到坚固，由漏水到不漏水，最终造出了不沉不漏，结实耐用的木板船。

靠原始的石器工具将原木加工成一块块木板，再制作成木板船，生产力是很低的，满足不了水上交通运输日益增长的需要。只有当金属工具的出现并取代了石器工具以后，才解决了木板船的大批量生产问题。

从距今约4000多年前的齐家文化和龙山文化遗址中，出土了很多红铜、青铜制的刀、锥、凿、锯等工具。青铜器的使用和发展，是社会生产力发展到一个新阶段的标志，同时也为木板船发展提供了广阔前景。青铜刀

木板船雏型的出现，可以追溯到久远的年代。但最迟到公元前16世纪至公元前11世纪的商代，木板船的形状与结构已渐趋合理、成熟。在殷商遗址中发掘出大量刻在龟甲或兽骨上的甲骨文，为我们提供了极为珍贵的木板船的形象资料。商代，我国早已进入奴隶制社会，所以甲骨文中记载的内容，有很多是奴隶主记事的卜辞，其中表示船的“舟”字曾多次出现。甲骨文是象形文字，从那些“舟”字的形状看，它和我们在江河中还能见到的小木船十分相似：平底、方头、方尾，首尾略向上翘，船的两端有甲板和出角。可见，这已不是那种将单根树干挖空而成的独木舟，也不是由多根树干排列而成的筏，而是由若干块木板连接而成的木板船了。再看甲骨文中多次出现的“舟”字，字形也各不一样，这说明当时用船已相当普遍，并出现了多种形制的木板船。

在小型木板船诞生的基础上，开始了从小到大，从简单到复杂的发展过程。我国的木板船除了由独木舟演变而来之外，还有一些是由筏演变而来的。木板船出现以后，显示了它强大的生命力，继而出现了能满足货运、客运、作战、生产等并适用于不同的江河湖海的各种用途的船。在中国漫长的封建社会中，弘舸巨舰，舳舻千里，风帆高涨，远涉重洋，木板船的大型化带来了许多壮观的场面！

第二节 帆船的出现和演进

东汉时期出现的帆船

汉代，人们已具有较丰富的航海知识，这是汉代航海事业发达的主要因素之一。其中，天文与气象方面的知识与航海事业的关系尤为密切。

当时，海船主要是靠观测天体星象导向。如《淮南子·人间训》上所说：“夫乘舟而惑者，不知东西，见斗极则寤矣。”北极星

汉初，在天文方面已有了很高的成就，如太初历(后改名三统历)，已具备了气朔、五星、交食周期、闰法等内容，并设计了在没有中气的月份为闰月的原则，这一原则在农历中一直沿用到现在。太初历在世界上第一次提出在135个朔望月中有23个食季的食周概念，并建立了一套推算五星位置的方法，为后世历法树立了规范。汉代天文学的成就，为航海天文导航提供了条件。今见《汉书·艺文志》所载的汉代天文书籍中，有《海中星占验》十二卷、《海中五星经杂事》二十二卷、《海中五星顺逆》二十八卷、《海中二十八宿国分》二十八卷、《海中二十八宿臣分》二十八卷、《海中日月慧虹杂占》十八卷。各书都标明“海中”二字，当为海上航行专用之书。《汉书》补注引王应麟的见解说：“《后汉书·天文志》注引海中占，《隋书》有海中占星图、海中占一卷，即张衡所谓海人之占也”。指明海中占星，是舟人专用的书。这类有关航海天文和航海气象的专书，在汉代竟多至136卷。

古代航海巨舶无风不动，风对帆船的活动起着关键性的作用。行船之人对风之顺逆、大小十分注意，久之必然积累起一套观察和预测风向与风力的经验。到汉代已有多种观测风向的仪器，在《三辅黄图》中，有两处提到测风仪，一处在长安的“灵台，高十五仞，上有相风铜鸟，遇风乃动”。铜表上刻有“太初四年(公元前101年)造”字样。另一处在“建章宫南有玉堂……铸铜凤高五尺，饰黄金，栖屋上，下有转枢，向风若翔”。铜凤“下有转枢”，可与下一层机件设备相连，指示由风力所起的转动速度，因此铜凤很可能是最早的风速仪。除这些测风设备以外，当时还一些部件不大，结构较为简单的测风标，由于航海需要，极容易被移植到船上使用。最简单的一种叫做“伣”，这种测风仪最早见于殷代，是在杆顶系一条绸布带子制成的示风标。《淮南子·齐俗训》上说：“伣之见风，无须臾之间定矣。”可见西汉时仍沿用它测风，后世船桅顶端的示风“鲤鱼旗”，便是把“伣”加以装饰美化而成的。望月

据《礼记》的记载，春秋时既能把一年四季中的风做出十二分法，到汉代掌握海上季节风的变化规律自然已无困难了。汉代崔寔所著《农家谚》上还有“舶风云起”之说，可见早在汉代，由于航海事业的发展，便把夏季梅雨后的东南季风叫做“舶觯风”了。宋人苏轼的“舶觯风”诗文和序中，对“舶觯风”作了明白的注释。诗文说：“三时已断黄梅雨，万里初来舶觯风”。诗序说：“吴中梅雨既过，飒然清风弥旬。岁岁如此，湖(海)人谓之舶觯风。是时，海舶初回，云此风自海上与舶俱至云尔。”“舶觯风”这一专名的出现，说明汉代的航海气象知识，已达到掌握和利用季节信风的水平。风帆

风帆的结构和驶风技术，最迟在东汉末年已经完备了。帆在材质上，总括起来可以分做两大类。一类是用丝织物或布做的布帆；一类是用竹篾或植物纤维做的蓆帆。从结构上说，一类叫做软帆；一类叫做硬帆。像布帆、蒲草帆，因没有横向帆竹支撑，便属于软帆，只可在正顺风时用人字桅悬挂，不能斜移，也不能转动。硬帆，是用与帆横面等长的若干根竹竿，等距横向的支撑在帆的一面，或是交错穿插在帆的两面上。所加的这种竹竿即叫做帆竹，它将帆面支撑得比较平整，可以更有效地利用风力。硬帆挂在单独的桅杆上，并且可以绕杆转动，形成独特的中国式平衡纵帆。

关于东汉以来，中国海船利用硬质平衡纵帆驶风的技术，见于东吴人万震所著的《南州异物志》上：“其四帆，不正前向，皆使斜移，相聚以取风吹，风后者激而相射，亦并得风力，若急，则随意增减之。斜张相取风气，而无高危之虑。故行不避迅风激波，所以能疾”。《南州异物志》对风帆驶风技术的叙述分作两个部分。第一部分是说明帆面悬挂位置在驶风中的作用；第二部分是说明帆面悬挂的样式与受风的关系。原文中先说到海船上“其四帆，不正前向，皆使斜移，相聚以取风吹”一句。清楚地说明了汉代海船在驶风航行时，随风向的顺逆不同，相应的布置帆位的情况，与现代木帆船航海驶风时的帆位布局，几乎完全一致。俗称“船驶八面风”，这句话是对帆船利用各种风向驶风航行技术的概括。

风帆让逆风航行成为可能

掉樯驶风是在逆风条件下扬帆航行的技术。即在整个逆风航程中，采取“之”字形航线前进。掉樯驶风，是海船将全航程中分解成若干航段行驶。在每一个从局部航段中，海船从受逆风的条件下，将船身调整到受横向风力的位置，实行打偏驶风，驶完一个航段达到进入下一折线航段时。调转船首使另一舷横向受风，继续打偏航行。因其要在不同航段左、右舷轮换受风，要在180℃内掉换帆面位置，整个帆面要绕桅樯转动，便把这种驶风技术称为“掉樯”，又可叫做“掉戗”，“戗”就是逆风斜行的意思，两者都能说明这种“之”字形曲折航行技术的特点。虽然掉樯驶风是若干打偏驶风的组合，但它要比打偏驶风技术复杂。当海船掉樯转入下一个航段前，先放松头帆的帆脚索，然后立刻搬舵将船头以大角度迎风移到另一舷受风斜行，主帆随着转向迎风面的变化而自然转脚(大幅度改变帆角的操作称转脚)。然后再收紧头帆的帆脚索，调到有利帆角，开始下一航段的打偏航行。如此帆舵配合，全船统力协作，左、右舷交相变换受风，船舶便沿着“之”字航线，曲折前进。桅樯《南州异物志》中还说：“风后者激而相射，亦并得风力。若急，则随宜增减之，斜张相取风气而无高危之虑。”这段文字，着重说明汉代挂帆的样式与受风的关系。要点在于“斜张”两个字上，它说明两种挂帆的样式。一种“斜张”是说前后帆在帆角90℃正顺风航行时的排列位置，这时最优的悬挂形式，是前后帆都挂成半平衡纵帆，一个帆的“后边”伸出左舷。另一个帆的“后边”便伸出右舷，使主帆不挡头帆受风，两帆向外“斜张相取风气”，头帆虽在风后，“激而相射，亦并得风力”，而充分斜伸出的帆，扩大了受风面积，提高了航速。现代航海帆船还沿用这种挂帆样式，并美其名叫做“蝴蝶帆”。你知道吗风暴中航行的船舶应增速还是减速在海洋中航行，随时都会遇到风暴的袭击，如果在风暴来临之时，为了躲避风暴袭击，全速航行是必要的。但是，在风暴已经袭来时，船长又是怎样控制船速的呢？由于船舶在风暴中航行时会产生剧烈的摇晃，船体受波浪猛烈冲撞，给驾驶员操纵船舶带来很大的困难，此时减速航行才是较好的措施。但如果船舶速度太小，舵效较差，船舶改变航向就很困难，因此顶浪航行时船速减少到仅能维持舵效即可，这样可以减少浪对船的冲击力，使海水不至于大量涌上甲板，减轻船体震动。如果是顺浪航行，船速要减少到维持舵效略快于波浪前进的速度为最好。“斜张”的第二个含意，是说明单帆的帆形。海船的帆，特别是南海海区的船帆，它的半平衡纵帆有独特的悬挂样式，“后边”呈折角形，像似横挂着的一柄折扇的扇面。从整个帆面看，它斜挂在桅杆上，把风的压力均匀地分布在桅杆附近的两侧，使风的推力集中在船体纵中线上。船帆顶边向上的…斜度可达50℃以上，顶边尖峰约高出桅端两米，头帆的顶边尖峰与主帆顶边的低角相平，这种帆形升起满帆后，可以充分利用桅顶上方的风力。由于整个帆面上部较窄而下部较宽，对海船在波涛中驶风的稳定性十分有利。如遇急风骤变，可以借帆竹自重，解脱帆索迅速落帆，减小受风面积。拉帆索又可升帆，帆面积又可迅速增大。这种“斜张”的帆形，能够“随意增减”又无“高危之虑，故行不避迅风激波”，所以航速较快。小型帆船

由汉代的操帆驶风技术中，可以归纳出中国风帆的三个优点：一是帆面较硬，按照空气动力学的原理，使某一攻角吹到帆面上的测向风，可以获得较大的升力推船前进。所以经过调整帆角，可以利用来自任一方面的测向风。航海驶风所谓“风有八面，唯当头风不可行”，即是根据此理而言。软帆，按动量理论只能获得由顺风产生的推力，因而便没有航驶八面风的效力。二是中国硬帆帆面积的形心偏于桅杆的一侧，类似平衡舵的型制和原理，所以称作半平衡纵帆，作用于帆面上的风力中心在桅之一侧，便于释放风力，以策安全航行。第三是中国硬帆升降容易，航行中，可视风力大小，随意升降，以调节船速并可在急风突变的情况下，保证航行安全。

两汉及六朝时期，造船业的发达、航海技术的提高及航海知识方面的积累，不仅给这一时代发展海上交通提供了必要的技术条件，而且也为后世航海事业的日趋繁盛，奠定了深厚的基础。

帆船的成熟与海战的兴起

早期的军舰都是通过人力划桨的形式来产生动力，这样的军舰行动比较迟缓，机动性不强，既耗费人力又非常占空间，一艘军舰往往需要几十个人同时划桨，而那时的军舰最多也不过能装载百余人。古代军舰

在水上航行经常会遇到比较强的风，人们发现当船的航行方向与风向一致时，划船就会变得非常省力，逆风时则非常费力。通过这个现象，人们开始思考如何利用风的力量来代替人力推动船只，于是人们发明了帆。

帆的出现让船舶的航行速度和机动性得到了跨越性的提高，也让海上战争得到了飞速的发展，特别是在西方，在很多影片中我们都可以看到各式各样的帆船之间展开的海战。

火炮装备到战船之后，海战的方式由双方战船接舷士兵跳帮搏杀，转变到排开阵式，拉开距离，双方展开炮战。那些吨位大、火炮多的战船排入战列线作战，这类主力舰就叫做战列舰。而那些吨位仅次于战列舰、速度快、火炮不多的战舰，则担当起巡逻、警戒、侦察、护卫等任务。这些快速帆船可以说是巡洋舰的始祖。

这类快速帆船一般装备40～50门炮，单层甲板，也有的是二层甲板，木质船壳，三根桅，在当时称为“三桅炮舰”。

早期的战列舰编队，没有雷达、也没有无线电，只靠视距有限的望远镜观察。为了获取敌方舰队的情报，就需派出速度快、机动灵活、又有一定火力的战舰，外出巡逻侦察，发现敌情后，快速返回本舰队报告。英国的海军名将纳尔逊，把快速帆船称为“舰队的眼睛”。在海战中，纳尔逊十分重视发挥快速帆船的作用。在1798年5月底的埃及战役中，纳尔逊率领13艘战列舰绕过科西嘉岛，驶往意大利海岸，搜索法国舰队。在此之前，因遇到8级大风，他的3艘三桅炮舰被大风吹得七零八落，不能随编队行动。纳尔逊为缺乏三桅炮舰而深感遗憾。因为没有三桅炮舰，他的搜索和侦察活动遇到几乎无法克服的困难。

由于快速帆船——三桅炮舰在编队活动中，有着举足轻重的作用。所以英国皇家海军在发展战列舰的同时，也大力建造快速帆船。到了1812年，英国皇家海军服役的快速帆船有112艘，战列舰124艘。三桅炮舰

当时，英国皇家海军按战舰上装备的火炮数量，把全部战舰分为6个等级。第一级，90门炮以上；第二级，80～90门；第三级， 50～80门；第四级，38～50门；第五级，18～38门；第六级18门炮以下。前三级属战列舰，第四级即为快速帆船，最后两级是一般的小型护卫舰和护航舰。像英国的“马其顿”号快速帆船，装备38门炮，排水量为1325吨，舰长48米，舰上的军官和士兵共301人。

美国海军也十分看重快速帆船的作用。在18世纪末期，美国的海上贸易受到英法等国的制约，英国政府针对美国实施《航海条例》发布枢密院令，禁止美国人从事获利甚丰的英属西印度群岛的海上贸易。另外，美国的商船常常遭到北非沿海国家海盗的劫掠。为了保护海上贸易，初创的美国海军大力建造快速帆船，用以巡洋护航，打击北非的私掠船。

1797年，美国下水了装备44门炮的快速帆船“宪法”号、“美国”号和“总统”号等舰。这些舰的速度很快，炮火也强，对于那些私掠船，能够追上一艘击败一艘。“美国”号的排水量为1576吨，舰长53.2米，舰员478名。

有了新型快速帆船后，美国海军组成分舰队，到北非沿岸国家炫耀武力，打击专门劫掠美国商船的北非私掠船，并封锁了的黎波里港。

1812年，日渐壮大的美国海军快速帆船队同英国皇家海军快速帆船队交战。美国的“黄蜂”号击败了英国双桅帆船“欢乐”号；“美国”号在英舰“马其顿”号18磅重炮弹射程之外，从容发射10.9千克（24磅）重炮弹，把“马其顿”号舰体打得千疮百孔，打掉了后桅，炸毁了许多炮，“马其顿”号只得投降，编入美国海军。同年12月，美国的“宪法”号又打得英国的“爪哇”号投降。

美国人为自己的一连串胜利而欢欣鼓舞。国会在为胜利者大批授勋之后，又热情洋溢地投票决定拨款，再建造6艘三桅炮舰和4艘战列舰。

海上贸易战，又一次显示了快速帆船的威力，为其发展带来了契机。快速帆船

第三节 现代船舶的雏形——蒸汽机船

最早的轮船——明轮船

所谓明轮，是一种船用推进器，它装在船的两侧，形状好似车轮，下半部浸在水中，上半部露出水面，在轮轴上装有若干桨板，靠人力踩动桨板，使轮轴上的桨叶拨水向后推动船体前进。这种船把桨楫的间歇推进改为桨轮的连续运转，从而大大提高了船只的航行速度。

据《唐书》记载，早在公元626年至649年，曹王李皋就已经有了一支明轮船队，“为战舰，挟二轮踏之，翔风破浪，疾若挂帆席”。有的史书上说，南北朝时期的大数学家祖冲之制造的千里船日行百里，可能就是一种明轮船。

明轮船是一种原始形态的轮船，它的出现是船舶推进技术上的一次重大进步。古代船舶大都是帆船，遇到顶风、逆水的情况，行驶起来就很艰难，而明轮船在一定程度上克服了这些困难。明轮

明轮船在宋代有了较大的发展。洞庭湖起义军领袖杨么的部下高宣是当时杰出的造船专家，他曾经制造出许多明轮船，称为杨么车船。杨么车船的左右两侧都装有能转动的桨轮，船尾也装有桨轮。桨轮的数目自2个到8个不等，最多的有24个，每个桨轮上装有8个叶片。桨轮与转轴相连，船上水手齐力踩踏桨轮，轮轴上的叶片好像许多把划桨，接连不断地划水，使船前进。要使船后退，只要向相反方向踩踏就可以了。为了保护桨轮不受损伤，桨轮外面设有保护板。高宣还把转轴装在船舱底部，水手在舱里踩踏，不易被敌人兵器所伤害。高宣制造的一艘最大的车船，长109米，阔13米有余，上起层楼，可乘载千人，吃水在3米左右。这种大型明轮船再装备上弹射器投掷火药弹，…无疑是一种威力巨大的新型战船。

公元13世纪时，明轮船已成为南宋水军舰队的重要组成部分。在当时的海战中，宋军一次往往出动数百艘乃至上千艘明轮船。在长达一个世纪之久的宋金战争中，它发挥了巨大的威慑作用。金兵在1130年被打回长江北岸，就再也未能过江，只要长江上出现满载射手、炮手的明轮船，金军就一筹莫展。明轮古船模型图你知道吗强大的南宋水军南宋政府在绍兴十一年(1141年)和金朝签订和议后，北部边界便从此基本固定在秦岭、淮河一线，南宋政府更把首都建立在杭州湾畔的杭州，依靠经济文化昌盛的东南沿海地区支撑半壁河山。南宋海军在海战中起主导作用，在历次战争中配合全局战略，越海深入敌境协助陆军作战，参加长江防线的防御，保卫临安陷落后的南宋流亡政府，进行最后的抵抗和恢复。南宋海军发挥了较突出的国防作用，但也受到时人陆战思维和南宋国防战略思想的影响和制约，导致与蒙古人的决战在占优势的情况下由于战略指挥的失误而全军覆没。

此后，我国对明轮船不断改进，使之日益完善。后来，明轮船的制造技术流传到了国外，欧洲在1543年时也制造出了明轮船。

由风力向机器动力的演进

几百年前人们就已认识到有压力的水蒸气可以产生代替人力作功的动力。英国是最早进入工业社会的国家，实用的蒸汽机在那里最早出现是很自然的事。1698年，英国人萨弗里设计了一个应用蒸汽冷凝产生真空，能有效地从矿井抽水的水泵。1712年，纽科门制成大气压蒸汽机。那是一个有活塞的汽缸，当汽缸内的蒸汽冷凝为水时，汽缸内形成真空，大气压力推动活塞。活塞连于一根中间有支架的横梁的一端，另一端接抽水泵的连杆。这个抽水泵的效率更高一些。

1764年，瓦特修理某一纽科门蒸汽机时发现它严重浪费蒸汽。于是他就在机身之外加装一个凝汽器，结果显著地降低了能耗。1781年，他又发明了连杆和曲轴机构，把往复运动变为旋转运动。随后，他继续改善机器并发明调速器等，使机器配套齐全，成为切合实用的蒸汽动力机。现在国际上均用他的名字瓦特作为公制功率的单位，l千瓦特(千瓦)等于英制单位1.34马力。1768年，瓦特与波顿合作在英国伯明翰市建立一个工厂专造蒸汽机。瓦特蒸汽机在当时的造纸、面粉、纺织、制铁、酿酒等工厂和为城市供水的自来水厂中得到广泛的应用。当然，后来也用以推进船舶。蒸汽船

用蒸汽机推进船舶的最早设想是用蒸汽机驱动桨轮以代替人力划桨。欧洲早在罗马时代就出现过人力和兽力(马和牛)驱动桨轮的船。我国唐、宋时期也多次造过以桨轮作为推进器的船，称为“车船”。这些“车船”的效果并不理想，因为人力和兽力都很有限，不能远航，因而未能推广应用。

18世纪末期，在欧洲，帕潘和赫尔斯等人分别在德国和英国试验过用蒸汽机驱动桨轮，推进船舶的蒸汽机船，但都未获成功。在大西洋彼岸的美国却有几个人成功地造出了蒸汽机轮船。1785～1788年菲奇造过2艘汽船，第一艘长18.3米，宽2.44米，蒸汽机缸直径46厘米，桨轮在船尾。该船在美国费城的特拉华河上航行多次，航速每小时5.0～6.5千米。1790年，他造了一艘更大的客船，在特拉华河上，共航行了约4000千米，未发生过严重事故，但他未能获利，也得不到有关方面的支持，他于1798年愤而自杀。蒸汽船

这时在欧洲，蒸汽机发源地的英国也在积极建造蒸汽机船。1801年，英国人赛明顿造了一艘长17.7米、宽5.5米、吃水2.4米的蒸汽机和桨轮驱动的木船。该船装有功率仅9千瓦的水平式单缸蒸汽机，桨轮装在船尾部。该船在连接英国苏格兰爱丁堡和格拉斯哥两大城市的运河上拖带2只载重70吨的驳船逆风前进，6小时走了32千米。该船在运河上来往航行了4个星期，后来由于船航行时兴起的波浪会冲坏运河堤岸，被迫停航。1812年，苏格兰工程师贝尔造成很小的蒸汽机船“彗星”号，船长12米，宽3.2米，重28吨，在格拉斯哥市中心与河口的格里诺克和海伦斯堡之间的克莱德河上运输旅客和货物。后来，还把航线延长到苏格兰西海岸的奥本和320千米之外的威廉堡。这艘船虽小，但航速却可达6.7节(12.4千米/时)，被认为是欧洲第一艘商业化营运的蒸汽机船。

此后，蒸汽机船得到较快的发展。

蒸汽机船横越大西洋

1819年，美国装有辅助蒸汽机的帆船萨凡纳号于5月24日从美国萨凡纳港开往英国利物浦，全程航行时间29天11小时，全程几乎都驶帆，仅在出入港时用蒸汽机，开动蒸汽机时间约80小时。该船用蒸汽机驶入利物浦的梅西河时引起了轰动。

最早全航程用蒸汽机推进，横越大西洋的船是“天狼星”号和“大西方”号。“天狼星”号是一艘2桅船，船长54.3米，宽7.8米，深5.6米，703总吨。它于1838年3月28日从伦敦起航，4月22日晚到达纽约，在航行途中遇到风暴，但船长罗伯特上尉处事若定。该船每天耗煤24吨，根据一些叙述，它不仅耗尽了船上煤仓中的燃料，而且把船上一切可燃的物品全都烧掉了，才能抵达目的地。船上没有装货，搭载了旅客40～94人(根据不同说法)。蒸汽帆船“大西方”号是当时英国著名工程师布律内尔为英国大西方汽船公司设计的。该船全长80.2米，总宽(包括桨轮罩)18.2米，1321总吨，主机功率336千瓦。这船是英国布里斯托尔的Patterson工厂建造的，于1838年4月7日搭载了7名旅客开往纽约。当月23日到达，燃耗了船上所载煤炭的3/4，它比“天狼星”号晚几小时进港。这两艘船到达港口时，引起纽约人的热烈欢迎。“大西方”号回程时载了68名旅客，航程14天，比当时的飞剪型帆船还要快一些。此后该船在布里斯托尔和纽约间正常航行了8年。该船于1847年卖给经营西印度群岛航线的皇家邮政汽船公司。蒸汽机船

1843年，英国布里斯托尔的大西方汽船公司新造了一艘汽船大不列颠号。这船也是著名工程师布律内尔设计的。它是一艘铁质汽船，推进器是一只4吨重的螺旋桨，船长98米，宽15.6米，3500吨。这船原计划用木建造，后改为铁造，用1.8米长，0.8米宽的小铁板制成。这确实是一项大胆的尝试。1845年7月26日，大不列颠号载着60名旅客和600吨货物从利物浦首航纽约，以14天21小时的时间完成了3300海里的航程，平均航速9.24节(1节=1海里/小时=1.852千米/小时)。主机功率1120千瓦，可能由于锅炉供汽不足和螺旋桨不匹配的原因，主机只发出450千瓦功率。回程时螺旋桨断了一只叶片，当时海上风浪很大，它利用上船上的帆装，以18天的时间驶返英国，随后该船换了一个新螺旋桨并对锅炉作了改进，顺利在大西洋上营运。

第四节 船舶发展进入新时期

现当代船舶的发展

中国现代造船业始于20世纪初。柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、核动力装置在船舶上的广泛使用，使得船舶可以获得空前巨大的功率，从而大大提高了船舶的航速和载重能力。随着冶炼技术和钢材加工技术水平的提高，使得钢制船舶成为现在舰船的主体，现代造船工业的序幕从此而拉开。目前现代造船技术正朝着高度自动化、集成化、大型化、多功能化的方向发展。

1894年，英国人查尔斯·帕森斯(1854…~…1931)用他发明的反动式汽轮机作为主机，安装在快艇“透平尼亚”号上，在泰晤士河上试航成功，航速超过了60千米/时。1889年瑞典人拉瓦尔(1845…~…1913)

制造了冲击式高速汽轮机。由于蒸汽轮机较之蒸汽机具有明显的高速、强力、高效等优点，因此蒸汽轮机成为更加理想的热机，具有运转平稳、无噪声、检修起来工作量小的优点。

1903年，俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水，船上装有3台200马力的柴油机，省去了笨重的锅炉和高大的烟囱，因而结构紧凑、体积小、操纵方便，从而开辟了柴油机在船舶上应用的先河。船用柴油机

1910年，出现了齿轮减速、电力传动减速和液力传动减速装置。由于早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的，使得螺旋桨很难获得高效率的转速。船舶汽轮机采用减速传动方式后，大大提高了螺旋桨的推进效率，从而大大提高了船舶航行的速度。

1947年，英国将航空用的燃气轮机改型装在海岸快艇“加特利克”号上。1872年，德国人斯托兹第一个制造出具有现代特征的燃气轮机，因其热效率很低，并未获得应用。进入20世纪后，几经改进后燃气轮机才达到实用阶段。1960年，出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合动力装置的大、中型水面军舰。在民用船舶中，燃气轮机因效率比柴油机低，用得很少。

1954年，美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水，功率为11025千瓦，航速33千米/时。原子能的发现和利用又为船舶动力开辟了一个新的途径。现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机，主要用在潜艇和航空母舰上，而在民用船舶中，由于经济上的原因没有得到发展。

柴油机、燃气轮机、蒸汽轮机、核动力装置的发明奠定了现代和当代世界船舶工业发展的基础，使得中国船舶工业经历了由无到有、由小到大、由粗到精的巨大发展和进步。

新中国成立后，我国新的船舶工业得到国家的高度重视。实现了由修理到制造、由船体建造总装到船用配套生产、由技术引进到自行设计的转变。1955年，中国第一艘自行设计建造的第一代沿海小港客货轮“民主10”号下水。1959年，建国后第一艘完全自行设计建造的万吨级远洋货轮“东风”号下水，这在我国船舶制造史上是一个重要的里程碑。

1972年，中国第一艘自行设计建造的海上自升式钻井平台——“渤海一号”由大连造船厂建造；1979年，我国第一条自行设计建造的远洋科学测量船——“远望1”号由江南造船厂完成建造，这是我国第一代综合性航天远洋测控船。核潜艇

2002年，中国第一艘30万吨超大型油轮“伊朗·德尔瓦”号是由大连新船重工有限责任公司为伊朗国家油轮公司(NITC)建造的，实现了几代中国造船人的梦想，也打破了世界造船强国在该领域的垄断。2008年，中国第一艘自行建造的14.7万立方米薄膜型LNG船在沪东中华造船(集团)有限公司顺利交付船东，中国乃至世界造船史就此揭开了崭新的一页。LNG船是为运输6.5万吨、-163℃极低温液化天然气而设计建造的专用船舶。上述的一个个里程碑记录了中国船舶工业发展的进步。目前，我国的船舶修造能力开始在世界市场上崭露头角，市场份额逐年上升，并且所接单的船舶也由普通货轮向以超大型集装箱船、液化天然气船等为代表的高附加值船舶乃至海洋工程平台扩展，在提高吨位份额的同时，也提高了船舶业的商业利润。

运输船的演变与发展

综观运输船舶的发展史，运输船舶的发展大致经历了舟筏、木帆船和蒸汽机船三个阶段，现在处于柴油机为基本动力的钢船时代。早在史前时期，人类已经利用舟筏作为水路运输工具。从古埃及时代到19世纪初叶的漫长历史时期内，木帆船一直是主要的水路运输工具。蒸汽机发明后，运输船舶于19世纪初进入以蒸汽机为动力的新时期，造船材料也逐渐以铁和钢代木。早期的蒸汽机船，是靠安装在两舷的巨大明轮推进的，因此称为轮船。19世纪中叶以后，螺旋桨逐渐代替了明轮，造船材料已发展到用钢，船舶的吨位不断增大。19世纪末，汽轮机和柴油机相继问世，又为船舶提供了新的动力。第二次世界大战以后，柴油机动力渐居主导地位。现在，几乎所有的运输船舶都以柴油机为动力。30万吨超大型油轮你知道吗目前世界造船业应用的新技术当前，船舶先进制造技术在日本、韩国和欧美等国家的船厂得到了广泛的应用，船身采用分段建造方法，高效焊接技术应用比例达98％，其中机械化、自动化焊接达85％。我国于20世纪80年代初期对船身分道建造技术、预舾装技术、精度控制技术、高效焊接技术等进行了初步研究与应用。目前，个别大型船厂开始实施分道建造，形成部分中间产品分道建造的雏形，从而出现了十几万吨乃至几十万吨的大型、巨型船舶。

19世纪70年代，英国在大西洋上开辟专门从事客运的定期航线。在此以前，运输船舶是客货混装的。从那以后，航运发达国家竞相建造设备齐全、豪华舒适的大型客船。20世纪60年代起，海上长途客运逐渐为远程喷气客机取代，但吨位较小、以旅游为目的的旅游船以及能同时载运私人汽车的汽车客船等相继发展起来。早期的蒸汽机货船都是杂货船。20世纪初开始出现油船。40年代，散货船又从杂货船中分离出来。油船和散货船从吨位计算上，在世界商船队中占有很大比重；传统的杂货船在艘数上仍居首位。从60年代起，运输船舶进一步专业化，出现了一系列新的船种，如集装箱船、液化气船、滚装船、载驳船等。集装箱船发展最为迅速，发达国家的散件杂货运输已基本。

运输船舶为能在水上安全航行，并担负载运旅客和货物的任务，必须具有以下性能：在满载旅客、货物后能漂浮于水面并具有一定储备浮力的浮性；在风力或其他外力作用下而不倾覆的稳性；因碰撞、搁浅或发生其他海损而局部进水时仍能漂浮于水面而不沉没的抗沉性；能按照驾驶人员的意图改变或保持船舶航向和速度的操纵性；在一定主机功率的推动下能以较快速度前进的快速性；遇到风浪，仍能以一定速度平稳航行的耐波性。豪华舒适的大型客船

面向未来的核动力船舶

核能发明后，人们很快就把它应用到船舶的推进上。这样，就出现了新型的原子能船，即核动力船。原子能船和一般的轮船在外表上差别不大，它用小型原子能反应堆把水加热成蒸汽来驱动涡轮机，实际上属于汽轮机轮船的一种。它最突出的优点是需要的燃料量很少，可以连续航行两三年。另外，由于可以采用大功率的汽轮机或燃气轮机作为主发动机，因而速度很快。

1958年，美国的实验性商船“萨瓦纳”号首先采用核动力。1959年， 1.6万吨的苏联破冰船“列宁”号下水，在每年有3/4时间冰封的新地岛与白令海之间的航线上行驶。后来，前苏联人又建造了它的一艘姐妹船“北极”号。至于别的国家，由于公众担心放射性物质泄漏，造成伤害，因此商用原子能船迟迟未能得到推广。

而在军用船舶方面，核动力日益受到青睐，使用核动力的潜艇和航空母舰越建越多。核能发动机体积小，铀燃料经久耐用，这样军舰就可以大大延长航程而不必补充燃料，尽量减少对岸上基地及供应船的依赖。1955年，美国建成了第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号。它在投入服役的最初两年内一共航行了6.2万海里而没有添加燃料。1961年，第一艘核子动力航空母舰美国的“勇往”号下水。它是世界上最大的战舰，排水量8.6万吨，航速超过35海里，只有美国的“尼米兹”级核动力航空母舰可以与之相媲美。“勇往”号的建造费用高达4.5亿美元，舰上官兵共4600人。可载战机约84架，每15秒钟就可弹射一架飞机升空，效率极高。俄罗斯“北极”号核动力破冰船

核动力船最受重视的时候是20世纪的50年代和60年代。当时，美国有一大批坚信核技术时代已经来临的工程师。他们宣称，核动力火箭将超越前苏联的化学动力火箭，一旦开发成功，就可以使美国率先进入核太空时代。他们的游说赢得了美国国会的支持，批准了20亿美元的资金，用于设计和建造核能火箭，利用核弹爆炸的反推力推进太空船，代号为“奥利安计划”。从1958年到1965年的7年间，在花费了l000万美元后，这个计划不了了之。太空船

唯一成为现实的是海洋核动力技术。除了核潜艇之外，美国人还制造出了一艘“无树平原”号核动力船。它于1964年建成，长181米，宽23.8米，吃水8.8米，头等客舱可载客64人，7个货舱载货9400吨，…平均航速21节。船上的核反应堆可保证汽轮机在1.6万个小时内连续运行，航行距离达33.6万海里。这艘在“原子能和平利用”的口号下建造起来的客货两用船造价高达l亿美元，运营了8年才盈利l100万美元。这时候人们才意识到，轮船在装卸货物时可以补充燃料，造一艘不停靠任何码头的轮船，让它成年地在海上漫游，其实并没有任何实际意义。最后，“无树平原”号被勒令退役并永久封存。

尽管遭遇了许多挫折，但原子能船的优势还是显而易见的，而且前景非常广阔。目前，美国、俄罗斯、日本等国家都在研制原子能商船，至于原子能破冰船、原子能潜水舰等，经过半个世纪的使用，…已经成为很成熟的船舶类型了。

第二章 船舶初体验

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。现代船舶

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。你知道吗什么是纤夫所谓“纤夫”，是指那些拉纤绳的人。当年，河上百舸争流，煤、木材、农副产品和日用品全靠船只运进运出，纤夫在那时就起着关键性的作用。他们曲着身子，背着僵绳，步态一瘸一拐的往前迈。有许多纤夫拉纤的时候是不穿衣服的，暮春、夏季、初秋等温暖的时节多是光着身子，即使面对大姑娘也是泰然自若。（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。风帆（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。护卫舰

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)。集装箱船

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。矿砂船

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。货物滚装船你知道吗“渤海翠珠”号军民通用客货滚装船渤海翠珠号军民通用客货滚装船是渤海轮渡股份有限公司斥资近4亿元按照无限航区国际航行标准并参照了邮轮设计理念设计和建造的国际豪华客滚船，是渤海湾里第一艘拥有无限航区权限，即航行国际航线的国产客滚轮，是中国第一艘能容纳直升机直接起落的客滚轮，是中国第一艘3.6万吨军民通用客货滚装船，平时用于民事交通运输，担负烟台至大连航线的客运任务，战时可以满足坦克、装甲车等重型装备的装载需求。

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)。多用途船

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。油船（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。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。（2）…工作船。工作船是指为航行船舶提供服务性或专业性工作的专用船舶。主要有：拖船、供应船、破冰船、海难救助船、消防船、科学考察船等。但为最大限度地发挥工作船的作用与提高经济效益，多用途工作船业已得到了迅猛发展。

在上述船舶中，破冰船较为特殊，其船首呈前倾状并予以特别加强，首尾的左右两舷均设置有大的压载舱。破冰时使船首先冲上冰层，再将尾部压载水打到首压载舱，靠重力或船身左右晃动将冰压碎。

第二节 近距零透视船舶结构

全船构造总览

船体结构的形式取决于船舶的类型。总体上说，钢质船舶的全船结构可分为主船体和上层建筑两大部分。主船体部分包括首部、中部和尾部；上层建筑部分包括首楼、桥楼、尾楼。

船首部和尾部的舱室比较尖瘦，一般用作压载水舱和锚链舱、舵机舱等。中部舱容大，用作货舱。机舱通常布置在中部以后，整个船体是被外板、连续的上甲板包围起来的水密结构，船内又被分隔成各种用途的舱室。尖瘦的船首部

1. 船体型钢

船舶在海上航行要承受海浪、载重等巨大的力的作用，船舶结构必须要有足够的强度。现代船舶建造广泛采用各种型钢。采用型钢来造船，能以较小的尺寸获得较大的结构强度，从而减少钢材用量，节约船舶建造成本，降低船体自重，增加载运量。

船舶常用型钢有平直钢、组合T型材、球扁钢、折边钢、角钢、扁钢、弯曲板、槽钢、T型钢、工字钢、圆钢、半圆钢等。

船体钢材可以由钢材生产工厂进行轧制，如球扁钢、槽钢、圆钢等，然后直接供应造船工厂；也可以根据需要，由造船工厂自行制造，如T型材和组合型材等。

2. 船体骨架结构形式

为提高船舶的结构强度，尽可能地减少钢材用量，船壳外板或承载压力钢板的内侧焊接上横纵交错钢骨架。由钢板和骨架构成的结构称为板架结构。板架结构中同一方向数量多的构件称为主向梁，垂直主向梁的构件称为交叉梁。一般情况下，交叉构件的尺寸都要比主向梁的尺寸大，所以也称主向梁为次要构件，交叉构件为主要构件。

船体板架中，骨材一般沿着船长和船宽方向布置，形成纵横交错的方格。船的壳体是由许多板架结构组合起来的。船体是由钢板包裹，内部有骨架支撑的刚性空腔，巨大的空腔可以排开大量的水，获得巨大的浮力。空腔内部的空间又为货物的装载提供了必要的空间。巨大的船体你知道吗最早的龙骨结构中国古代船舶的龙骨结构是造船业中的一项重大发明，对世界船舶结构的发展产生了深远的影响。宋代尖底海船甲板平整，船舷下削如刃，船的横断面为“V”形，尖底船下设置贯通首尾的龙骨，用来支撑船身，使船只更坚固，同时吃水深，抗御风浪能力十分强。欧洲船只于19世纪初才开始采用这种龙骨结构，比中国晚了数百年。

船体的板架结构，按主向梁布置的方向可分为三种形式。（1）横骨架式。主向梁沿船宽方向布置，由主向梁和交叉构件所形成方格的短边指向两舷。这种骨架形式横向构件布置得较密、间距小，而纵向构件间距大。这种形式的骨架横向强度较好，施工方便，一般应用于对横向强度要求较高的小型船舶、内河船舶和一些大型船舶的首尾段。但在同样受力条件下外板和甲板的厚度比纵骨架式大，结构重量也大。（2）纵骨架式。主向梁沿船长方向布置，由主向梁和交叉构件所形成的方格的短边指向首尾。这种骨架形式纵向构件布置得较密、间距小，而横向骨架间距大。这种形式的骨架纵向强度较好，增加了船体的总纵强度，提高了板对总纵弯曲压缩的稳定性，…可相应减少板厚，减轻结构重量，但施工麻烦。一般在船舶的中部采用纵骨架式。（3）混合骨架式船上的结构有的部分采用横骨架式，有的部分采用纵骨架式，能够综合横、纵骨架式的优点。客船

3. 船体构件名称

船体结构中每个加工单元就称为一个构件，每个构件都有一定的名称。这里只简单地介绍一些常见构件的名称。船体板架中大的构件，一般纵向的叫“桁”，如甲板纵桁、舷侧纵桁、双层底船的船底纵桁，但单底船则称为“龙骨”；横向的叫“梁”，如甲板梁、强横梁。小的构件，纵向的一般叫“纵骨”，如船底纵骨、舷侧纵骨、甲板纵骨等；横向的叫“肋骨”，主要指舷侧，稍大些的构件叫“强肋骨”。

主船体结构浅析

主船体是由船舶外板和连续的上甲板包围起来的水密空心结构。在船舶结构力学中，一般把主船体抽象成一个空心的薄壁梁。

1. 船体外板

为了保证船舶能够在水上漂浮，船体的表面覆有一层水密的外板。外板保证船体水密，使船舶具有漂浮及运载能力，它与船底骨架及舷侧骨架一起共同保证船体的强度和刚度。

船体外板由许多块钢板拼合焊接而成。钢板长边通常沿船长方向布置，形成船长方向的一长列，称为列板。

2. 船底结构

船舶的外板能够保证船舶的水密性，但是为了保证船舶的结构强度，只有外板还是远远不够的，还需要内部强有力的骨架。

船底是船舶的基础，它是保证船体总强度的重要组成部分。在结构力学中将船体视为一空心薄壁梁，船底是这一薄壁梁的底面，承受了巨大的弯矩。同时，船底直接承受水的压力、各种机械设备、货物、主辅机的重量，以及螺旋桨的振动和装卸货物的冲击力。当船舶搁浅或坐墩时，船底承受了全船的质量。

3. 舷侧结构

舷侧结构是连接船底和甲板的侧壁，它直接受到舷外水压力、碰撞力、波浪冲击力、冰块向冲击力和挤压力等作用。船舶底部你知道吗船舶在风暴中是否可以掉头在陆地疾驰的汽车可以根据需要随时转弯掉头，那在海里航行的船舶是不是也可以这样操作呢？应该说，在正常的天气情况下并没有太大的问题，但是，在大风大浪的天气就没那么简单了。因为，船舶在风暴中掉头是非常危险的。若不是在船舶失控等不得已的情况下绝不可以轻举妄动，尤其是空船掉头就更加困难了，弄不好就会葬身海底。这时就要求船长必须对船舶稳性和操纵性都有彻底了解，对外界风流有正确的判断，而且还要将船上易动货物、物料、餐具等妥善放置后选择适当时机才能下达掉头命令。

一般船舶的舷侧只有一层外板，即单层壳舷侧，但具有纵通长大舱口的船舶，例如集装箱船和内河分节驳、深舱驳等，常采用双层壳结构，也称双层舷侧结构。

舷侧结构也分为纵骨架式和横骨架式两种结构形式。在民用船舶中，除油船及大型运输船舶外，大多采用横骨架式。船舶的上甲板

4. 甲板结构

为了充分利用船体内部空间，用甲板将船体上下部分分隔。上甲板保证船体顶部的水密性及遮蔽下面的空间，它构成船体等直梁的上翼板，是保证船体总强度的重要构件之一；下层甲板起着舱室地板的作用，装载着各种货物和设备，或布置指战员、船员，旅客居住与工作房间。甲板结构也分为横骨架式和纵骨架式两种。

5. 舱壁结构

船上有许多横向和纵向布置的舱壁，它们将船体内部空间分隔成若干用途不同的舱室。同时，舱壁也是保证船舶安全不可缺少的部分。根据船舶抗沉性要求设置水密舱壁，将船体分隔成若干个水密舱室，一旦发生海损事故，船舶不致因破舱进水而沉没。横舱壁对保证船体横向强度和刚性有很大作用，这对纵骨架式的船舶尤为重要。较长的纵向舱壁能增加船的总纵强度，液舱或水舱用纵舱壁分隔，还可以限制液体摇荡，减少自由液面对船舶稳性的不利影响。舱壁也有防火、防毒气蔓延的作用。船舱环境你知道吗压舱水对空船航行的作用人们在骑自行车顶风前进时都要尽量减少携带的货物，以减少阻力，可是，空船在大风浪中航行时，为什么要打入大量海水加载运行呢？原来，油船和装运大宗货物的货轮(如煤、矿石、木材等)，常常是单程货载运行的。在返回途中，多数是空船航行。这时，由于船体露出水面部分较大，使船接受风的面积也较大，同时，用于控制船舶方向的舵浸入水中面积小，难以控制航向。因此，为了航行安全，要在船舶的某些舱内(压载舱)压入海水或在货舱内装载特殊重物来增加排水量，以稳定船舶，有利于航行，这就是所谓的压载航行了。

各有千秋的船体结构

从目前航运市场的实际情况看，油类、集装箱及散装货物的运输无疑是海上货流的主体，也因此带动了主流船型的飞速发展。本节将就油船、集装箱船、散装货船及矿砂船这些专用船的船体结构特点结合规范规定作一简要介绍。

1. 油船

从油船的船体结构角度分，可将油船分为双壳油船和单壳油船两种。这里仅介绍双壳油船。

双壳油船指具有双层底、双壳、机舱位于尾部，并从事原油或石油产品运输的专用船。其特殊结构特点主要表现在以下几方面：（1）…货油舱的布置。①货油舱由双层底、双壳、隔离空舱和甲板围成，双层底及双壳内不允许装货油和燃油。②货油舱区域的甲板、船底和内底均为纵骨架式，且当船长大于190米时，舷侧、内壳和纵舱壁一般也为纵骨架式结构。③为便于与机炉舱、干货舱及居住舱室等隔离，在货油舱区前后两端设有隔离空舱。隔离空舱可遮隔全部货油舱端部舱壁面积，且其舱壁间的距离不小于760毫米。泵舱、压载舱、燃油舱可兼作隔离空舱。④与货油舱相邻的舱室，包括穿过或邻接货油舱的通道和管隧，其出入口均直通至露天甲板。居住舱室（2）…双层底。①为保证双层底的完整性，货油舱的舱底(内底板)上无入孔(机舱内双层底相同)，进入双层底的出入口直通至露天甲板。②箱形中桁材或管隧与机舱隔离，并具有在水平方向上相距最大距离的通向开敞甲板至少两个出口。（3）…舱壁。①舱壁的型式主要有：平面油密横舱壁与纵舱型、槽型油密横舱型与纵舱壁及非油密舱壁和制荡舱壁等。②槽形油密纵、横舱壁一般设有底凳和顶凳。船长为190米及以上的油船一般不采用槽形纵舱壁。③横向非油密舱壁或制荡舱壁的开孔面积不小于舱壁总面积的10%，且设有不小于600毫米×800毫米的通道开口。（4）…货油舱舱口。①同一货油舱当由一个或几个制荡舱壁(或非油密舱壁)隔开时，至少设有两个相互远离的舱口，并不在同一肋距内。②舱口的形状为圆形或椭圆形，其中椭圆形舱口的长轴沿船长方向布置。③舱口的尺寸和位置是在考虑对油舱进行维护保养及考虑到穿戴呼吸器具人员的出入和失去知觉的受伤人员(可能在担架上)从油舱撤出的基础上确定。基本原则是在满足合理的通道和通风要求的条件下保持最小尺寸。④舱口围板的高度不小于600毫米厚度不小于10毫米，盖板的厚度不小于12毫米。⑤舱盖上具有直径不小于150毫米且能保证油密的测量孔与观察孔。⑥舱口设有至舱底的钢质固定扶梯，扶梯的倾斜度不大于70°且在实际长度大于9米时设有休息平台。舶舱口盖

2. 集装箱船

集装箱船是指在货舱内和甲板上载运标准集装箱的船舶。其特殊结构特点体现在以下几个方面。（1）船体的基本结构形式为双层底和双层壳舷侧结构，且在双层壳舷侧的顶部设置有抗扭箱结构，或在保证船体结构强度的前提下，采用双层底和具有抗扭箱或其他等效结构的单层壳舷侧结构代替。（2）舷侧顶部采用纵骨架式结构，且在船长大于100米时，其双层底内也采用纵骨架式结构。（3）货舱区域内的强力甲板为纵骨架式结构，且在货舱区域内的强力甲板构件尺寸保持不变。（4）在单层壳舷侧采用纵骨架式结构时，其强肋骨、双层底内的实肋板和抗扭箱的横框架布置在同一剖面上并最终构成整体框架，以保船证船舶的横向强度。（5）在舱内集装箱角座下方的双层底内设置有旁桁材。且在纵骨架式双层底内的横舱壁下面及在舱长中点处和距横舱壁1/4舱长处的支持结构下面均设置有实肋板。（6）水密横舱壁的顶部和底部一般设置为箱形结构。集装箱船

3. 散装货船

散装货船指机舱在尾部、货舱区域设有底边舱(下边舱)和顶边舱(上边舱)、且开口线外强力甲板和双层底为纵骨架式的单甲板船。有单壳与双壳结构两种，这类船舶的特殊结构特点主要有：（1）纵骨架式底边舱在货舱水密舱壁处设置有水密隔壁或制荡舱壁。（2）顶边舱在货舱的水密舱壁处设置有水密隔壁或制荡舱壁。（3）舱口垂向列板及顶边舱斜板的顶列板厚度不小于开口线外甲板厚度的60%。（4）船长190米及以上的单壳散装货船在货舱区的主肋骨与其上、下肘板为整体式结构，且为对称横剖面。（5）横舱壁的上、下部通常设有顶登及底登。散装货船

4. 矿砂船

矿砂船指专门设计用于装载矿砂的船舶。为具有双层底及设有两道纵舱壁的尾机型单甲板船，其特殊结构特点有：（1）货舱区域的船底和货舱开口线外的强力甲板均为纵骨架式结构。（2）为保证横向强度，边舱内的水密横舱壁与中舱内的水密横舱壁位置一致。（3）在内底板与纵舱壁折角处的双层底内设有旁桁材。（4）边舱内在纵舱壁的折角处设有开孔的水平隔板或水平框架，以保证纵舱型的横向抗压能力。（5）其双层底的结构采用重货加强的结构形式，即满足实肋板间距不大于2.5米、桁材间距不大于3.6米等要求。（6）纵舱壁的最下列斜壁板厚度与内底板等厚，并向上逐渐减薄。你知道吗世界上最大的矿砂船2008年9月26日，我国建造的30万吨超大型矿石运输船（VLOC）顺利建成下水。这是我国造船企业建造的首艘VLOC。它是专门从事铁矿石海上运输的大型船舶，该船总长327米，型宽55米，型深29米，3载重量为38.8万吨，这是迄今为止中国历史上建造过的最大矿砂船，也是世界上最大的矿砂船。

第三章 遨游大海的基础——航海设备

第一节 船舶的制动系统——锚设备

锚设备不仅仅是个锚

锚设备由锚、锚链、锚链筒、起锚机械以及附属设备组成。

1. 锚

锚是锚设备中产生抓驻力的主要部分之一。按锚的结构分为有杆锚、无杆锚两种，按其用途可分为普通船用锚、大抓力锚、特种锚等。

2. 锚链

锚链主要用来连接锚和船体，传递锚产生的抓驻力。锚泊时，在出链长度适当时，卧躺海底部分的锚链也能由与接触底质的摩擦而产生部分抓驻力。

3. 锚链简

锚链筒是锚链进出以及收藏锚干的孔道，其直径约为链径的10倍左右。锚链筒由甲板链孔、舷边链孔和筒体三部分组成。锚链筒的上下口一般均设有锚唇，分别称为上锚唇、下锚唇(用钢板或铸钢制成的锚唇外缘的圆弧半径一般应不小于锚链直径的12倍)，其作用是减少锚链与上下口的磨损。船锚

4. 制链器

制链器设置在锚机和锚链筒之间，用于固定锚链，防止锚链滑出。在锚泊时，制链器将锚和锚链产生的拉力传递至船体，以减轻锚机的负荷，保护锚机。航行时承受锚的重力和惯性力。常用的有以下几种：（1）螺旋制链器螺旋制链器，由两块夹板和一个带摇柄的有正倒螺纹的螺杆组成。当转动摇柄使两夹板夹紧时，即夹住锚链；反之松开夹板，锚链即可自由进出。虽然其松紧动作较慢，但结构简单可靠，故中、小型船舶仍普遍采用。（2）闸刀式制链器。闸刀式制链器，结构简单，操作迅速。但当其尺寸大时显得笨重，一般只在中小型船舶上使用。（3）链式制链器。链式制链器，由一个链钩、一个伸缩螺丝和一段短链组成。它用卸扣固定在甲板上，使用时将链钩钩在一水平的锚链链环上，然后收紧伸缩螺丝，即可拉紧锚链。它常与螺旋制链器配套使用，作为螺旋制锛器的辅助装置。（4）…锚机作为抛锚、起锚的机械，其上的滚筒可作绞缆用。（5）…锚链管是锚链进出锚链舱的孔道。位于锚机链轮下方，正对锚链舱的中央，其直径约为锚链直径的7～8倍。它的上口设有防水盖，该防水盖开航后应关闭，以防海水由此进入锚链舱。闸刀式制链器

7. 锚链舱

锚链舱是存放锚链的舱室。一般设在防撞舱壁之前，锚机下面，首尖舱的上面或后面。其形状为圆形或方形。圆形锚链舱直径约取链径30倍时，可不必排链。

8. 弃链器

弃链器是在紧急情况下使锚链末端迅速与船体脱开的装置。弃链器一般设在人员易于到达的地方，其装置应能保证在紧急情况下可迅速可靠地脱开锚链。常见的有横闩式弃链器和螺旋式弃链器等。（1）横闩式弃链器。它结构简单，使用方便，在需要弃链的紧急情况下，只要敲出横闩，即能松脱末端链环。它有装在甲板上和装在锚链舱壁上两种。装在甲板上的弃链器通常外罩一个水密盖，既可达到水密，又能防止不慎触碰而松脱。（2）螺旋弃链器。该弃链器利用控制螺杆的伸缩使脱钩松开或夹住。其结构较复杂，但使用安全可靠，即使在锚链绷紧时也容易松脱，缺点是开启动作较缓慢。螺旋弃链器一般装设于锚链舱舱壁上。

锚设备的几种方式和作用

船舶抛锚后，在外力作用下，拖着锚和锚链移动，最后使锚爪逐渐抓底；在锚和锚链的抓驻力小于作用于船体上的外力(风、流、波浪、空气对船体的作用力)或/和船舶移动的惯性力或螺旋桨对船体的作用力时，船舶作减速运动；当锚牢固抓住海底时，作用在船体上的外力或/和船舶移动的惯性力或螺旋桨对船体的作用力与锚和锚链产生的抓驻力达到平衡，船便被系留在该处。

船舶用锚基本可以分成系泊用锚、辅助船舶操纵用锚、应急用锚等几种方式。船锚

1. 系泊用锚

船舶为了等待装卸货物、避风、等泊位、候潮、等待检疫等需要在锚地抛锚停泊。系泊用锚要求锚能抓牢。松出适当长度锚链后，锚以及锚链产生的抓驻力能抵抗船舶所受的水流、风力和波浪对船舶的作用力。根据泊地的自然条件，可以分为单锚泊和双锚泊两种锚泊形式。（1）单锚泊。在开敞锚地，能供船舶有足够的旋回水域，风流不大时则可抛一个锚停泊，松链的长度根据水深、底质、风流大小及停泊时间长短而定。一般情况下，松链长度在3～4倍水深以上。（2）双锚泊。有一点锚、八字锚、串联锚和一字锚等形式。

一点锚：也有称平行锚，是目前大风浪天气下或抗台风时较为常用的方法。遇到风向不断变化的大风时，采用本抛锚法较有效。操作时，同时抛下船首双锚，用两锚的合抓力抵抗作用在船体上的风流等外力。此抛锚法，抗台风效果较好，且不易产生锚链绞缠现象。

八字锚：在风浪较大、水流湍急，底质较差的锚地，抛下双锚可以增加锚的抓力。八字锚要求在风流作用下，船应在两锚的中心线上，使两锚受力均匀，八字伸开，两锚夹角一般取30°～60°。船锚

串联锚：在风流较大又不适宜抛八字锚时，可以使用串联锚以增加锚的抓力。抛锚前先用一短钢丝绳将一只小锚系结在首锚锚冠处，抛锚时先抛出小锚，然后再抛首锚。因操作较繁，因而较少使用。

一字锚：在锚地狭窄的港湾或河道，并有潮汐影响且船舶旋回受到限制时，则抛一字锚。它要求双锚位置处在一直线上，以船首为中心，船长为半径，来限制船舶的旋回水域。一字锚只有一个锚受力，称为“力锚”；另一锚不受力，称为“隋锚”。

2. 辅助船舶操纵用锚

在狭水道航行时，有时用抛锚帮助抻失或转向、靠离泊时或紧急避让时用拖锚来控制船首向、控制船身或刹减船速。操纵用锚一般出链不长，主要起阻滞作用，不要求锚完全抓牢。

3. 应急用锚

在狭水道等通航密度较大的水域航行时，有时为紧急避让，可以拖(双)锚刹减船速，以避免碰撞或减小碰撞损失。如果船舶搁浅，可沿脱浅方向运锚抛下，绞收锚链以协助出浅。在船舶遇到大风浪，顶风滞航时，可以用抛锚并出链适当长度来增加船舶漂移阻力并有利于控制船首向，以辅助船舶抵抗大风浪。

形形色色的锚

锚的种类较多，按其结构和用途，可分为有杆锚、无杆锚、大抓力锚和特种锚等。在商船上普遍采用的首锚为杆锚，而尾锚有时采用有杆锚或燕尾锚。大抓力锚

1. 有杆锚

有杆锚也称海军锚。在结构上其锚于和锚爪为一浇铸整体，锚爪固定不会转动，锚爪折角约为35°，在锚干上有一固定或可折的横杆。抛锚时，一爪入土，另一爪向上翘出，横杆促使锚爪顺利抓入土，锚爪入土后横杆起稳定锚的姿态的作用。该类锚的特点是结构简单，抓重比(锚产生的抓力与锚重之比)大，一般为4～8，最大可达12，抓底稳定性较好。但它操作不便，上翘的一爪在船舶旋回时容易缠住锚链，在浅水锚地该爪易刮坏船底；抛起锚作业和收藏不太方便。故这种锚不宜用作商船首锚，仅可作尾锚或备锚。一般多用于小船与帆船。

2. 无杆锚

无杆锚又称山字锚。包括销子和转轴在内的普通无杆锚的锚头总重量应不小于该锚总重量的60%。目前商船上普遍使用的无杆锚多为霍尔锚与斯贝克锚，这种锚的锚干与锚爪分别铸造，没有横杆。锚爪和锚冠可以绕穿过锚干下端孔的销轴转动，锚爪的折角约为45°，锚冠两侧的突出部分称助。

抓突角，用于在锚链拉力作用下使锚爪转动而啮入土中。抓土时两爪同时入土，抓重比为2.5～4，最大不超过8。由于无杆锚结构简单，抛起锚作业和收藏方便，故适宜用作首锚，但其抓力较小，而且在转流时容易耙松泥土而引起走锚。

霍尔锚是无杆锚的一种。斯贝克锚是霍尔锚的改良型，收锚时其锚爪自然向上，并且一接触船壳即翻转，不会损伤船壳板。霍尔锚

尾翼式锚是我国研制的新型无杆锚，其结构特点是助抓突角宽厚，锚头重心低；其操作特点是入土阻力小，入土性能和稳定性好，抗浪击，容易冲洗干净。其抓力、稳定性等各方面性能均优于霍尔锚和斯贝壳锚，更符合商船对船用锚的多方面性能要求，已在船上广泛应用。

3. 大抓力锚

大抓力锚分有杆大抓力锚与无杆大抓力锚两种。其特点是锚爪宽且长、啮土深、稳定性好、抓重比大。

有扦大抓力锚结合了有杆锚和无杆锚的优点，为有杆转爪锚，在其锚头处设有稳定杆，以保证锚抓底的稳定性，这种锚一般用于较松软底质，且收藏不便，所以较适宜于工程作业船和小船。丹福斯锚(也称燕尾锚)的锚爪可前后转动各约30°，抓重比一般大于10，多用于工程船舶；史蒂文锚的锚爪短而面积大，而且其锚爪的最大转角可由装在锚杆上的可移动锲块调节，以适应多种底质，其抓重比可达17～34。现多用于石油平台的定位锚。

用大抓力锚作首锚时，锚重量大多可以取相应普通锚重的75%即可。

无杆大抓力锚由无杆锚发展而来，它改良了无杆锚的助抓突角和锚爪。为英国研制的AC-14型锚，它设有极厚实并且宽大的稳定鳍，有很好的稳定性，啮土迅速，对各种底质的适应性强，抓重比高达12～14，常用于超大型船或水线以上面积较大的滚装船上作首锚。大抓力锚

4. 特种锚

特种锚的形状与普通锚不同，以适应其特殊用途。如浮筒、浮标、灯船和浮船坞等永久性系泊用锚，有螺旋锚、伞形锚、单爪锚以及供破冰船用的冰锚等。你知道吗浮标的作用浮标是浮于水面的一种航标，是锚定在指定位置，用以标示航道范围、指示浅滩、碍航物或表示专门用途的水面助航标志。浮标在航标中数量最多，应用广泛，设置在难以或不宜设立固定航标之处。浮标，其功能是标示航道浅滩或危及航行安全的障碍物。装有灯具的浮标称为灯浮标，在日夜通航水域用于助航。有的浮标还有装雷达应答器、无线电指向标、雾警信号和海洋调查仪器等设备。

第二节 船舶的方向盘——舵设备

舵设备的组成与作用

舵设备是保障船舶操纵性的一种主要设备。船舶在航行中保持航向、改变航向、进行回转运动主要依靠舵来实现。舵设备由舵、转舵装置、舵机、传动装置、控制装置等组成。各部分作用如下。船舵（1）舵通常安装在船尾，承受相对水流的作用，产生转舵力矩使船回转。（2）舵机及转舵装置安装在尾尖舱甲板平台上的舵机舱内。舵机为转舵的动力源，通过转舵装置将力矩传递给舵杆，从而带动舵叶转动。（3）传动装置使得舵机能够按照控制装置的操舵信号产生相应驱动动作的装置。其形式有机械式、液压式和电动式等。机械式只在小船上还有使用，液压式和电动式在船舶上应用广泛。特别是电动式，因其操作轻便、动作灵敏、不受船体变形和气候的影响，新造船上应用更多。（4）控制系统。主要部件安装于驾驶室内，将舵令通过电力或液压控制系统由驾驶室传递给舵机，以控制其动作。其中包括舵角反馈装置。现代船舶

舵设备的核心——舵机

舵机是指能够按预定要求迅速可靠地将舵叶转到并保持在指定的舵角，以使船舶航行在给定航线上的动力机械。舵机是确保船舶安全航行的重要设备。舵机安装在船尾的舵机舱内，包括转舵的动力和转舵机构。小型船上因转舵力较小，通过人力即可完成，通常不安装舵机。舵机主要应用在大、中型船舶上。

1. 舵机的种类（1）手动舵机。手动舵机由于机械损耗大、舵角指示不够准确，只适用于技术要求不高的船。（2）蒸汽舵机。蒸汽舵机是以蒸汽为动力来驱动的转舵装置，一般多用在蒸汽机船上。由于蒸汽舵机不会产生火花，有利于防火、防爆，因此在油船上也有采用。蒸汽舵机启动迅速、工作可靠、使用检修容易，但其结构笨重、体积大、管路多、热效率低、振动大，现已逐渐被淘汰。（3）气动舵机。气动舵机是以压缩气体来驱动的转舵装置。由于气动舵机响应较快，不会产生火花，有利于防水，舫油、防火、防爆，能量的储藏和传输简单，易于做到体积小、重量轻、机构简单，性能可靠、比功率大，因此在油船上采用较多。气动舵机容易产生低频振荡。（4）电动舵机。电动舵机多用于内燃机船。由于电动舵机需要较大的启动力矩和过载能力，因此一般多采用直流电动机为驱动电机。齿扇传动的电动舵机。电动机运转时，须经减速箱减速后带动齿扇，齿扇是套在舵杆上的，它必须通过缓冲弹簧才能推动舵柄，便舵摆动。

电动舵机运行平衡、结构简单、占据空间小，但当舵机功率较大时，往往需要大功率的变流机组，较不方便。（5）液压舵机。液压舵机是以液压油为工作介质，能够使船舶转舵并保持舵位的装置。它是根据油液不可压缩性及流量、流向、油压的可控制性，使输入给舵机的动能转化为液压能，再由液压能转化为机械能，从而达到转舵的目的。它与气动舵机和电动舵机相比，具有功率增益高、转动惯量小、输出力矩大、运行平稳、快速性好、体积小、灵敏度高、控制功率小及承受负载功率大等优点。液压舵机在船舶上应用广泛。液压舵机你知道吗什么是液压传动液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的。液压传动用液体的压力能来传递动力。一个完整的液压系统由五部分组成，即能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、液体、液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。

液压舵机包括电液伺服阀、动作筒、信号反馈装置，电液伺服阀是电液转换元件，它能够把微小的电气信号转换成大功率的液压能(流量和压力)输出。动作筒中的活塞在液体工质的作用下发生位移，带动舵按照给定角度偏移。信号反馈装置能够把舵角转换成电信号，反馈回自动操舵系统给定信号端，从而进行误差分析。（6）电动-液压舵机。电动-液压舵机是以电力方式来控制舵机驱动油泵中油液的流量、流向和油压，使舵保持或者偏转的装置。它主要由电动机、变量泵和转舵液缸组成。按转舵液缸的结构形式来分，电动-液压舵机有柱塞式和转叶式两大类。它具有转矩大、传动灵敏、动作平稳…、无振动、操作轻快、噪声小、自重轻、外形尺寸小等优点。目前很多船舶都采用电动一液压舵机，尤其在大中型高速船上更为普遍。其不足是制造精度要求高、维修保养也较复杂。

2. 对舵机的要求①能够产生足够的操纵力，克服作用在舵上的流体动力及各种摩擦力。②能使舵面产生足够的偏转角和偏转角速度。③具有较好的快速性。④体积小、重量轻。⑤死区小，保证航性品质。

舵设备的骨架——控制系统

操舵装置的控制系统是指将舵令由驾驶室传至操舵装置动力设备之间的一系列设备，由发送器、接收器、液压控制泵及电动机、电动机控制器、管路和电缆组成。目前海船上采用的主要有电力和液压两种操舵装置的控制系统。

1. 电力控制系统

现代海船广泛使用的是电力控制系统。该系统的主要优点是：轻便灵敏、便于遥控和操舵自动化、线路易于布置、不受温度变化和船体变形的影响、工作可靠及维修管理方便。

根据操舵的实际需要，目前采用电力控制系统的海船都可实现自动操舵、随动操舵和应急操舵的功能。其中，海船都应配备随动操舵控制系统和应急操舵系统，而且这两套系统的线路必须独立布置，当一套操舵系统发生故障时，可立即转换使用另一套操舵系统。（1）随动操舵系统。系统设有舵角反馈装置，并能进行追随控制的操舵系统称为随动操舵系统。目前，海船上常用的有液压舵机的随动操舵系统和电动舵机的随动操舵系统。（2）手柄应急控制系统。该系统是在自动和随动操舵控制装置发生故障时使用。它有独立的电源、操纵开关，手柄或揿钮直接控制执行电机使舵机工作。该系统无反馈装置。

2. 液压控制系统

液压控制系统主要适用于港作船等小型船舶，因其存在很多缺陷，目前海船上也不再采用。它由发送器和受动器组成，发送器装在驾驶台，受动器装在舵机舱，两者之间由充满甘油和水的混合液体的管路连通。船舶驾驶室

第三节 海难时的救命稻草——救生设备

备受重视的救生设备

救生设备是船上人员在水域救助落水人员或在本船遇难时，供船员和乘客自救而设置在船上的专门设备及其附属物件的总称。救生设备包括救生艇、救生筏、救生浮、救生圈、救生衣等。

船舶救生是国际上对保障船上人员生命安全的重要措施之一。1912年，英国客轮“泰坦尼克”号首航时触冰山而沉没，由于船载救生设备等问题，造成了1500余人丧生的重大海难。这引起国际海事组织的高度重视，于1914年制定了《国际海上人命安全公约》。公约中对于海船的救生设备等提出了较高的要求，并做出了具体的明文规定。公约要求船舶海上施救的方式和救生设备的性能必须符合有关公约、规范和协议的要求。以后公约几经修订，日益完善。1983年，国际海事组织通过的修正案中，又对救生设备提出新的要求。据此，我国制定了《海船救生设备规范》，对船舶救生设备的配备、各种救生设备及各种救生设备的技术性能都作了明确的规定。救生圈

在各种救生设备上，要求装置灯光、反光材料、音响、烟光信号及无线电通信等设备，这有助于营救人员搜寻目标，从而缩短待救时间。

在海上进行救生时，要充分考虑低温寒冷可能引起的后果。对许多海难事故的调查证实：海上遇险人员很多不是被淹死的而是被冻死的。研究表明，人体浸泡在水中的存活时间与水的温度关系很大。

地球上绝大多数地区的水温都可能低于21℃，所以都必须考虑低温保护，使待救人员不致因体温降低而丧生。封闭式救生艇、气胀式救生筏、保温塑料袋、保温救生服可以不同程度地起到防寒保暖和避免风浪侵袭的作用。

救生设备的组成及定额

1. 救生设备

船舶救生设备是用以救助落水人员或当船舶遇难弃船时搭乘乘员而在船上设置的专用设备及其附件的总称。按规定，救生设备是指符合(救生设备规范)规定的定义范畴：救生艇、救生筏、救生浮具、救生圈、救生衣、救生抛绳器和存放、登乘、降落装置，以及登艇梯、救助艇、自然灯、烟火信号、火箭、信号降落伞等，它们都必须符合一定的技术条件和规格要求。一切救生设备应保持随时可用的状态，应能在243～338开(-30～65℃)的气温范围内存放而不损坏，在272～303开(-l～30℃)的水温范围内正常使用。一切救生设备在有效期内应耐腐蚀，并不因阳光、海水、原油或霉菌的侵袭而影响正常的使用。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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