船的發(fā)展史

船舶是指能航行或停泊于水域進行運輸或作業(yè)工具，按不同的使用要求而具有不同的技術性能、裝備和結構型式。船舶在國防、國民經濟和海洋開發(fā)等方面都占有十分重要的地位。      船舶從史前刳木為舟起，經歷了獨木舟和木板船時代，1879年世界上第一艘鋼船問世后，又開始了以鋼船為主的時代。船舶的推進也由19世紀的依靠人力、畜力和風力(即撐篙、劃槳、搖櫓、拉纖和風帆)發(fā)展到使用機器驅動。      1807年，美國的富爾頓建成第一艘采用明輪推進的蒸汽機船“克萊蒙脫”號，時速約為 8公里/小時；1839年，第一艘裝有螺旋槳推進器的蒸汽機船“阿基米德”號問世，主機功率為58.8千瓦。這種推進器充分顯示出它的優(yōu)越性，因而被迅速推廣。      1868年，中國第一艘載重600噸、功率為288千瓦的蒸汽機兵船“惠吉”號建造成功。1894年，英國的帕森斯用他發(fā)明的反動式汽輪機作為主機，安裝在快艇“透平尼亞”號上，在泰晤士河上試航成功，航速超過了60公里。      早期汽輪機船的汽輪機與螺旋槳是同轉速的。后約在1910年，出現(xiàn)了齒輪減速、電力傳動減速和液力傳動減速裝置。在這以后，船舶汽輪機都開始采用了減速傳動方式。      1902～1903年在法國建造了一艘柴油機海峽小船；1903年，俄國建造的柴油機船“萬達爾”號下水。20世紀中葉，柴油機動力裝置遂成為運輸船舶的主要動力裝置。      英國在1947年，首先將航空用的燃氣輪機改型，然后安裝在海岸快艇“加特利克”號上，以代替原來的汽油機，其主機功率為1837千瓦，轉速為3600轉/分，經齒輪減速箱和軸系驅動螺旋槳。這種裝置的單位重量僅為2.08千克/千瓦，遠比其他裝置輕巧。60年代先后，又出現(xiàn)了用燃氣輪機和蒸汽輪機聯(lián)合動力裝置的大、中型水面軍艦。      當代海軍力量較強的國家，在大、中型船艦中，除功率很大的采用汽輪機動力裝置外，幾乎都采用燃氣輪機動力裝置。在民用船舶中，燃氣輪機因效率比柴油機低，用得很少。      原子能的發(fā)現(xiàn)和利用又為船舶動力開辟了一個新的途徑。1954年，美國建造的核潛艇“鸚鵡螺”號下水，功率為11025千瓦，航速33公里；1959年，前蘇聯(lián)建成了核動力破冰船“列寧”號，功率為32340千瓦；同年，美國核動力商船“薩瓦納”號下水，功率為14700千瓦。      現(xiàn)有的核動力裝置都是采用壓水型核反應堆汽輪機，主要用在潛艇和航空母艦上，而在民用船舶中，由于經濟上的原因沒有得到發(fā)展。70～80年代，為了節(jié)約能源，有些國家吸收機帆船的優(yōu)點，研制一種以機為主、以帆助航的船舶。用電子計算機進行聯(lián)合控制，日本建造的“新愛德丸”號便是這種節(jié)能船的代表。      古代中國是當時造船和航海的先驅。春秋戰(zhàn)國時期就有了造船工場，能夠制造戰(zhàn)船；漢代已能制造帶舵的樓船；唐、宋時期，河船和海船都有突出的發(fā)展，發(fā)明了水密隔壁；明朝的鄭和七次下西洋的寶船，在尺度、性能和遠航范圍方面，都居世界領先地位。      近代中國造船業(yè)發(fā)展遲緩。1865～1866年，清政府相繼創(chuàng)辦江南制造總局和福州船政局，建造了“保民”“建威”“平?！钡溶娕灪汀敖隆薄敖A”等長江客貨船。      新中國成立后，船舶工業(yè)有了很大發(fā)展，50年代建成一批沿?？拓洿?、貨船和油船。60年代以后，中國的造船能力提高得很快，陸續(xù)建成多型海洋運輸船舶、長江運輸船舶、海洋石油開發(fā)船舶、海洋調查船舶和軍用艦艇，大型海洋船舶的噸位已達30萬以上載重噸。除少數(shù)特殊船舶外，中國已能設計制造各種軍用艦艇和民用船舶。      船舶是由許多部分構成的，按各部分的作用和用途，可綜合歸納為船體、船舶動力裝置、船舶舾裝等三大部分。      船體是船舶的基本部分，可分為主體部分和上層建筑部分。主體部分一般指上甲板以下的部分，它是由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有所需浮力 、航海性能和船體強度的關鍵部分。船體一般用于布置動力裝置、裝載貨物、儲存燃油和淡水，以及布置其他各種艙室。      為保障船體強度、提高船舶的抗沉性和布置各種艙室，通常設置若干強固的水密艙壁和內底，在主體內形成一定數(shù)量的水密艙，并根據需要加設中間甲板或平臺，將主體水平分隔成若干層。      上層建筑位于上甲板以上，由左、右側壁，前、后端壁和各層甲板圍成，其內部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設備艙室等。上層建筑的大小、層樓和型式因船舶用途和尺度而異。      船舶動力裝置包括：推進裝置——主機經減速裝置、傳動軸系以驅動推進器(螺旋槳是主要的型式)；為推進裝置的運行服務的輔助機械設備和系統(tǒng)，如燃油泵、滑油泵、冷卻水水泵、加熱器、過濾器、冷卻器等；船舶電站，它為船舶的甲板機械、機艙內的輔助機械和船上照明等提供電力 ；其他輔助機械和設備，如鍋爐、壓氣機、船舶各系統(tǒng)的泵、起重機械設備、維修機床等。通常把主機(及鍋爐)以外的機械統(tǒng)稱為輔機。      船舶舾裝包括艙室內裝結構(內壁、天花板、地板等)、家具和生活設施(炊事、衛(wèi)生等)、涂裝和油漆、門窗、梯和欄桿、桅桿、艙口蓋等。      船舶的其他裝置和設備中，除推進裝置外，還有錨設備與系泊設備；舵設備與操舵裝置；救生設備；消防設備；船內外通信設備；照明設備；信號設備；導航設備；起貨設備；通風、空調和冷藏設備；海水和生活用淡水系統(tǒng)；壓載水系統(tǒng)；液體艙的測深系統(tǒng)和透氣系統(tǒng)；艙底水疏干系統(tǒng)；船舶電氣設備；其他特殊設備(依船舶的特殊需要而定)。      船舶分類方法很多，可按用途、航行狀態(tài)、船體數(shù)目、推進動力、推進器等分類。按用途，船舶一般分為軍用和民用船舶兩大類。軍用船舶通常稱為艦艇或軍艦，其中有直接作戰(zhàn)能力或海域防護能力者稱為戰(zhàn)斗艦艇，如航空母艦、驅逐艦、護衛(wèi)艦、導彈艇和潛艇，以及布雷、掃雷艦艇等，擔負后勤保障者稱為軍用輔助艦艇。民用船舶一般又分為運輸船、工程船、漁船、港務船等。      按船舶的航行狀態(tài)通?？煞譃榕潘痛啊⒒型?、水翼艇和氣墊船；按船舶的船體數(shù)目可分為單體船和多體船，在多體船型中雙體船較為多見；按推進動力可分為機動船和非機動船 ，機動船按推進主機的類型又分為蒸汽機船(現(xiàn)已淘汰)、汽輪機船、柴油機船、燃氣輪機船、聯(lián)合動力裝置船、電力推進船、核動力船等；按船舶推進器又可分為螺旋槳船、噴水推進船、噴氣推進船、明輪船、平旋輪船等 ，空氣螺旋槳只用于少數(shù)氣墊船；按機艙的位置，有尾機型船(機艙在船的尾部)，中機型船和中尾機型船；按船體結構材料，有鋼船、鋁合金船、木船、鋼絲網水泥船、玻璃鋼艇、橡皮艇、混合結構船等。      船舶的主要技術特征有船舶排水量，船舶主尺度、船體系數(shù)、艙容和登記噸位、船體型線圖、船舶總布置圖、船體結構圖、主要技術裝備的規(guī)格等。      根據阿基米德原理，船體水線以下所排開水的重量，即為船舶的浮力，并應等于船舶總重量。船的自重等于空船排水量。船的自重加上裝到船上的各種載荷的重量的總和(載重量)是變化的，即等于船的總重量。      船舶載重量包括貨物、燃油和潤滑油、淡水、食物、人員和行李、備品及供應品等的重量。通常預定的設計載貨量與按預定最大航程計算的油、水、食物等的重量之和，稱為設計載重量。設計載重量時的排水量稱為設計排水量或滿載排水量。      船舶主尺度包括總長、設計水線長度、垂線間長、最大船寬、型寬、型深、滿載(設計)吃水等。鋼船主尺度的度量指量到船殼板內表面的尺寸，稱為型寬和型深，水泥船、木船等則指量到船體外表面的尺寸。      艙容指貨艙、燃油艙、水艙等的體積，它是從容納能力方面表征船舶的裝載能力、續(xù)航能力，它影響船舶的營運能力。登記噸位是歷史上遺留下的用以衡量船舶裝載能力的度量指標，作為買賣船舶、納稅、服務收費的依據之一。登記噸位和載重量分別反映船艙的容納能力和船的承重能力。它們雖互有聯(lián)系，但 屬不同的概念。      船體形線圖是表征船舶主體(包括舷墻和首樓、尾樓)的型表面的形狀和尺寸，是設計和建造船舶的主要圖紙之一。它由三組線圖構成：橫剖線圖、半寬水線圖和縱剖線圖。三者分別由橫剖面、水線面和縱剖面與船體型表面切割而成。      船舶總設計圖是設計和建造船舶的主要圖紙之一，它反映船的建筑特征、外形和尺寸、各種艙室的位置和內部布置、內部梯道的布置、甲板設備的布局?？偛贾脠D由側視圖、各層甲板平面圖和雙層底艙劃分圖組成。      船體結構圖是反映船體各部分的結構情況 ，船體各相關部分的結構既獨立又相互聯(lián)系。船舶主體結構是保證船舶縱向和橫向強度的關鍵，通常把它看成為一個空心粱進行設計，并用船中橫剖面結構圖來反映它的部件尺寸和規(guī)格。      船舶的主要性能有浮性、穩(wěn)性、抗沉性、快速性、耐波性、操縱性和經濟性等。浮性是指船在各種裝載情況下，能浮于水中并保持一定的首、尾吃水和干舷的能力。根據船舶的重力和浮力的平衡條件，船舶的浮性關系到裝載能力和航行的安全。      穩(wěn)性是指船受外力作用離開平衡位置而傾斜，當外力消失后，船能回復到原平衡位置的能力。一般水面船舶的穩(wěn)性主要是指橫傾時的穩(wěn)性。船寬、水線面系數(shù)、干舷、重心高度、水面以上的側面積大小和高度，以及船體開口密封性的好壞等，是影響船舶穩(wěn)性的主要因素。      抗沉性是指船體水下部分如發(fā)生破損，船艙淹水后仍能浮而不沉和不傾覆的能力。中國宋代造船時就首先發(fā)明了用水密隔艙來保證船舶的抗沉性。船舶主體部分的水密分艙的合理性、分艙甲板的干舷值和完整船舶穩(wěn)性的好壞等，是影響抗沉性的主要因素。      快速性是表征船在靜水中直線航行速度，與其所需主機功率之間關系的性能。它是船舶的一項重要技術指標，對船舶使用效果和營運開支影響較大。船舶快速性涉及船舶阻力和船舶推進兩個方面。合理地選擇船舶主尺度、船體系數(shù)(尤其是方形系數(shù)G和棱形系數(shù)G)和線型，是降低船舶阻力的關鍵。      耐波性指船舶在波浪中的搖蕩程度、失速和甲板濺浸(上浪、濺水)程度等。耐波性不僅影響船上乘員的舒適和安全，還影響船舶安全和營運效益等，因而日益受到重視。      船在波浪中的運動有橫搖、縱搖、首尾搖，垂蕩(升沉)、橫蕩和縱蕩六種。幾種運動同時存在時便形成耦合運動，其中影響較大的是橫搖、縱搖和垂蕩。濺浸性主要是由于縱搖和垂蕩所造成的船體與海浪的相對運動，增加干舷特別是首部干舷、加大首部水上部分的外飄 ，是改善船舶濺浸性的有效措施。      船舶的操縱性指船舶能按照駕駛者的操縱保持或改變航速、航向或位置的性能，主要包括航向穩(wěn)定性和回轉性兩個方面，是保證船舶航行中少操舵、保持最短航程、靠離碼頭靈活方便和避讓及時的重要環(huán)節(jié) ，關系到船舶航行安全和營運經濟性。      經濟性是指船舶投資效益的大小。它是促進新船型的開發(fā)研究、改善航運經營管理和造船工業(yè)的發(fā)展的最活躍因素，日益受到人們重視。船舶經濟性 屬船舶工程經濟學研究的內容，它涉及到使用效能、建造經濟性、營運經濟和投資效果等指標。      船舶的發(fā)展首先取決于社會對船舶的需要。第二次世界大戰(zhàn)后迅速增長的大宗貨(原油、礦物谷物)運輸船舶在技術上已相當成熟，需求量一般不會有大的增減。成品包裝貨運輸船、成品油船、化學品船液化氣船、特大件工業(yè)裝備運輸船的需求有增長的趨勢 ，海洋開發(fā)所需的船舶和特種用途的高速船舶將會增加。相應地，對水翼艇、氣墊船、雙體船及小水線面船的研究將會加強。      船舶發(fā)展的第二個因素是經濟效益和社會效益的提高。燃油價格和裝卸費用的高昂，將促使人們從節(jié)能、減員和改進運輸方法(從整個運輸系統(tǒng)角度)等方面去研究新的船舶技術、新的能源利用、新的機型、自動控制方法和新的船型。