定義
1、船長L(m):系指船舶靜浮於水面時,其剛性水密船體位於設計水線以下部分的總長,不包括設計水線處及以下的附體。
2、船舶由龍骨線起量至最小型深85%處水線總長的96%,或是該水線上從首柱到舵桿軸線之間的長度,取其大者。
3、船長L(m):系指沿船舶最小型深的85%處水線,由艏柱前緣量至舵桿中心線的長度,但不得小於該水線長;對掛槳(機)船、無舵船或舵在舷外船按該水線長的100%計取;非金屬船舶包括船殼板的厚度;對無船舶圖紙資料的現有船,其船長可按上甲板長度的90%計算。
4、一般船舶的船長指船舶的總長;漁業船舶的船長指自龍骨上緣量至最小型深85%處水線總長的96%或該水線從艏柱前緣量至舵桿中心線的長度,取大者,船舶設計為傾斜龍骨時,其計量長度的水線應和設計水線平行。
5、沿夏季設計載重線,由艏柱前緣量至舵柱後緣的長度;對無舵柱的船舶,由艏柱前緣量至舵桿中心的長度,但均不得小於設計夏季載重線總長的96%,且不必大於97%。該船長主要用於船級社規範計算及有關國際公約。船長又稱垂線間長。
6、氣墊船在無氣墊時,包括上層建築在內的船體型表面最前端與最後端之間的水平距離。
簡介
船舶主尺度分為船的總長、垂線間長和設計水線長三種,見圖1。
(1)總長L:船舶首端至尾端的最大水平距離。
(2)垂線間長L :又稱兩柱間長,是指船舶首垂線與尾垂線間的水平距離。所謂首垂線是指通過首柱前緣與設計水線交點所作的垂線,尾垂線是指通過尾柱後緣(無尾柱船舶則為舵桿中心線)與設計水線交點所作的垂線。
(3)設計水線長L:設計水線與首尾輪廓線交點之間的水平距離。
在一般情況下船長泛指設計水線長或垂線間長,用符號L表示。
船長的測量
在水平船台上用線錘及捲尺測量船體總長
在船尾端吊線錘,在船台中心線上得A',在船首端吊線錘,在船台中心線上得B';C、D為船台船長劃線的尾止點和首止點。分別測量A'、B'和C、D的距離,得A'C和B'D(見圖2)。
若A'、B'兩點在CD之內,則船體總長Loa為
Loa=CD-(A'C+B'D)-(δ1+δ2)
式中CD為理論船體總長;δ1為首舷牆鋼板厚度;δ2為尾封板鋼板厚度。
若A'、B'兩點在CD外,則Loa為
Loa=CD+(A'C+B'D)-(δ1+δ2)
若A'、B'有一點在CD外,一點在CD內,則Loa為
Loa=CD±(A'C-B'D)-(δ1+δ2)
上式中,A'點在CD內為減,A'點在CD外為加。
用雷射經緯儀測量
在水平船台中心線上,超出主船體尾點和首端點位置線一定距離,分別取點O與O'。通過O、O'兩點分別作船台中心線的垂線。將雷射經緯儀分別置於該垂線上,對中、整平,發射雷射束,使視準軸對準該垂線。在主船體首尾端點處焊一扁鋼,垂直方向調整望遠鏡,使光束射在該扁鋼上(見圖2)。分別測量扁鋼上的光點到船尾、首端點的距離l1、l2,則船體總長為
Loa=OO'-(l1+l2)-(δ1+δ2)
傾斜船台上船體總長的測量
在傾斜船台上,用線錘法度量的長度測算船體總長,還應考慮船首尾端高度差與船台坡度(圖3)。實際船體總長為
Loa=A”B”-(δ1+δ2)=A’B’+(BD-AC)tanα-(δ1+δ2)
式中BD-AC為船首尾高度差。
船長對阻力的影響
在保持排水量不變時,改變船長必然引起L/B及L/▽1/3的變化,當排水量一定時,選用較大的船長L,則B,d,Cb必然要作適當的減小及L/B,L/▽1/3隨之增加。隨著L/B或L/▽1/3乃的增加,船體變得瘦長,船體型線的縱向曲率變小,船體興波區域的型線變得平直,興波作用趨於和緩,波高變低,興波作用所消耗的能量減少,所以興波阻力隨著變小。同時由於船長增加以後,尾部型線變平順減少了旋渦的產生,從而降低了旋渦阻力。剩餘阻力等於興波阻力與旋渦阻力之和,所以剩餘阻力隨船長的增加而減少。
與此相反,摩擦阻力卻隨船長的增加而增大。這是因為,摩擦阻力與船的濕表面面積成正比,在排水量不變時,隨船長L的增加,Ω隨√L增加,雖然船長增加時雷諾數也增加而使得摩擦阻力係數稍有下降,但下降很小,抵消不了Ω的增加。所以當船長增加時,摩擦阻力隨著加大。
由於不同航速時,摩擦阻力和剩餘阻力占總阻力的比例是不同的,所以船長對阻力的影響隨船速不同而不同。對低速船(通常Fn0.3的船)因剩餘阻力占總阻力的比例很大,所以總阻力隨船長的增加而減少,較長的船長可獲得較低的剩餘阻力,其最低阻力船長較長,如圖4(a)所示。基於上述原因,通常低速船都設計得短而肥,而高速船設計得較為瘦長。
對中高速船(Fn不十分低的運輸船),在排水量不變的情況下,隨著船長的變化,對應一定航速可以得到總阻力最低的船Lopt,同時也可找到使總阻力開始顯著增加的最短船長(稱臨界船長)。
由於增大船長,船體鋼料重量將顯著增加,從而引起船的造價及與造價相關的營運開支增加,對經濟性不利。因此民用運輸船從營運經濟角度出發,常選用阻力稍有增加的較短船長,稱其為經濟船長Le。不言而喻,船長不能縮小到總阻力開始顯著增加的臨界船長,否則為保證航速將使主機功率增加,耗油量及燃料開支增加,對經濟性也是不利的。
經濟船長通常受到各方面因素的影響,包括不同國家在不同時期的船舶造價、燃料價格、運費、船體型線研究、船舶動力裝置的發展等。從國外造船的發展過程看,在1973年石油危機前,運輸船設計時,Le比Lopt小得較多,以使造價大幅度下降,平時耗油量及燃料費用有所增加,但總的經濟性還是有利的。自石油危機以後,船價的影響沒有油價上漲的影響大,因此減少阻力,降低燃油消耗量就成了主要矛盾,Le又有加大趨勢。
使用條件及建造條件對船長的限制
確定設計船的長度,首先必須調查該船預定航線上碼頭、船閘及航道具體條件,因為船長往往要受到這些具體條件的限制。對於進入運河或內河的船舶,要考慮航道最小曲率半徑對船長的限制,如進入長江口和黃浦江航道的船舶,其總長不能超過200m。航道上如設船閘,船進入船閘後,船閘兩端應有富裕長度,對船舶最大長度有限制,如巴拿馬運河船閘長295m,限制通航船舶最大長度不能超過274.32m(客船、貨櫃船船長允許289.56m)。
確定船長時應考慮與航線各港的碼頭的泊位長度相適應。為方便系纜及節省靠泊費,一般不希望船長大於泊位長度。為此,有的船東在設計任務書中往往對船長提出限制。
其次,從建造角度來說,應考慮船塢及船台對船長的限制。船進塢後首尾應留操作間隙;當船體建造採用整體式縱向下水時,選定的船長應保證尾部的裝配及焊接工作。
總布置對船長的要求
船長應滿足艙容和甲板面積的要求,滿足布置要求的船長可以作為設計船船長的下限值。對客船和推拖船等布置地位型船舶在選取船長時,往往參照相近型船繪出布置草圖,以確定設計船滿足布置要求的最小船長的數值。
船長對操縱性、耐波性、抗沉性的影響
船長增加對船的迴轉性不利,因此對迴轉性要求高的船舶,應儘量使其船長短些。從航向穩定性角度來說,則與迴轉性相反,適當增加船長則容易保持航向。
船長主要影響船的縱搖和升沉,增大船長可以使縱搖減輕。當船長大於海上常見波長的1.3倍時縱搖幅值及加速度將不會很大;且增加船長後,L/▽1/3增加,在海上也較易保持航速。因此增大船長對耐波性有利。
增加船長對改善抗沉性有利,包括可浸長度增加和海損時穩性損失相對下降。
船長對重量及造價的影響
一般地說,增加船長將使船體鋼料及舾裝設備的重量增加,船的造價就要增加。船長對重量影響最大,其次是船寬,再次是型深,對吃水及方形係數的影響較小。因此,從造價方面考慮,應儘可能減少船長,這可獲得造價上較大收益。但也應注意船長過短,可能使經濟性不利。當船價的影響沒有油價上漲影響大時,船長過短使阻力和主機功率增大,引起燃料費用大幅度增加,經濟性可能不利。
船長應滿足浮力要求
任何船舶均應滿足浮力與重力平衡的條件,選擇船長時,應滿足浮性方程式。
從以上論述中可知,選擇船長時要考慮多方面因素,解決的矛盾很多,但對具體船舶來說,必有起主導作用的主要矛盾,這個主要矛盾對船長起著決定性作用。在選擇設計船船長時,應該針對具體情況及使用特點,找出影響船長的主要矛盾。例如港作推拖輪的主要任務是在港區內及錨地拖帶頂推其他船舶,要求操縱靈活,迴轉性能好,故設計時通常取滿足布置要求的最小船長。客船的載客艙室、生活艙室多,總布置是影響船長的主要因素,船長通常是按各類等級旅客艙室及公共性艙室的布置確定的。貨櫃船在滿足總載箱量布置要求的前提下,力求選取的船長對快速性有利。對大型油船,保證貨油艙艙容及專用壓載水艙艙容所需船長,力求取經濟船長,對提高經濟性有利。