上海交通大学 船舶与海洋工程导论复习

船舶与海洋工程导论

一、海洋环境

1.海风：

风级：无风、软风、轻风、微风、和风、劲风、强风、疾风、大风、烈风、狂风、暴风、飓风

2.台风：

i.超强台风（SuperTY）：也即16级或以上。

ii.强台风（STY）：也即14-15级。

iii.台风（TY）：也即12-13级。

iv.强热带风暴（STS）：也即风力10-11级。

v.热带风暴（TS）：也即风力8-9级。

vi.热带低压（TD）：也即风力为6-7级。

3.浪成因：

海浪主要指表层海水受外力影响而发生的起伏现象

i.风引起的风浪，

ii.由日月吸引力的改变而产生的潮汐，

iii.由海底火山或地震活动而产生的地震波，

iv.由船的运动而引起的船波等。

4.海浪的分类；浪级：

i.分类:表面张力波、短周期重力波、重力波、长周期重力波、长周期波、潮汐

波

ii.浪级：无浪、微浪、小浪、轻浪、中浪、大浪、巨浪、狂狼、狂涛、怒涛

5.海流：

海流是海洋中的水团在天文、水文、气象等因素或重力作用下沿某一定方向稳定地

流动的现象。

海流在近海岸和接近海底处的表现和在开阔海洋上有很大的差别。世界上大洋表层

的海流环流形式，基本上取决于地球上的大气环流形式，并受海陆分布制约。

6.海流的分类

i.根据起因，由风引起的海流称为风海流或漂流，由温盐分布变化引起的称为热

盐环流，

ii.根据不同受力划分为地转流与惯性流等

iii.根据流动区域划分为陆架流，赤道流，东西边界流等

iv.根据与周围流经海水的温度差异划分为暖流与寒流等

7.潮汐

i.潮汐是海水在太阳、月球起潮力（或引潮力）的作用下形成的一种周期性涨落

运动。起潮力的大小与太阳、月球的质量成正比，而与太阳、月球至地心距离

的三次方成反比。

ii.月球起潮力为太阳的2.25倍。

iii.潮汐周期，涨潮，落潮，潮差。

iv.大洋中潮差不大，近陆海区潮差较大，但受地形的影响，潮差在各处不相同。

二、船舶工程

1.国防安全

i.海洋国土资源的争夺日趋激烈

ii.海上生命线的保护迫在眉睫

iii.我国石油进口量的80%通过马六甲海峡运输，马六甲海峡是我国海上石油生命线

iv.台湾海峡安全局势

v.中日关系

vi.需要一支强大的拥有高科技装备的海上武装力量

2.船舶分类：

i.按用途：民用船舶；军用船舶

a)民用：运输船、工程船、渔业船、工作船和海洋开发船等

b)军用船舶：航空母舰、巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、快艇、核潜艇等

ii.按航行状态：排水型船舶、滑行艇、水翼艇、气垫船和地效应船

iii.按推进动力：非机动船舶、机动船舶

iv.按机舱部位：尾机型船、中机型船、中尾机型船等

v.按船主体数目：单体船、双体船、SWATH

vi.按推进器：螺旋桨型船、喷水推进船、吹气推进船，单桨船、双桨船和多桨船vii.按照船体材料：钢船、铝合金船、木船、钢丝网水泥船、玻璃钢船、橡皮艇和混合结构船

viii.按照主体连续甲板的层数：单甲板船、双甲板船和多甲板船。

3.运输船

i.按功能分类：

a)货船：杂货船、散货船、集装箱船、滚装船、载驳船、液货船（油船，液

化化学品船，液化气体船，冷藏船）

b)客船及客货船

c)驳船

d)渡船

ii.按生产制造分类：

a)主力船型：散货船、集装箱船、油船

b)高附加值船型：液化天然气船、豪华邮轮、集装箱船

4.散货船分类：

i.有单壳和双壳之分。

ii.按照载重量：5 7 10 17

a)方便型(handymax)约5万吨以内；

b)巴拿马型(panamax)约7万吨，船宽限制在32.26m以内；

c)苏伊士型(suezmax)约10万吨；

d)好望角型(capsize)约17万吨以上

5.集装箱的尺寸：遵循ISO标准通常使用8ftx8ftx20ft和8ftx8ftx40ft两种。20ft厂的

箱子简称TEU (twenty equivalent unit)。(10000teu已有)

6.油轮分类

i.按照载重量可分为

a)方便型(handymax)，载重量约5万吨

b)巴拿马型(panamax)，载重量在7万吨

c)阿芙拉型油船（aframac tanker )，载重量在8-10万吨，“运费型船”或“美

国油轮船”

d)苏伊士型(suezsize) ，载重量在10万吨左右

e)大型原油船(Very large crude carrier, VLCC)，载重量在15万吨以上

f)超大型原油船(Ultra large crude carrier,ULCC)，载重量在20万吨以上

ii.按照货物：原油船和成品油船,通常成品油船也可用于化学品，故有时也叫作化学品船，成品油船的吨位小于原油船。

7.LNG船LPG

i.LNG：球冠型(moss type)和薄膜型(membrane)，目前薄膜型是发展趋势。球冠

型通常有5个球冠（后来4个球冠的也已经出现），每个球冠内为球型的压力

容器；薄膜型的LNG的货舱为近似的规则长方形，故空间利用效率更高，为

全冷式，通过低温将天然气液化。

8.工程船：挖泥船、运泥船、布缆船、起重船、

三、船舶主要要素与基本性能

1.主尺度

i.LOA: 总长

ii.LPP: 垂线间长

iii.LWL: 水线长

iv.B: 型宽

v.D: 型深

vi.T: 吃水

vii.F: 干舷

viii.各种系数

2.船舶组成

3.船舶技术性能

i.浮性

a)船舶在一定装载情况下具有漂浮在水面保持平衡位置的能力。

b)船舶的浮态可以用吃水d、横倾角φ、纵倾角θ三个参数表示。

c)船舶在正常情况下，通常应处于正浮状态或者稍有尾倾状态。

ii.稳性

船舶在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜，当外力消失后，能自行恢复到原来

平衡位置的能力

iii.抗沉性

船破损浸水后仍能保持不致于沉没和倾覆的能力。

iv.快速性

船舶在静水中消耗主机一定的功率而能达到较高航速的特性，它是由船舶阻力

与船舶推进两方面综合确定的。

v.耐波性

船舶在风浪中遭受外力扰动而产生各种摇摆运动以及砰击、上浪、失速、飞车

和波浪弯矩等，仍能维持一定航速在水面上安全航行的性能。

a)船的摇荡

（1）横摇----船舶绕纵轴的往复摇动

（2）纵摇----船舶绕横轴的往复摇动

（3）首摇----船舶绕垂直轴的往复摇动

（4）垂荡----船舶沿垂直轴的上下往复运动，又称升沉

（5）横荡----船舶沿横轴的左右往复运动

（6）纵荡----船舶沿纵轴的前后往复运动

b)常用于横摇的减摇装置有：

（1）舭龙骨

（2）减摇水舱

（3）防摇鳍

（4）回转仪减摇装置

vi.操纵性

船舶能保持或改变航向、航速、位置的性能，即船舶按驾驶员的指令要求

改变或保持其运动状态的性能

a)航向稳定性：指船舶能自动保持初始航向的性能，包括动态稳定性和静态

稳定性。

b)回转性：船舶在操舵后绕瞬时回转中心作圆弧运动的性能，即指船舶能灵

敏回转的性能。

c)应舵性“船舶在操舵后最终进入定常回转之前的运动响应特性称为应舵性，

它包括转首性与跟从性。

（1）转首性表示单位舵角引起的首向角变化快慢。平时，船员希望“来

舵”快，就是指转首性好。

（2）跟从性指船舶进入新的稳定运动状态的快慢。直线稳定性好的船，其跟从性一般也好。

四、船舶设备

1.推进器分类

i.螺旋桨：

a)普通螺旋桨、可调螺距螺旋桨、导管螺旋桨、对转螺旋桨、串列螺旋桨等

ii.其他推进器还包括：风帆、明轮、直叶推进器、喷水推进器等

2.船舶主机

为舰船正常航行提供所需的推进动力

主机主要有蒸汽机、汽轮机、柴油机、燃气轮机和核动力装置等五类。

3.船舶辅机

为舰船提供除推进动力以外的各种能量（电能、热能等），以保证船舶航行和生活

需要

4.锚泊设备

i.组成：锚、锚链、锚机、制链器、锚链筒、导链滚轮、锚链管、锚链舱、弃锚

器等

ii.作用：

a)停泊用锚：船舶停泊时抵抗风浪流作用力

b)正常操作用锚：靠岸时控制速度、帮助掉头等

c)应急操作用锚：避免或减小碰撞、搁浅损失等

5.起重设备

i.分类

a)按动力源：电动式和液压式

b)按构造：桥架型和壁架型

c)按运移方式：固定式和行走式

d)按回转能力：全回转型、非全回转型和非回转型

6.船舶下水

i.重力式下水：预先在坡道上涂上润滑剂或放上滚木、钢珠等，利用船舶自身重

力顺着坡道下水

ii.漂浮式下水（船坞下水）：将水注入船坞，船舶依靠浮力浮起。当船坞内外的水面平起时，打开坞门，将船开出船坞。

五、海洋工程

1.海洋资源

i.海洋能源

a)风能

b)波浪能

c)潮汐

d)海流

e)盐差

f)温差

2.海上油气开发

i.世界产油区

a)北海

b)墨西哥湾

c)巴西campos盆地

d)西非

e)中国渤海

f)中国黄海

ii.中国产油区

a)渤海湾

b)东海

c)南海：第二个波斯湾；荔湾3-1大型深海气田

3.海洋权益

i.概念：内水、领海、专属经济区、公海

4.石油公司

i.壳牌（荷兰）、BP（英国）、EXXON MOBIL（美国）、康菲（美国）、雪佛龙（美

国）、道达尔（TOTAL）（法国）、瑞典国家石油公司（STA TOIL）、巴西国家石油

公司（PETROBRAS）

ii.中石油、中石化、中海油

六、海洋平台

1.固定式平台

i.固定式导管架（桩基式）平台（Jacket Platform）

ii.重力式（混凝土式）平台（Concrete Platform）

iii.坐底式平台（Bottom-supported Platform）

iv.自升式平台（Jack-up Platform）

2.浮式平台

i.顺应塔平台（CT）

a)300-600m

ii.张力腿平台（TLP）

a)600-1200

iii.半潜式平台（SEMI）

a)80-3000

iv.单柱式平台（SPAR）

a)550-3000

v.浮式生产储油轮（FPSO）

a)单点系泊系统

（1）塔架式软刚臂系泊系统（Tower Yoke）

（2）单锚腿浮筒系泊系统（SALM Buoy）

（3）悬锚腿浮筒系泊系统（CALM Buoy）

（4）转塔式系泊系统（Turret Mooring System)

1)内转塔式Intermal Turret

2)外转塔式External Turret

3.干井口：

i.顺应式CT

ii.张力腿TLP

iii.SPAR

4.湿井口

i.FPSO

ii.SEMI

iii.SPAR

七、甲板平台的安装技术

1.分类

i.靠岸栖装（TLP,SEMI）

a)直接安装

b)组块安装

ii.海上安装（SPAR,JACKET）

a)分块吊装

b)组块安装

（1）浮吊法

通过起重设备将平台上部组块整体吊起后释放，准确落到平台下部基

座上。

（2）浮托法

使用运输驳船运输上部结构到安装位置，定位对准后，使用驳船的升

降设施，将上部模块的质量缓慢转移到下部结构上。

（3）比较

八、潜水器

1.三类最重要的潜水器

i.载人潜水器（Human occupied vehicle,简称HOV）

ii.有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle-ROV)、

iii.无缆水下机器人（Autonomous underwater vehicle-AUV）

2.一些新型的潜水器

i.混合型潜水器（Hybird Remotely Operated Vehicle-HROV）

ii.无人潜航器（Unmanned Undersea Vehicles-UUV）

3.深潜救生器

4.管道埋设、监测与维修系统

i.挖沟机

ii.浅海海底电缆埋设系统

iii.海底管道爬行器

iv.水下干式仓