船體

船體，也稱船身或船殼。船體的形狀會影響船舶在水中的航行速度和穩定性。船舶按船體的數量可分為單體船、雙體船和三體船。^[1]

形狀[編輯]

單體船[編輯]

單體船（英語：monohull）是一類只有一個船體的船舶，是水上船舶最常見的形式。單體船在水中常吃水較深。^[2]

雙體船[編輯]

雙體船通過一個框架連接兩個船體，穩定性好，在海上可承受較大的風浪，不易翻船。在高速時，兩個較瘦長的船體可以大幅降低船身的阻力。由於跨越了兩個船體，雙體船通常有更多的空間。另外，雙體船吃水淺能夠接近岸邊拋錨。^[3]

最早的雙體船是玻里尼西亞人發明的^[4]。在公元5世紀，印度泰米爾的朱羅王朝就用由雙體船組成的艦隊征服了東南亞地區。1662年，威廉•配第設計了歐洲的第一艘雙體船的草圖，但該船型並未獲得認同^[5]^[6]。1960年代後開始出現不同的高性能雙體船設計，大致可分為：普通雙體船（Basic Catamaran）、小水線面雙體船（Small Water-plane Area Twin Hull, SWATH）、穿浪雙體船（Wave Piercing Catamaran）和複合雙體船等四類。^[7]^[8]^[9]

三體船[編輯]

三體船（trimaran）主要由三個船體組成，其中間為主船體（vaka），尺度約占排水體積的90%，兩側並肩各有一個大小相同的輔助船體（akas）。土著玻里尼西亞人在近4,000年前就建造了第一批三體船（馬來式帆船）。^[1]

設計[編輯]

船體工程師們發明了船體型線圖，以便在圖紙上反應船體形狀^[10]。它由三組線圖構成：橫剖線圖、半寬水線圖和縱剖線圖^[11]。設繪船體型線圖時要考慮船型係數、線型特徵等方面。首先要確定主尺度係數和外形輪廓等初始條件。然後要根據一定的步驟設繪型線圖：1-設繪格子線，2-設繪橫剖面面積曲線，3-設繪主甲板邊線及滿載水線，4-設繪船舶側投影輪廓線，5-設繪折角線及舭部升高線，6-設繪橫剖面線圖，7-設繪水線面線圖，8-設繪縱剖面線圖，9-檢查型線圖是否光順，10-標註尺寸、繪製型值表。型線圖設繪是一個逐步近似的過程。圖上的每一根曲線都不是一次完成的，而是經過幾次，幾十次修改才能完成。^[12]

保養[編輯]

船體可以根據中國船級社提供的《船體檢查保養計劃指南》進行日常保養^[13]。根據美國海軍人事處（英語：Bureau of Naval Personnel）的要求，船體保養技師（英語：Hull maintenance technician）應制定計劃，定期檢查船體，並實施安裝、保養、維修等工作^[14]。

測量[編輯]

船體結構可用於量化以下項目：

專有名詞定義：

船寬（B）：船體的寬度。（例如：BWL 是水線最大船寬）
吃水深度（d）或（T）：船底龍骨至水線（WL）的垂直距離。
乾舷（FB）：深度加上龍骨結構高度減去吃水深度。
水線長（LWL）：自前端水線在剖面中測量至後端水線最遠點的長度。
垂標間距（LBP 或 LPP）：夏季載重水線^[a]從艉柱到越過艏柱（英語：Stem (ship)）的位置的長度。
全長（LOA）：從一端到另一端的極端長度。
型深（D）：從龍骨頂部到側面上層甲板下方的垂直距離^[15]。

專有名詞與船型結合，可導出以下指標：

排水量（Δ）：相當於船體浸沒體積的水重量。
浮心長（LCB）：浸泡體積重心的縱向位置，通常給出從參考點（通常是中央）到靜態浸沒體積的重心的距離。請注意，當船體處於平衡狀態時，船體的重心必須與浮心長對齊。
浮心縱（LCF）：水面積的重心縱向位置，通常表示從參考點（通常是中央）到靜態水面積的中心的距離。可以將其想像為由水面和船體定義的區域。
浮心垂（VCB）：被浸泡體積的重心的垂直位置，通常表示從參考點（如基線）到靜態浸泡體積的中心的距離。
體積（V或∇）：船體排水的水體積。

公式[編輯]

不同船體的差異，可由以下係數表示^[16]。

方形係數(Cb)

排水量（V），與由吃水線處的船體寬度（B）、船體長度（L）乘上吃水高度（d）的體積之比稱為「方形係數（Cb）」。油輪等大型艦船的Cb值較高，而帆船等小型船的Cb較低（像喀琅施塔得號的數值為0.61，但IIA型只有0.3986）。

$Cb={\frac {V}{{L}\times {B}\times {d}}}$

中橫剖面係數(Cm)

船舯水線以下的面積（Am），與外接它的矩形B × d的面積之比稱為「中橫剖面係數」。這定義了船體底部的厚度。

$Cm={\frac {Am}{{B}\times {d}}}$

菱形係數(Cp)

最大橫向面積乘以船體長度（L）所得的排水容積（V）與直柱容積（L × Am）比稱為「菱形係數」。這用於評估底部體積的分佈。低Cp表示較寬的中段和方正的船尾，高Cp表示船尾較突出。若要要求高速，傾向於更高的Cp。此外，以低福祿數行駛的高效排水型船體，往往具有低Cp。

$Cp={\frac {V}{{L}\times {Am}}}$

水線面積係數(Cw)

水線圍成的水線內面積（Aw）與外接矩形的面積（L × B）之比稱為「水線面係數」^[17]。水線面積係數表示水線面的豐滿程度，或水線面面積與相同長寬的矩形之比。較低的Cw值表示船尾較方正；反之，較高的Cw值表示船尾較突出。高Cw提高了穩定性以及在惡劣條件下的抗壓能力。

$Cw={\frac {Aw}{{L}\times {B}}}$

註解[編輯]

^ 這被定義為位於水線上，從龍骨頂部測量的最小型深度的85%處的96%總長度，或者如果更長，則是從艉柱前側到該水線上的舵柄軸線的長度。

參考文獻[編輯]

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^ 泉江三著『日本の戦艦上』グランプリ出版 2001年4月20日初版発行 ISBN 487687221X

[此乃直翻-15] 這被定義為位於水線上，從龍骨頂部測量的最小型深度的85%處的96%總長度，或者如果更長，則是從艉柱前側到該水線上的舵柄軸線的長度。

[try-1] 1.0 ^1.1 船体工程学 (PDF). TryEngineering. [2017-07-17]. ^{[永久失效連結]}

[2] Jim Howard, Charles J. Doane. Handbook of offshore cruising: The Dream and Reality of Modern Ocean Cruising. Sheridan House, Inc. : 280 [2017-07-17]. ISBN 1-57409-093-3. （原始內容存檔於2012-10-22）.

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[17] Rawson, E.C.; Tupper. Basic Ship Theory 1 2nd. Longman. 1976: 12–14. ISBN 0-582-44523-X.

[日本の戦艦_上-18] 泉江三著『日本の戦艦上』グランプリ出版 2001年4月20日初版発行 ISBN 487687221X

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