世界水运发展3船舶技术发展史.ppt

船舶技术发展 船舶概述船体建造技术船舶动力装置船舶通信与导航设备船舶操纵系统世界名船 船舶概述 运输船舶渔业船舶军事舰船其他船舶 运输船舶 用于水路运输人员和物品的船舶 称之为运输船舶 主要分为客船 滚装船 干货船 液货船四种类型 客船滚装船干货船液货船 客船 客船主要用于运载旅客及随身行李和邮件 根据 国际海上人命安全公约 凡载客12人以上的船舶即为客船 客船多为定期定线航行 固又称为班轮或邮轮 客船的特点是具有多层甲板的上层建筑 设有完善的餐厅 卫生和娱乐设施 令配有足够的救生设备 消防设备和通信设 有些客船还设置减摇装置以改善航行环境 客船的航速较高 一般为16 20节 大型高速客船可达24节左右 1 海洋客船2 旅游船3 汽车客船和滚装客货船4 内河客船5 小型高速客船 灵便型穿梭客船 滚装船 滚装船又称 开上开下 船 或称 滚上滚下 船 它是利用运货车辆来载运货物的专用船舶 用牵引车牵引载有箱货或其他件货的半挂车或轮式托盘直接进出货舱装卸的运输船舶 滚装船是在汽车轮渡的基础上发展演变而来的 二战后 英国曾用退役的登陆艇开辟一条通往德国汉堡的定期航线 装载货物的车辆可直接登上陆岸 尽管用登陆艇运输经济性差 没有推广价值 但是 这却是在交通运输史上具有划时代意义的事件 因为由此在海洋运输方式中开创了新的形式 滚装运输 世界上第一艘滚装船 彗星 号 是美国于1958年建造的 直到1966年 丹麦才建成了北欧第一艘滚装船 苏墨赛特 号 由于北欧地区海岸的潮差较小 公路运输网稠密 利用滚装船可构成海上运输和公路运输的集成运输系统 所以滚装船在北欧迅速发展 自1958年美国建造第一艘滚装船后 在北欧发展应用较多 世界海运发达国家也在使用 20世纪末约占全世界滚装船运输总量的一半 滚装船在中国的海上航线应用也很多 在烟台 大连 海口 湛江等轮渡口岸都有广泛的应用 干货船 又称普通货船 是以运载干燥货物为主 也可装运桶装液货的货船 它是最常见的货船 专门用来装运成包 成扎 成箱的干货 所以 它叫干货船 根据所装货物及船舶结构 设备不同 可分为 杂货船 干散货船 冷藏船 多用途船 木材船 集装箱船 滚装船 载驳船 重大件运输船等多种 杂货船 液货船 是指专门运载液态货物的船舶 是载运散装液态货物的运输船舶 最先出现的液货船是油船 用来运输原油 现在 液货船种类越来越多 按照运载货物的不同 液货船分为三类 油船 液化气船 液体化学气船 二战后 最戏剧化的变化是油轮改成不同用途的液货船 过去油轮专载石油 今天 差不多每一种流质或半流质的货物 如橙汁 牛羊油脂 糖蜜 植物油 清洁剂 以及其他许多类似的产品 都用特种油轮载运 超大型油船 半冷半压式液化气船 渔业船舶 系指从事渔业生产的船舶 以及属于水产系统为渔业生产服务的船舶 包括捕捞船 养殖船 水产运销船 冷藏加工船 油船 供应船 渔业指导船 科研调查船 教学实习船 渔港工程船 拖轮 交通船 驳船 渔政船和渔监船 捕捞渔船渔业辅助船 捕捞渔船 拖网渔船 可分单拖和双拖 底拖和中层拖 近海拖和远洋拖 舷拖和尾拖等 围网渔船 可分单船和双船围网渔船 流网渔船 亦称流刺网 延绳钓渔船 延绳钓是由几公里长的干绳接上很多带有钓钩的支绳组成 竿钓渔船 可分近海 40 100总吨 和远洋 200 500总吨 渔船 捕鲸船 稳性好 船速快 一般不小于16kn 渔业辅助船 是指从事除捕捞作业外与渔业生产有关工作的船舶 包括养殖船 水产运输船 冷藏加工船 加油船 供应船 渔业指导船 科研调查船 教学实习船 渔港工程船 拖船 交通船 驳船 渔政船和渔监船等 军事舰船 是指在海上执行战斗任务的船舶 水面舰艇潜艇 水面舰艇 1 航空母舰2 战列舰3 巡洋舰4 驱逐舰5 护卫舰6 登陆舰 潜艇 1 攻击型潜艇2 弹道导弹核潜艇3 巡航导弹潜艇 其他船舶 海洋调查船海难救助船破冰船航天测量船消防船 船体建造技术 古代造船技术独木舟 筏与木板船秦汉时期成熟的造船技术魏晋南北朝时期的江南造船业隋唐时期的造船业元代造船明代造船蒸汽动力铁壳船 现代造船技术整体制造模式分段制造模式分道制造模式集成制造模式 独木舟 筏与木板船 早在新石器时代 约8000 4000年前 独木舟和筏在我国已开始广泛使用 最初出现的浮具是用多根木材或竹材捆绑成德木筏或竹筏 以及用石锛 石斧在一面烧烤后的巨大木材上刳成凹形而制成的独木舟 远古人类就知道将树干 竹竿 芦苇等捆扎成筏 或用兽皮做成皮筏 在水上漂行 筏较独木舟吃水浅 航行平稳 而且取材方便 制造简易 在中国东南山区溪流中 使用竹筏作为交通工具迄今仍然相当普遍 木板船 青铜器时代 是造船史上一次划时代的飞跃 从此 造船摆脱了原木整树的束缚 用加工后的木料 可造出比独木舟容量增大数倍的舟船 秦汉时期成熟的造船技术 秦汉时期 我国造船业的发展出现了第一个高峰 据古书记载 秦始皇曾派大将率领用楼船组成的舰队攻打楚国 统一中国后 他又几次大规模巡行 乘船在内河游弋或到海上航行 在汉代 我国航海 造船技术有了很大发展 就造船而言 最为著名的便是楼船 以楼船为主力的水师已经十分强大 舰队中配备有各种作战舰只 有在舰队最前列的冲锋船 先登 有用来冲击敌船的狭长战船 蒙冲 有快如奔马的快船 赤马 还有上下都用双层板的重武装船 槛 当然 楼船是最重要的船舰 是水师的主力 楼船是汉朝有名的船型 它的建造和发展也是造船技术高超的标志 我国汉代采用了横隔舱结构 这就是用横梁和隔舱板形成的分隔舱结构造船技术 隔舱板与船壳板紧密钉合 缝隙处以桐油灰密封 船体被加固 增加了船舶的坚固性和行驶的安全性 采用这样的结构 航行时即使有一两个船舱受到破坏进了水 水也不会流入其他船舱 船也不会马上沉没 而对进水的船舱 可以抓紧时间抽水 堵漏 并不影响继续航行 横隔舱的造船结构是我国造船技术的重大发明之一 后世造船 船体无论如何分舱 但都沿用了中国古代造船借分舱抗沉和加固横向强度的设计原理 魏晋南北朝时期的江南造船业 魏晋南北朝时 由于政局动荡 对社会经济的发展造成了很大影响 总体来说 该时期的航海事业处于相对徘徊阶段 但在某些时期与某些地区仍有重大突破 如三国时的东吴 有很多技术高超 熟练的造船工匠 航海船队相当庞大 航海范围也相当广阔 具有代表性的有孙权曾经组织的大规模船队达到夷洲 今台湾 隋唐时期的造船业 进入隋唐宋时期 我国造船业的发展出现了第二个高峰 隋朝虽然不长 但造船业很发达 甚至建造了特大型龙舟 隋朝大龙舟采用榫接结合铁钉钉联方法 比用木钉 竹钉联结要坚固得多 在宋代 很多地方设立了造船场 造船坊 在东南沿海的广州 泉州 温州以及杭州等地 都设有制造海船的重要基地 不但有官方造船场 也有民间造船场 宋代的造船 修船已经开始使用船坞 并创造运用了滑道下水的方法 唐宋时期造船业的特点 主要表现在以下两个方面 1 船体不断增大 结构更加合理 唐朝内河船中 长20余丈 载六七百人已屡见不鲜 有的仅水手就达数百人之多 有的大海船载重数万石 2 造船工艺越发先进 唐朝舟船已采用了先进的钉接榫合连接工艺 使船的强度大大提高 宋朝造船 修船已开始使用船坞 这比欧洲早了500年 宋代工匠还能根据船的性能和用途 先制造出模型 并进而依据画出来的船图 再进行施工 欧洲在16世纪才出现简单的船图 落后中国300 400年 宋朝还继承并发展了南朝的车船制造工艺 绝句 杜甫 两个黄鹂鸣翠柳一行白鹭上青天窗含西岭千秋雪门泊东吴万里船 早发白帝城 李白 朝辞白帝彩云间千里江陵一日还两岸猿声啼不住轻舟已过万重山 望天门山 李白 天门中断楚江开碧水东流至此回两岸青山相对出孤帆一片日边来 赠汪伦 李白 李白乘舟将欲行忽闻岸上踏歌声桃花潭水深千尺不及汪伦送我情 元代造船 元代建造了大量船只 其数量 质量远远超过前代 元代的四桅远洋海船在南洋 印度洋一带居于航海船舶的首位 载重量约为300吨 它为明代建造五桅战船 六桅座船 七桅粮船 八桅宝船创造了十分有利的条件 明代造船 明朝时期 我国造船业达到了第三个高峰 明朝造船场分布之广 规模之大 配套之全 在历史上是空前的 达到了我国古代造船史上的最高水平 主要造船场有南京龙江船场 淮南清江船场 山东北清河船场等 它们的规模都很大 正是有了这样雄厚的造船业基础 才促成了郑和七下西洋的远航壮举 蒸汽动力铁壳船 1772 英国人第一次使用金属制造船身 开创了铁壳船的制造时代 美国人富尔顿偶然认识了瓦特 开始试制以蒸汽为动力的轮船 1807年8月17日 是世界造船史上的一个光辉灿烂的日子 在美国纽约港 世界上第一艘轮船试航 这艘命名为 克莱蒙特号 的轮船长38 1米 宽7 87米 船的动力是由72马力的瓦特蒸汽机带动车轮拨水 8月17日 载有40名乘客的 克莱蒙特号 从纽约出发 沿着哈德逊河逆水而上 31小时后 驶进240公里以外的奥尔巴尼港 平均时速7 74公里 从此揭开了轮船时代的帷幕 本次试航的成功 轰动了全球 为世界造船业开辟了一个新纪元 此后它在哈德逊河上定期航行 成为世界上第一艘蒸汽轮船 后来 铁壳船得到不断改进和发展 具有了许多木质材料做船体所不具备的优点 渐渐取代了木质船 再后来 钢壳船又渐渐取代了铁壳船 1890年 钢材做船壳的船已全部代替了铁壳船 而且这些船大都担负着远洋航行的任务 船舶动力装置 一 船舶动力装置的定义及构成船舶动力装置是为保证船舶正常营运而设置的动力设备 是为船舶提供各种能量和使用这些能量 以保证船舶正常航行 人员正常生活 完成各种作业 船舶动力装置是各种能量的产生 传递 消耗的全部机械 设备与系统的有机结合体 可以提供诸如电力 照明 蒸汽 冷藏 取暖 通风等能量 它是船舶的一个重要组成部分 船舶动力装置包括三个主要部分 主动力装置 辅助动力装置 其他辅机和设备 主动力装置 主动力装置 又称推进装置 是为船舶提供推进动力 保证船舶以一定速度的各种机械设备 包括主机及其附属设备 是全船的心脏 主动力装置包括主机 传动设备 轴系 推进器等 当启动主机 即可驱动传动设备和轴系 使推进器工作 当推进器 通常是螺旋桨 在水中旋转时就能使船舶前进或后退 主动力装置以主机类型命名 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 现代运输船舶的主机以柴油机为主 在数量上占绝对优势 蒸汽机曾经在船舶发展史上起过重要作用 但目前几乎全被淘汰 汽轮机在大功率船上长期占有优势 但也日益为柴油机所取代 燃气轮机和核动力装置仅为少数船舶所试用 尚未得到推广 辅助动力装置 辅助动力装置是用于提供除推进装置以外的各种能量 供船舶航行 作业和生活需要的装置 包括为全船提供电力 照明和其他动力的装置 包括 发电机组 供应全船所需的电能 主要有发电设备以及为它们服务的管系和设备 发电机组是船上最重要的辅助动力装置 辅锅炉装置 该装置产生的蒸汽供应全船的加热 取暖等所需热能 主要有辅锅炉或余热锅炉 以及为它们服务的管系和设备 压缩空气系统 供应全船所需的压缩空气 以满足作业 启动及船舶用气等需要 包括空气压缩机 空气瓶 管系及其他设备 其他辅机和设备 随着运输船舶性能上的不断完善 船上的辅机和设备也日趋复杂 最基本的有 船舶甲板机械 有舵机 锚机 起货机等辅助机械 这些机械在蒸汽机船上用蒸汽作为动力 在柴油机船上先是采用电动 现多数已改用液压驱动 各种管路系统 有为全船供应海水和淡水的供水系统 为调节船舶压载用的压载水系统 为排除舱底积水用的舱底水排出系统 为全船提供压缩空气用的压缩空气系统 为灭火用的消防系统等等 这些系统所采用的设备如泵和压缩机等绝大部分是电动的 并能自动控制 机舱自动化设备 用于保证实现动力装置远距离操纵与集中控制 以改善工作条件 提高工作效率 机舱自动化设备包括有自动控制与调节系统 自动操纵系统 集中监测系统 全船系统 用于保证船舶生命力和安全 为船员和旅客生活服务的取暖 空调 通风 冷藏等系统 这些系统一般都自动调节和控制 二 船舶动力装置发展历程1 人力推进阶段2 借用风力阶段3 机械力的使用1 蒸汽机2 汽轮机3 柴油机4 燃气轮机5 核动力6 船舶综合电力推进系统 船舶通信与导航设备 一 船舶通信设备确保船舶在任何时候都能与外界联系 不仅是海上航行和生产所必需的 而且与人命和财产安全息息相关 船舶通信包括外部通信和内部通信两个方面 前者包括视觉和声响通信 无线电通信等手段 后者主要使用有线通信手段 1 视觉和声响通信设备2 船舶无线电通信设备3 船舶内部通信和信号系统4 船舶卫星通信系统 1 视觉和声响通信设备国际海事组织IMO明确要求 负责航行值班的驾驶员应能用视觉通信发出和接收信号 具备用莫尔斯灯收发信息的能力及使用国际信号规则的能力 1 手旗2 信号旗3 灯光通信设备4 声号通信法5 强力扬声器喊话通信法 2 船舶无线电通信设备无线电通信时整个水运行业的重要组成部分 它的基本任务是以保证船舶航行安全通信为中心 负责海难救助 运输生产指挥及国际 国内船舶公众通信业务 船舶无线电通信始于1899年 20世纪初已有不少船舶装备了简单的无线电通信设备 采用狭窄频段 用人工莫尔斯电报进行通信 1976年 美国先后发射了3颗海事通信卫星 从此船舶无线电通信跨入了采用微波频段和卫星通信技术的新时期 船舶无线电通信由船舶电台和海岸电台实现 许多国家除在各类港口附近设置各种中小型海岸电台外 还在适当地点设置一个或数个大型海岸电台 配有大功率发信机 高灵敏度接信机 有线或无线转接设备以及庞大的天线群等 以便与航行在各海区的船舶通信 3 船舶内部通信和信号系统在工作部位 舱室 安装船内通信和信号系统 对完成上级下达使命 提高航行和驾驶的准确性及提高船舶生命力方面起着重要的作用 4 船舶卫星通信系统现在卫星通信已用于船舶 在陆地和船舶上都装有卫星通信终端 二 船舶定位与导航设备就航海而言 导航的内容是为正确引导舰船按预定航线 安全 经济地航行至目的地 并用各种方法和手段随时确定自船位置 简单地说 导航就是安全航行和确定位置 为达到这两个目的所需的各类仪器 被统称为定位导航设备或航海仪器 1 罗经2 雷达3 无线电导航系统4 导航卫星定位5 声纳 1 罗经罗经被用以确定航向和观测物标方位 也是用于航迹推算的主要仪器 罗经有磁罗经和陀螺罗经 一般海船同时装这两种罗经 前者结构简单 后者使用方便 准确 1 磁罗经这是利用自由支持的磁针 在地磁作用下稳定指北的特性而制成的罗经 磁罗经由中国的司南 指南针逐步发展而成 指南针是初级阶段的磁罗经 是中国古代四大发明之一 用于航海的指南针又称罗盘 2 陀螺罗经是利用陀螺仪的两个基本特性 定轴性和进动性 结合地球自转矢量和重力矢量 借助控制设备和阻尼设备而制成 可以提供指北基准的一种指向仪器 由于陀螺罗经不依赖地磁场定位 地磁干扰较少 能在钢质船舶上精确工作 较磁罗经有很大优越性 目前陀螺罗经已在船舶上普遍使用 被公认为是一种重要的指向航海仪器 2 雷达雷达是利用天线电波反射原理来测定目标距离和方位的仪器 装在船上用于航行避让 船舶定位 狭窄水道引航的雷达 亦称船用雷达 当能见度不足时 航海雷达为航海人员提供了必需的观察手段 1935年 法国邮船 诺曼底 号最先安装航海雷达 但其天线不能旋转用以探测前方冰山 3 无线电导航系统它是20世纪初发展起来的 在船上应用的无线电导航系统 简称测向仪 它是通过测定岸上无线电台的方向 来求得一条无线电方位位置线 如果同时测得两个或两个以上的无线电方位 求得两条或两条以上的无线电方位位置线 根据他们的交点就可以确定观测时刻的船舶位置 在海上 无线电测向仪也可用来接收遇难船舶发出的无线电信号 以确定其方位 目前 无线电测向仪在船舶导航中仍是测定辐射体方向的唯一工具 4 导航卫星定位利用导航卫星和地球站 船舶卫星导航接收机组成的卫星导航系统定位 1 GPS卫星导航系统2 GLONASS卫星导航系统3 GNSS卫星导航系统4 北斗一号 5 声纳声纳就是利用水中声波对水下目标进行探测 定位和通信的电子设备 是水声学中应用最广泛 最重要的一种装置 SONAR是SoundNavigationandRanging 声音导航测距 的缩写 声纳技术至今已有100多年的历史 在第一次世界大战时被应用到战场上 用来侦测潜藏在水底的潜艇 目前 声纳技术仍是各国海军进行水下监视的主要技术 船舶操纵系统 控制船舶在水中运动形态的系统统称为船舶操纵系统 一 古代船舶操纵系统1 辑和棹2 橹3 船尾舵4 风帆 二 现代船舶操纵系统1 螺旋桨2 舵3 锚