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答“风帆战舰型深型宽最大吃水等尺寸的问题”

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接@傲神州同学“风帆战舰型深型宽最大吃水等尺寸的问题”:
“最近看了个资料说
风帆木船型深最大一般不超过型宽的3/4,而吃水最大不超过型深的3/4。高于这个数据会造成船只的稳定性欠佳。。。
然后我看了下胜利号的数据。按上面的数据换算胜利号型深12.5米左右,吃水8米8。。这剩余的尺寸怎么也放不下3层炮甲板啊。。。”
答:
型深是指干舷(freeboard——水线以上第一层连续甲板的位置)对应的那层甲板的横梁的中点到龙骨上缘的距离。是一个现代的概念,在风帆时代,对应的概念是底舱深度(hold depth),是最下层炮甲板的横梁中点到龙骨的距离。
而按照风帆时代的习惯,底舱深度是型宽——最下层甲板最大宽度的一半,但是很多大型战舰上其底舱深度都略低于这个标准。
而吃水是按照设计指标,要求下层甲板炮门的下缘要高于水面1.2~1.6米,即干舷高度要半米以上,这样算来吃水相当于底舱深度减去1米左右。
胜利号最下层炮甲板长186英尺,合56.69米;型宽50英尺,合15米(型宽是不包括船壳板厚度在内的,加上船壳板是“最大宽度”,厚出近1米。)

如图为一个负责任的电脑3D绘图,是胜利号舯部与后甲板交界处的剖面,属于舰体“平行中体”——宽度维持最大宽度不变的那一小部分船体。
一共三层炮甲板,炮甲板下面还有一层最下甲板(orlop)。可以看出四层甲板都略呈中间拱形,两舷略低——这样水就会流到两舷排出;后座的大炮也容易复位;更重要的是重心更集中、更低,船体更加稳定。所以底舱深度必须从下层炮甲板横梁的中点量到龙骨上缘,如图中容易辨识。
图中舷侧可以看出对应三层炮甲板位置,漆成黑色的三条舷外腰板(wale),是加厚的船壳板,最下一条主腰板的下缘对应满载时的吃水线。
这样看来算来,底舱深度7米多,每层甲板之间的高度在1.8~2米不等,越向上,甲板间高度越大。
当然上面这个图也存在讹误的,明显的错误有两个:
1. 舷侧可见一条条漆成黑色的舷梯,下面的那些条比较宽,是供舰队司令登舰用的,可是这些宽的舷梯应该延伸到中层炮甲板,因为舰队司令登舰口开在中层甲板——因为下层甲板是水手住舱,这么粗鄙的地方海军将官不能涉足;而上甲板对于年界五旬的人又太高,显得太不尊重,虽然舰队司令座舱在这一层。所以舰队司令从宽的舷梯登舰,旁边会有海军侍应生(boy)侍立,这些小屁孩从上到下沿舷梯侍立,一起抓着一根绳子,充作军官登舰的人肉扶手。
2. 主桅杆的眼板(channel)位置不对,应该在上层炮甲板两侧,而不是在舯部过道(gangway)甲板的两侧。

如图所示。


1楼2014-07-25 14:25回复
    眼板位置没错,老衲想成3级舰了。。。


    2楼2014-07-25 14:29
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      吃水越深露天甲板越高呀,很简单呀,比如胜利号的下层甲板距离水面一米,而护卫艇(sloop of war)炮甲板距离水面半米左右。当然,这也是因为宽度更大,排水的体积更大。露天甲板不能过高,会令重心过高。护卫艇之所以不能搞成1.6米的干舷,就是因为会横摇幅度过大,周期过长不易回复,都不一定会翻——总之根基太浅。
      设计师是这样设计的:
      首先知道海军部下达的下层炮门下缘到水面的距离参数、炮甲板备炮数量,炮间距的参数。
      这样计算出长度,宽度一般是长度的1/4,底舱深度一般是宽度的1/2。
      然后根据一般经验比例,估计出排水量——就是把船体的尺寸套用到一个经验公式里。当然这个公式计算的是船体本身重量,然后按照经验,把桅桁帆索、武备、消耗品、人员算进去。
      然后是设计时最重要的一步,这决定了船体的稳定性、吃水深度、快速性、适航性等问题——就是横剖面的线型。
      当时没有流体力学,设计师只知道个大概原则:
      水下线型丰满,用术语说就是舭部升高(deadrise)平缓——从龙骨到竖立的船帮之间过渡平缓,吃水就浅,炮门距离水面高;水下部分宽大,稳定性也好,横摇幅度小,回复快;但是船体浸水面积大,阻力大,航速慢;船体太肥硕,水流不能流畅的流到舵叶表面,舵响应缓慢,操纵性不好。而且这样肥硕的船体在高海况下的适航性不好,因为大风大浪之下其横摇太快,晃得人晕。
      反之,水下线型瘦削,吃水深,要保证炮门高度,底舱深度就要大些,这一方面补偿了底舱空间由于水下部分尖瘦而造成的不足,但因为下层炮甲板相对于龙骨而言,高度太高,却也导致重心升高;同时这样的水下线型也使横倾加大,横摇慢而不易恢复。不过这样的水下线型使的浸水面积小,航速快;水流能流畅地来到舵叶,舵响应迅速,操纵性好。在高海况下,比较慢的横摇让人不容易晕船,但也增大了倾覆的危险。
      这样,经验丰富的设计师选好了横截面形状——当然是船体舯部最大宽度的那副肋骨的形状。就可以按照一定的几何经验公式,用作图的方法把艏艉部其它横截面——即肋骨的形状推演出来。于是船体的形状就设计好了,然后依据设计出的形状和排水量就可以计算出水线位置,与规定炮门高度比较,没有太大的出入就可以绘出三视图,并把三视图打上坐标,准备出一系列坐标数据的表格,再附上各个木料的尺寸,就可以拿去放样制作肋骨和龙骨了。


      3楼2014-07-25 17:07
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        这样看来,50门炮(主炮:26门24磅炮)的四级舰,综合打分不如38门炮(主炮:28门18磅)的五级舰就不足为奇了。50门炮四级舰下层炮门低;重心高,横倾、横摇、侧飘大,适航性与操纵性差。是个鸡肋。


        4楼2014-07-25 17:23
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          6级舰

          四级舰

          稍大些,带后甲板的4级舰

          3级舰

          基本上变成三层甲板的2级舰,但后甲板上没炮。

          一级舰


          5楼2014-07-25 17:34
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            IP属地:四川6楼2014-07-25 22:53
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              看了你的回复感觉我还是没说清楚。
              风帆时代规定的底舱深度,是龙骨到最下面一层炮甲板的距离——
              1. 不论这层炮甲板下面还有没有其它甲板
              2. 不论这层炮甲板有没有炮,只要历史上它曾经有炮,就算炮甲板。
              1是针对战列舰,它们的最下层炮甲板下面有储藏各种物资的最下甲板。
              2是针对巡航舰,它们有两层炮甲板,在十八世纪早期,下层甲板的首位部也开炮门,但后来取消了,战舰就成了单层炮门,但习惯上下面一层甲板才叫“炮甲板”(gun deck),底舱深从它算起,到龙骨。。。
              我想这样规定的道理可能是那层甲板一定要是水线以上的第一层连续甲板吧——这就是干舷的位置,可见,由于炮甲板的定义难以界定,所以后来就更科学地用干舷代替了最下层炮甲板的概念吧。


              7楼2014-07-28 04:42
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                74炮三级舰


                8楼2014-07-28 18:01
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                  9楼2014-07-28 18:02
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                    多谢科普!


                    IP属地:湖南来自iPhone客户端10楼2014-08-07 20:03
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                      厉害


                      来自Android客户端11楼2016-02-22 17:24
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                        受益匪浅


                        IP属地:江苏来自Android客户端12楼2017-05-03 23:16
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                          好帖!顶!!!


                          IP属地:北京来自iPhone客户端13楼2017-05-06 08:33
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                            总算是明白了


                            来自iPhone客户端14楼2021-11-30 19:55
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                              我有一个问题请问楼主,从这张图的视角从船尾正面能看到两侧鼓起的船舷,其实好几张图都这样,我买了heller1/100胜利号模型,为何从同样视角两侧的船舷没有怎么宽呢?是模型的问题吗?还是其他问题呢?


                              IP属地:上海15楼2023-11-08 15:41
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