【分享】船、船型与船舶设计

Aime

                                           金柱青
                                            
                                             提要
    船是“平台”与“设备”的综合统一体，这两部分既相容又对立，这两部分的相互关系确定了船型的发展。从这一观点出发，船舶设计的主要任务是在于解决好这两部分在一个统一体中的相互关系。对这个问题进行深入的研究，我们有可能，也应该在原有传统的船舶设计理论基础上建立起新的船舶设计理论体系。
    关键词：船，船型，船舶设计

Aime

    船很可能是最古老的一种人造运输工具。一直到现代，它仍然是整个运输系统中不可缺少的一个重要部分。无论是货物的装载、人员的运送，船舶在许多性能上都有着其它运输工具无可替代的特点和优点，因此在千百万年历史的发展长河中，船舶始终以其独特的水上运输方式为整个人类经济的发展和社会的进步作出贡献。当然，为了适应经济和社会生活的发展，船舶本身也在不断地发展。从独木舟开始到今日的远洋巨轮，其间丰富多彩的发展和变化不知倾注了多少造船工作者充满智慧的辛勤劳动。在科学技术飞速发展的今天，船舶这一古老而又永远充满活力的运输工具必将会有更快、更大的发展。研究船是怎么发展的?它遵循的规律是什么?以及怎样利用这些规律来指导今后的发展?这些无疑对于船舶工业作为一个传统的、但仍在继续发展的产业来说是极其重要的课题。
  
                           (一)
    不少学者给船下了定义。例如“船是在水上浮动的人工构造物”，“船是水上的运翰工具”，等等。
    这些定义对船的特点作了比较全面的概括，但由于是比较精炼的定义性描述，往往不便于把船的内涵或内在的实质表露清楚。要了解或剖析一个事物最好的办法是从它的发展上来盾，也就是把它作为一个运动的事物来看。从矛盾的普遍性规律，我们已经认识到矛盾存在于一切事物的发展过程中，反过来说，从事物的发展过程中我们可以把握到事物内部的矛盾性，而这是分析事物和认识事物本质的最好方法。
    从这一思路出发，我们可以把“船”视作为一对矛盾的统一物来进行分析。
    我们可以把“船”一分为二，一是“浮动的平台”(以下简称为“平台”)，一是“运载设备或专用设备”(以下简称为“设备”)。
    “平台”指的是一艘船中提供浮力、动力、稳性、抗沉性、强度等等性能的部分。
    “设备”指的是一艘船中为该船使用目的而设置的专用运载设施，譬如货船的货舱、装卸货设备等等。
    这两者并存于一个统一体—“船”之中。更有意思的是一艘船之中有些部分例如货舱既是属于“设备”这一范畴，但它却同时又是“平台”为了保证有一定浮力和储备浮力所必需由构件组合成一个水密的空间。有点“你中有我’，“我中有你”的情况，谁也离不开谁，也许这也就是相互能处于一个统一体内
的根据。
    至此，我们可以建立起一个关于“船”是由“平台”和“设备”组成的统一体的概念，并进而进一步展开和讨论有关的问题。

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                                                    (二)
    当“平台”是由木料或钢材制成时，我们把包含有这种平台的船称为木船或钢船;当“平台”的动力装置为内燃机或汽轮机时，我们把这种船称为内燃机船或汽轮机船。平台的其它特征，如螺旋桨的数量、型式、吃水的深浅等等也往往可以表征一艘船的特点。但最能表征一艘船特征的，往往并不是“平台”而是“设备”，“设备”的特征更是我们平常研究船型的重点所在。
    这些关系我们可以从对“船”这一事物作为矛盾统一体来进行分析而更深一步地展开讨论。
    船作为一个复杂的事物，在其发展过程中，有许多的矛盾存在，其中必有一种是主要的矛盾.它的存在和发展.规定和影响着其它矛盾的存在和发展。
    这一主要矛盾，正是我们前面所分析指出的，就是平台与设备的对立与统一。找到了事物发展的主要矛盾，还不能把矛盾着的两方面平均看待，其中必
有一方面是主要的，他方面是次要的，其主要的方面.即所谓矛盾起主导作用的方面。而事物的性质，主要地是由取得支配地位的矛盾的主要方面所规定的。
    就船型的发展来看，正是如此。在同样的“平台”情况下，具有装载货物的“设备”.就是货船;具有载客的.‘设备”就是客船。这是因为在“‘船”这一统一体中，确定船的性质(也即船型少的，主要是矛盾的主
要方面——“设备”。
    一般地说来，在船型的发展过程中，“平台”相对来说是比较稳定的.而“设备”则是比较活跃的、积极的，这主要是由于客观上的需要和技术进步上的原因。“平台”在各种性能以及材质、构造等诸方面的发展并没有质的飞跃情况下，“设备”的发展却是变化极快。以干货船为例，从人力装卸的货船到有动力的吊杆装卸设备.再发展到垂直吊进吊出的集装箱装卸系统、水平滚进滚出的系统、浮进浮出的系统等等:’‘设备”的每一次变化，实质上就是船型的质的变化。当然我们也看到，其间“平台”为了适应“设备”的变化也不得不在形态、性能等方面作出变化，但终究是被动的。而“设备”起着主动积极的作用。
    当然，“平台”也决不是完全被动和无所作为的，因为决定事物性质的主要的矛盾方面也不是一成不变的，在一定的条件下.它也会转化，从被动变为主动:当“平台”的某些性能有了显著的改变，它也会要求“设备”作出相应的变化。最简单的例子是当船的航速提高后，它就可能要求起货设备的装卸速度提高或降低(视整个营运经济的最优化要求而定)。
    从上面这一思路来研究船型的发展，可以对我们会有新的启示。至少在探索和预测船型的发展时，我们不会单纯停留在已有船型的量的发展上，而是
有发展的规津可循.甚至可以大体上勾划出船型型谱的轮廓。

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                                             (三)
    无论对造船工业这一产业本身整体而言或是仅就开发新船型而言，船舶设计是极其重要的一个环节。
    设计，从广义的意义上来说是“把概念和客体结合起来以创造一个可以达到某种目的的整体的过程”。
    船舶设计也不例外，是运用适当的技术手段和方法通过构思、创新，从技术上来实现预定的新船目标的要求。
    一般情况下，我们常遇到的设计类型有下列三
种:
    (1)开发性设计—它是在没有现成先例的情况下，从对设计目标的抽象要求出发，设计出在质和量方面都能满足预定要求的新船;
    (2)适应性设计—对总的格局基本保持不变的情况下对己有设计进行局部变更，使它适应于质和量方面的某些附加要求;
    (3)变异性设计—在基本格局和功能结构都不改变的情况下，对已有设计的结构配置和尺度加以改变，使之适应于量的方面有所变更的要求。
    新船型的开发属于第一类;
    已有船型中的新船设计属于第二类;
    同类船的新设计属于第三类。
    船舶设计作为一门专业，它就应该能够解决上述三类设计所提出的课题。在具体设计工作中，经常碰到的也许多数是第三类设计，但对船舶设计这一专业提出高要求的都是第一类设计，也包括一部分第二类设计。
    从这一考虑出发，我们不难看出，对于“船舶设计”作为一门专业课程应该有与之相适应的要求。但是从常见的船舶设计专著来看，似乎并没有突出这
一点。许多“船舶设计”的专著或教程大多抓住了船舶设计方法中的某些特征来加以阐述。例如美国曼宁早期的《船舶设计》重点放在对重量方程的分析，荷兰肖肯堡的《商船设计》突出地介绍了型船设计的方法，前苏联诺吉德的《船舶设计原理》在相对比较高的层面上对船舶设计的方法和思路有了一点形成体系的雏形。但从设计方法论的要求来看，还显然很不完整。以上这几本专著，以及和其它一些著作曾对我国的船舶设计实践与船舶设计教程与设计手册等都产生过很大的影响。
    随着我国造船工业的发展，大量的实践总结和理论研究极大地丰富了船舶设计的理论，特别是随着改革开放，造船工业进入国际市场，对船舶设计也提出了新的要求，在这样的形势下，可喜的是近年来出版的有关船舶设计的教程与专著都反映了这一要求。
    如果说从曼宁到诺吉德对船舶设计的考虑都是偏重于对“平台”的设计而没有涉及“设备”的话，那么我国近年来的船舶设计专著则不仅展开了对技术经济的分析，而且还多少涉及了诸如舱室设计等属于“设备”的范畴。
    从船是“平台”与“设备”的统一体来看，船舶设计决不能只讲“平台”，只分析“平台”，而应该不只研究“平台”，还要研究“设备”，更重要的是要研究“平台”与“设备”之间的相辅相成关系，这才是一个完整的船舶设计体系。
    把握住这一体系来研究设计的方法论，会对船舶设计工作的实践，特别是对第一类的设计，也即创新设计或开发新船型的设计有很好的指导意义。否则，只掌握型船设计方法，或按统计回归资料插值方法、变型设计方法等等是难以跨进“创新”这一门槛的。
    为了开发更多的新船型，为了把“创新”这一对开发新船型至关重要的技术环节引入我们的造船工业，也许有必要从“平台”与“设备”这一概念上来考虑怎样建立船舶设计的新体系，至少不能局限于只侧重于以“平台”为本位的体系。

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                                              (四)
    对船和船型从其发展中来掌握其本质并分析其特征和有关的规律，对我们的船型开发工作和船舶设计工作不无启迪。
    为了开发新船型，也就是船型上的创新工作，我们一定要把注意力更多地放在“设备”这方面，而不能仅仅在“平台”上推敲。船型的创新首先应该是“设备”的创新。没有“设备”意义上的创新，很难使船型有脱胎换骨式的创新。
    而为了掌握“设备”的发展，不仅要研究“设备”本身技术性的发展，更要研究货物运输的技术状态、方式和管理方法等等方面对“设备”将会提出些什么新的要求，其中必然包含着新船型的新的生长点。这正是船型开发工作中应该着力之处或是船型开发工作的“突破口”。不但要研究“平台”和“设备”，更要研究“平台”和“设备”之间的关系。一艘船是否新颖，并不只是由它的造型风格所决定，从本质上来说，是由它的“平台”与“设备”之间的组合所决定的，所以在船的设计和船型的开发上，新概念的应用实现无不反映在“平台”与“设备”之间关系的组织上。
    船与船型的发展规律也对船舶设计的内容和体系构成提出要求。船舶设计决不只是“平台”为主体的设计，特别是从设计的方法论上来说，应该是“平台”与“设备”有机统一体的设计，在很大程度上“设备”这方面设计的成功与否更是整个设计的关键所在，而这一点正好是我们过去的船舶设计课程美中不足之处。即使把船作为一个总系统来进行系统设计分析时，我们往往习惯于以“平台”为主体来划分系统，因此系统的层次结构并不能反映客观发展运动的实际和系统之间的有机联系。如果我们能动用系统分析的理论，从船是“平台”与“设备”的统一体这一思路出发来对船进行系统的分析，也许对船舶设计的方法、顺序、设计概念的出发点等等都会得到新的启发。
    船型开发的规律，同样也涉及到对船舶设计师的要求问题，特别是对船舶总设计师的要求。一般地说，能够从事创新性设计或开发性设计的才够得上是一流的设计师。因此我们应该要求船舶总设计师不仅熟悉“船”，更要熟悉“设备”，特别是要有能驾驭和协调这两者之间关系的能力，以及从处理这两者关系而构思设计新概念的能力。
    船作为一种运输工具具有悠久的历史，造船工业作为一种行业是古老的、传统的产业。由于地球表面四分之三是水域，随着整个世界经济的发展和社会的进步，造船工业将永葆其青春活力。不少专家对未来的造船工业的重点地区都看好亚洲东部，中国完全有可能处在这一地区的中心。这对我国的造船工业来说既是一个机遇.也将面临着强手们的挑战。面临机遇和挑战，我们有许多工作要做，而新船型的开发研究首先应该排在首位，新船型的开发不仅要有对船型发展的研究，而且新船型的开发工作又首先要落实在设计的创新上。为了振兴我国的造船工业，在世界范围内重振我国造船工业的雄风，组织更多的船舶科技工作者，更深入地研究船和船型发展的规律，建立起科学的、先进的船舶设计理论体系将是世纪之交时我们广大造船工作者义不容辞的重任。