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出版者:中国水利水电出版社

作者:张兴荣

出品人:

页数:124

译者:

出版时间:1998-05

价格:8.30

装帧:平装

isbn号码:9787801245274

丛书系列:

图书标签:

• 水力输送
• 管道流动
• 流体输送
• 水泵
• 管道工程
• 工程流体力学
• 输送设备
• 工业管道
• 流体机械
• 水利工程

船舶工程概论：从设计到运营的全面解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入的船舶工程学入门指南。它不仅仅是一本理论教科书，更是一本结合实际工程应用与最新技术发展的综合性参考手册。本书聚焦于船舶的生命周期——从最初的概念设计、结构强度分析，到建造过程中的质量控制，再到投入运营后的维护管理，为有志于投身航海、海洋工程及相关行业的人士构建坚实的知识基础。 第一部分：船舶基础与原理 第一章：海洋环境与船舶概述 本章首先对船舶工程所处的宏观环境——海洋进行系统性介绍，包括海水的物理特性（密度、粘度、腐蚀性）以及海洋环境对船舶结构和设备的影响。随后，对现代船舶进行分类，区分不同类型船舶（如集装箱船、油轮、散货船、客船、特种工程船）在任务、尺寸、布局上的核心差异。重点阐述船舶的几何特性，如水线面系数、棱型系数、丰满度等，这些参数如何直接决定船舶的阻力与稳性特征。 第二章：船舶静力学与稳性 稳性是船舶安全航行的基石。本章深入探讨船舶的静力平衡原理，详细阐述吃水、排水量、浮心、稳心等关键概念。通过解析静水力曲线（如T C G曲线、水线面系数曲线），读者将掌握如何计算不同载况下的船舶几何参数。稳性部分将详尽介绍初稳性高度 $GM$ 的计算方法，分析其对船舶横摇性能的影响。同时，涵盖了倾覆力矩、复原力臂曲线 $GZ$ 的绘制与解读，并讨论了极端工况下（如水舱进水）的复原力矩校核标准，这是船级社规范的核心要求之一。 第三章：船舶动力学与航行性能 船舶的运动是复杂的流体力学与控制科学的结合。本章从流体力学基础出发，剖析船舶在水中的主要阻力来源：摩擦阻力、剩余阻力（形状阻力）和兴波阻力。介绍经验公式（如 Savitsky 法、Holtrop 法）和数值模拟（CFD）在预估不同航速下阻力方面的应用。推进系统部分，本书详细分析螺旋桨的工作原理，包括桨的几何参数（直径、螺距、展弦比）对效率的影响，以及空泡现象的成因与抑制。最后，介绍船模试验在验证和修正全尺寸船舶性能预测中的重要性。 第二部分：船舶结构与强度 第四章：船体结构材料与建造基础 船体结构材料的选择直接影响船舶的寿命和经济性。本章侧重于高强度钢材在造船中的应用，包括屈服强度、抗拉强度、韧性等性能指标。详细介绍焊接工艺（如埋弧焊、气体保护焊）及其在厚板连接中的应用，强调焊缝质量对整体结构完整性的关键作用。此外，还包括了腐蚀防护技术，如阴极保护、涂层系统（底漆、中间漆、面漆）的选择与维护策略。 第五章：船体结构体系与载荷分析 现代船舶结构主要采用纵骨架体系或横骨架体系。本章通过剖析典型船型的典型剖面图，解释船体主要构件的功能，如龙骨、船底平台、强横梁、甲板边梁等。结构强度分析是核心内容，重点讨论船舶承受的主要载荷： 1. 静水压力载荷： 描述船体结构在不同吃水下的内外水压力分布。 2. 纵向强度载荷： 详细分析波浪弯矩（Shearing Force）和纵摇弯矩（Bending Moment）的计算方法，包括“船首入波”和“船尾入波”等极端工况下的应力集中问题。 3. 局部载荷： 如压载舱底部设备载荷、绑扎设备对甲板的集中载荷。 第六章：结构疲劳与断裂力学 疲劳破坏是海洋工程结构失效的主要原因之一。本章引入疲劳损伤累积的S-N曲线理论，讲解疲劳裂纹的萌生、扩展和最终断裂过程。重点分析船舶结构中应力集中区域（如开孔边缘、焊缝端部、连接加强角钢处）的疲劳风险评估方法。为提高船体寿命，书中会介绍疲劳寿命预测模型和定期超声波探伤、裂纹扩展速率监测等无损检测技术在船舶服役期中的应用。 第三部分：船舶系统工程与集成 第七章：船舶动力装置与能效管理 动力系统是船舶的“心脏”。本章详细介绍主流船用主机类型（如低速二冲程十字头柴油机、中高速中置式柴油机），分析其热效率、燃油消耗率（SFOC）及污染物排放特性。重点讨论辅机系统（发电机、锅炉、空压机）的配置与负荷平衡。在能效方面，深入探讨如何通过优化主机-螺旋桨匹配、安装轴带发电机（Shaft Generator）、以及应用先进的船体防污涂层来降低运营阻力，以应对日益严格的 IMO 环保法规（如 EEDI/EEXI）。 第八章：船舶管路与消防系统 管路系统复杂且功能多样，是维持船舶正常运作的血液循环系统。本章分类介绍各类管路系统：压载水系统（Ballast System，含合规的 BWMS）、燃油/滑油系统、冷却水系统、淡水系统、消防系统和排污系统。详细阐述压载水处理系统（BWTS）的工作原理及其在跨水域航行中的合规性要求。消防安全部分，着重讲解船上火灾的分类、灭火剂的选择（如水雾、CO2、高压水）、以及不同区域的固定式和移动式消防设备的布局与操作规程。 第九章：船舶操纵性与控制 现代船舶操纵不再仅依赖舵机。本章从船舶的动力学运动方程出发，分析不同速度和海况下船舶的转向特性（回转半径、横摇加速度）。系统介绍各种操纵辅助设备，如侧推器（Thrusters）和舵系统（如艉后舵、全回转舵、舵桨系统）的工作原理及对低速机动性的贡献。对于大型船只，本章还会涉及动态定位系统（DP System）的基本控制逻辑和传感器输入（如DGPS、超声波定位器）。 第四部分：船舶维护、法规与未来趋势 第十章：船舶规范、检验与入级 船舶的设计和建造必须严格遵守国际海事组织（IMO）的公约（如 SOLAS, MARPOL）以及船级社（如 LR, ABS, DNV）的规范。本章详细解析主要船级社的角色与职能，介绍船级社检验的各个阶段：图纸审核、船体结构建造检验、设备安装调试、以及年度/换证检验。强调船舶稳性附图、载重线证书、应急消防部署图等文件的法律效力。 第十一章：船坞维修与坞检周期管理 船舶定期坞检是确保结构完整性和设备性能的关键。本章系统梳理船坞维护的流程，包括船舶进坞前的准备、水下检查、污损清除、保护涂层重涂、螺旋桨和舵叶的检查与校准。探讨寿命周期管理（Life Cycle Management）的概念，如何通过先进的传感器技术和数据分析，实现从反应性维护向预测性维护的转变，从而优化坞期计划，降低非计划停航损失。 第十二章：海洋工程技术前沿 展望未来，本书最后部分聚焦于船舶工程领域的前沿技术： 1. 智能船舶与自动化： 远程控制、自主航行技术（MASS）对传统操纵理念的挑战。 2. 替代燃料应用： LNG、甲醇、氨燃料动力系统的安全储存、供气与燃烧特性研究。 3. 绿色船舶设计： 空气润滑系统、风帆辅助推进（FOWT）等节能技术的集成应用。 本书内容覆盖了从海洋工程的理论基石到现代船舶复杂系统的集成管理，为读者提供了理解和参与未来航运业发展的必备知识体系。

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我必须坦诚，这本书的理论深度是令人敬畏的。它不是那种只做表面功夫的科普读物，而是扎根于经典物理学基础之上，不断向未知领域拓展的学术力作。尤其是在处理非牛顿流体在复杂管网中的流动特性时，作者采取了一种非常激进但逻辑严密的数学建模方法。我看到好几个章节需要频繁对照附录中的微分方程和张量分析，这对于我这种多年未接触高等数学的人来说，无疑是一次智力上的大挑战。然而，即便是那些极其复杂的推导过程，作者也保持了极高的叙事连贯性，他总能在公式的海洋中，适时地插入一句“因此，我们可以看到，在实际工程中这意味着……”来将我们从纯粹的符号世界拉回现实。这种“理论的深度”与“实践的温度”之间的平衡把握得炉火纯青。这本书无疑会成为研究生和资深工程师的案头必备，因为它提供了重新审视和挑战现有行业标准的理论武器。它不是告诉你“该怎么做”，而是让你明白“为什么必须这么做”，甚至鼓励你思考“有没有更好的做法”。

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读完这本书的后半部分，我的感受是复杂且深刻的。它没有像我预期的那样，只停留在计算管道直径和摩擦系数的层面。相反，作者将视角拉得非常远，深入到宏观的城市规划和区域水资源调配的层面。我特别欣赏作者处理“风险管理”那一章的方式。他没有简单地罗列故障模式，而是构建了一套基于概率论和实时监测数据的动态预警模型。这种模型不仅考虑了物理层面的管道破裂，更将人为因素、环境变化（比如地质沉降）都纳入了考量范围，这对于任何一个负责大型基础设施运营的人来说，都是一座宝藏。书中的案例研究部分也做得非常出色，选取了几个全球知名的跨区域供水项目，对其中遇到的技术瓶颈和政策博弈进行了细致的剖析。比如，书中对某干旱地区如何通过优化管网压力曲线来实现夜间最小化渗漏的策略描述，其精细程度令人叹服。读到这里，我开始觉得，这本书真正厉害之处在于它成功地将纯粹的流体力学、材料科学、控制工程，以及复杂的社会经济学议题编织在一起，形成了一张巨大的、互相制约又互相成就的网络图景。它不再是关于“水管怎么走”的问题，而是关于“社会如何更公平、更智慧地分配生命之源”的深度思考。

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这本书的排版和插图设计，实在是让我眼前一亮。通常这类专业书籍，要么是黑白打印的低对比度图纸，要么是过度饱和、色彩失真的模拟效果图。但《管道水力输送》在这方面做得非常克制而有品味。每一张示意图都清晰地标注了关键的力学作用点，箭头和向量的运用恰到好处，没有丝毫多余的修饰，直指核心概念。例如，在解释文丘里效应如何应用于流量测量时，作者选择了一组手绘风格的剖面图，线条流畅，即便我不带任何工程背景，也能直观地感受到流速变化时压力是如何发生“此消彼长”的微妙关系的。更绝的是，书中还穿插了一些高清的显微照片，展示了水流在不同粗糙度表面上形成的边界层结构，那种微观世界的紊乱与有序交织的画面，简直让人产生一种置身于实验室的感觉。这种对视觉呈现的重视，极大地降低了专业内容的阅读门槛，让那些原本需要反复揣摩才能理解的抽象概念，瞬间变得具象化、可触摸。这种用心，足见作者团队在知识传播上的诚意和专业度，他们深知，好的内容需要一个同样优秀的载体去承载。

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这本书拿到手里，我本以为它会是一本枯燥的技术手册，毕竟“管道水力输送”这个名字听起来就充满了工程学的严谨和一丝不易察觉的沉闷。然而，翻开第一页，我立刻被作者那种近乎诗意的叙述方式吸引住了。他没有一上来就抛出复杂的公式和晦涩的图表，而是从人类文明早期对水流的认识讲起，就像一位经验丰富的老船长在讲述他与河流打了半辈子交道的历程。文字中充满了对水这种介质的敬畏，对如何驯服这股自然力量的执着探索。特别是关于湍流理论的描述，作者竟然能将其描绘得如同观看一场精心编排的芭蕾舞，每一个漩涡、每一次撞击，都有其内在的逻辑和美感。我记得有一章专门探讨了材料选择对长距离输送效率的影响，他引用了古罗马的引水渠工程，又立马切换到现代高分子材料的抗腐蚀性研究，这种跨越时空的对比，让原本硬邦邦的工程问题一下子变得鲜活起来，充满了历史的厚重感和未来的科技感。阅读过程中，我发现作者似乎并不满足于仅仅“输送”水，他更关注的是如何实现“高效、可持续”的输送，其中对能量损失的精妙分析和提出的新型泵站布局方案，都体现了一种将工程学与哲学思考相结合的独特视角。这本书，与其说是一本工具书，不如说是一部关于如何与自然力量和谐共处的赞歌。

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这本书给我最大的启示，是关于“维护与老化”的章节。在大多数关于输送系统的著作中，重点往往放在“设计与建设”阶段，即如何一次性做到完美。但《管道水力输送》却用了大量的篇幅来探讨系统投入使用后的长期挑战。作者将管道视为一个具有“生命周期”的有机体，详细描述了腐蚀如何像慢性病一样侵蚀材料的结构，以及如何通过先进的无损检测技术（NDT）来“诊断”管道的“健康状况”。他甚至探讨了一种富有争议的“主动修复”策略，即在不完全停止输送的情况下，如何进行小范围的内衬修复。这种对“持续运营”的关注，体现了一种对社会责任的深刻理解——因为水务系统一旦出问题，影响的是千家万户的日常生活。阅读这些内容时，我仿佛听到了管道内部传来的细微呻吟，感受到了运营人员日夜守护的艰辛。这本书教会我的不仅仅是工程知识，更是一种对基础设施的长期承诺和细致入微的关怀态度，这使得它在众多工程专著中显得尤为独特和珍贵。

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