欧洲船设计趋势

自由的浪花 发表于 2017-12-26 11:17
而且大家注意没有，我感觉现代的船型越来越向中式帆船了

从水线的最大宽度位置来说，是这样的。其他方面就完全是不相干的事情了。



第一个是中国帆船的俯视图， 水线基本按甲板来变化，所以你可以估计得出水线最大宽度在后1/3。
第二个图是老式的西方帆船（无论大小都这样）。可见最大宽度很靠近船头。

第三个是现代的一些帆船，最大宽度已经移动到中部乃至中部之后。如同截去船尾一角的菱形。

第四个是最近的一些帆船，竭力把最大宽度往最后面移动。基本就呈现三角形。


老外有些自己鼓捣的“中国帆船”，很多看着帆是那么一回事，但看他船体就变成第二种样式了，这是不对的。
上次论坛里面KoekWeiChew 发了几个一个老外的中国帆船图纸，他的船体形状就很正确。

两头尖的船体，从受力上来说当然是最好。 比如你在最危险的波浪中拱位置，你的中部船体最宽，而两头分担的重量最小，这样船体中部的弯矩就会小。越大吨位的船，这点显得越重要。但对于10米长的小帆船来说，结构强度不是很重要的问题，这个一般不需要考虑。

至于水力学上的阻力问题。两头尖阻力小是个形象的想当然问题。你草率地看问题的时候是这样的。当然如果你深入去看问题，那就不是这样的了。

尖头，实质是对付兴波阻力的事情，也就是表面这一层的阻力是需要尖头。但一艘正常的船你不可能只考虑水面的事情，水中的事情也必须考虑。对于船体巨大而航速相对不高的船（比如巨型油轮），水中的阻力占绝大部分，所以船头就不需要尖锐了。而纯粹在水中航行的核潜艇，则根本不考虑水面的阻力，所以头就是纯圆钝的了，这样阻力才小。

尖尾，从简单的流体力学来说，似乎是无论如何都需要的。但实质上这只是个你怎么看船体在水上航行的事情。
你如果只从俯视的角度出发来看船体，那么似乎是要尖尾巴。但实质上船是在水中一个三维空间中航行，你如果从侧视的角度来看船体，那个在平面上呈现的尖尾巴对去流作用是半毛钱关系没有。有关系的反而是船底板的斜度问题。而实质的船体通常来说，总是宽度大于吃水数倍，也就是水中这部分阻力，主要来自于船体后部底部 而不是船体后部两侧。

那么尖尾巴会对阻力造成什么不良影响么？
答案当然是会。
这个收缩的尖尾巴会在船尾造成如同船头一样的兴波阻力（一种降低阻力的办法是让船尾波和船头波叠加后后互相抵消，但这只是理论想象，实际是很难做好的）。如果没有船尾的收缩段，自然就不存在船尾的兴波阻力。
当然基于这种考虑，船体似乎在水线上似乎是个三角形最佳，也就是船体水线最宽处在最尾部。
而在限定船长的时候，你会发现，如果把水线最宽处移动到最后面，那么你的船体前部的水线可以更加尖锐，那么兴波阻力可以更小。

这个现象或者这种设计方法人们也是近几十年才意识到的。比如奥林匹克运动会中的赛艇类项目，为了防止有人利用这个现象来通过技术手段而非人的体力来获得优势。规定了重要两点：其中一点是水线最大宽度不得在船长50%之后（另一点是船体水线不得出现内凹）。

中国人的传统船体，最大宽度通常是在船体后1/3处。这是中国船体的一个重要优势。

至于水下形状——没人规定你水线是什么样，水下就必须什么样对吧。
但很遗憾，这个这么简单的道理，以前造船的时候就是无法解放思想。 以前造船确实是水线长啥样，水下也啥样。

垂直船首的问题
实际是和原先的前倾式船头相对的概念。
简单一点说，如果你现在把一艘前倾式的船体，其他部分完全不变，直接把露出水面的那部分前倾船头砍掉，这样就获得了一个垂直的船头。

这样可行么？ 当然可行，为什么不可行呢？
那么问题来了，为什么要这么做呢？

首先呢，我们讨论船的时候经常要说到一艘船有多长云云。也就是你比较船的时候，是以船的长度来做标杆的。在同样的船长的情况想，截去水面那截船头的船，其水线长度是比没截去的更长的（或者说同样水线长度的船，其全长是截去船头的更短）。

当然这种简单粗暴的做法可能会引起一些不好的地方，比如海面又不是完全平静的，如果一个波浪拍上来，你那直接截去的船头的三角形平板会造成不小的阻力。或者说这样不大好看，从外观上说没有之前的那种劈波斩浪的气势（是的，是所谓的气势，和真实的事物道理毫不相关）。
这些都可以改良。但本质不会变：就是将水线延长到最大——也就是和船全长一样。

等宽的船尾，一方面是扩大船尾可用空间。这个很直观，明显无论甲板面积还是舱内空间都大了不少。
另外一方面也是为了降低阻力。这个理解起来费劲，我前面已经专门说过了就不多说了。简单霸道的解释就是现代赛艇都这样。
这种设计带来的缺点，一方面是船体强度会下降。不过这对于小船来说并不造成什么影响。另外就是在波浪中，宽大的船尾会加剧纵摇（波浪的船尾抬升力矩大），不过这一点呢，一般航行中也很难察觉。

舭缘线(chine line）这个事情，其实和倾斜船头一回事。设计的本质是： 不和水接触的地方不需要搞圆滑，怎么简单怎么来。
就好比那个前伸的船头，你压根不和水面接触，你再搞水力学也是白搭。
所以船底是个光滑的曲面，到了侧壁这里完全没必要继续光滑下去，那就直接上下一刀。这样就会出现一根显著的边界线。而原先的设计是圆滑过渡的。

当然这种设计也和制造工艺与材料学甚至审美观念也有关系。

然后再说个双舵的事情

赛艇里面 侧风航行的时候船体会以很大的角度倾斜。如果你的船是尖头尖尾的（老式帆船大都这样），那么你倾斜的轴线基本是纵中线。当然你的舵也在纵中线上，现在船体斜了，舵叶也跟着倾斜了，这时，舵的效果会下降。

如果你的船是尖头宽尾的（现在赛艇基本是这样）船体倾斜后并不是绕纵中线歪倒的，这个要特别注意。它是基本沿着舷侧来倾倒的，也就是船尾有很大一部分翘出水面，自然也包括那个舵。这样舵就可能有一部分出水了，再加上本身就倾斜了，舵效大幅度下降。
但如果我们搞左右两个舵。那么其中一个舵必定还在完全在水中，并且和水体是垂直的（船体中立时，舵是外张的，船体倾斜的时候水中舵就趋于垂直了），完全发挥舵效。而另外一个舵，虽然翘出水面完全丧失功能，但也带来一个好处——这个现在不在水中的舵，它的水中阻力也没了。

另外从结构受力的角度出发，两个较短的舵，加起来的结构重量会比一个较长的舵更小。


、
对于巡航船来说，一般不会以赛艇那种大角度倾斜来航行，所以这个双舵减低阻力的事情不存在。
但双舵吃水深度比单舵要小一点，这对有些龙骨可收缩的帆船来说是比较重要的。
还有些设计用双舵是因为它那个双舵是可以在搁浅的时候当支点，左右各一个，船就不容易侧翻了。

我就发个美国公司

这个设计比较老土，也不能说高大上。但他也在跟随潮流。
人家都在更新，自己不能老吃老本混日子对吧。

这是老款的Didi Cruise-Mini





新的长啥样呢？



上面这个是巡航船
下面这个是竞赛级别的


整体光滑的船体

新款的改成啥样子呢？




船尾两侧直接切掉，另一个原因是宽度限制。 宽度已经被限定的情况下，如果船底还搞自然收缩，那么船底和水接触的部分宽度有限（也就是变相的尖尾，而我们要降低阻力一个重要原则是让船尾水线变得更宽，或者说最宽）。

一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 15:46
Begun, 首先要感谢你专业细致的讲解，这些原理我只是粗略的了解，你讲的专业多了. 我其实主要的疑问是，欧 ...

舒适度这个事情是很难界定的。比如你的可用空间大了很多，就是最直观的舒适了。航行中也多数时间都是风平浪静的，而不是什么恶浪滔天。即使有那样恶劣的天气，你那么小的船上也不会体现什么尖头尖尾更舒服一说，论被浪抛上抛下的感觉 两者都一样糟糕。

一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 16:28
两头尖的一般都是全龙骨，两个加一起那可就比现代的船稳多了，当然我也不是说我喜欢这种船。船上的一切都 ...

现在的帆船貌似没有两头尖的了。那种屁股是尖的甚至是圆的都是至少80年代之前的船了。一般的做法都是屁股直接平板切掉。敞开式救生艇还可以看到两头尖的，但带动力的屁股也变平板了。

美国因为历史上有一艘帆船在大赛中赢了英国，后面很多船都按这个蓝本来造，包括现在造的一些复古情怀的帆船，这样就有两头尖的了。

但你说美国帆船很多两头尖，我表示没这么看到。当然另外一方面，美国佬貌似玩动力艇的多，帆船不是很多。

大点的船肯定是钢的了。腐蚀的问题钢质船有一套成熟的防范措施 并没有什么严重的问题。铝的也照样有腐蚀的问题，每年该换的牺牲阳极不不钢船少。防止海水腐蚀方面，并不是铝船的突出优点（这点来说玻璃钢的船确实是耐腐蚀强）。 当然如果用在内河淡水里面，铝船对钢船的耐腐蚀性优势是很明显的。

从使用年限上说，因为铝材本身有力学性能衰退的问题，一般使用年限以30年为宜。这个年限和玻璃钢的比较，也没有多少优势。

它的真正优点是材料密度比较低，那么同样强度的板材，会比钢材厚很多。厚的结构稳定性强，不容易弯曲，不需要太多扶持材料就可以保证足够的稳定性（也就是说船壳不需要设置太密集的肋材来支撑，或者说比只考虑强度的时候需要的厚度薄一些）。这样船体重量会比较轻。

但这个厚板不容易弯曲也是个双刃剑。你做小船的时候板厚不大，还能弯曲加工；做到大船了这么高的刚度是随板厚的4次方暴增的，会导致板材弯曲加工困难。另外大船上材料价格凸显，还用铝材就很不经济了。

tang635968 发表于 2018-12-23 06:40
请问一下90呎左右帆船，钢与铝合金寿命如何的？我在考虑买二手帆船，看你们讨论都好专业的，所以请教一下 ...

铝合金大量进入到造船业，还是很近的年代。因为铝材的价格主要取决于电力的价格，在西方大规模应用核电技术后，铝材的价格急剧下降，这才导致以前只能在航空工业中使用的铝也可以用于造船了。也就是说实质和玻璃钢开始大量使用的年代（70年代）差不多。也就是整体铝合金的船的寿命统计，其实并没有太多的观测样本。不像钢材那样甚至有100年还在使用的实例。

力学衰退这个事情我也不是很清楚，这个说法是英国造玛丽女王2号超级邮轮的时候提出的。因为之前的伊丽莎白2号邮轮为了减轻上层建筑的重量，其顶部舱室是铝合金做的。然后在长期使用后出现性能衰退。新造的邮轮为了避免这个现象，整体全部用钢造，为应对随之而来的重心增高问题必须采取更好的设计。至于铝合金为啥损坏了他解释得很含糊，只是说30年就不行了，我估计可能是“应力腐蚀”问题。

90英尺 也就是27米，这个级别差不多已经超出了铝船经济适用的长度上限。
在更小的船里面，如果按强度要求，钢船只需要用很薄的钢板来制作。但在腐蚀面前，众生平等，是按每年固定的厚度来减薄的，比如每年腐蚀0.1mm。你20mm厚的钢板和4mm厚的都一样的腐蚀速度。很显然4mm的按这个速度只要30年就只剩下1mm了，根本不能用，而20mm的还剩17mm，基本可以不担心腐蚀减薄问题。

这就是越小的船用钢板制作越不划算的问题之一。然后你不得不把从力学上考虑只要4mm的船给强行设计为7mm来满足用于30年的使用设计年限。这样一来重量就增大很多。

然后我们再来看铝船。船用铝板的强度是比较低的，只有飞机上用高强铝合金的2/5，大概是普通船用钢板的2/3。也就是单纯论强度，船用铝板必须是钢板的1.5倍厚度才能等强，也就是一半重量（铝的密度只有钢的1/3）下会等强。

比如前面那个4mm钢板的，如果简单考虑强度的话换成铝板，铝板的厚度应该是6mm。但实际上船壳并不是单纯考虑强度的，特别是对于小船来说，船壳的稳定性要求比强度要求要大得多（简单理解稳定性就是船壳不会被浪拍瘪下去）。铝板的厚度是钢板的1.5倍，那么稳定性大概是1.7倍（这里本来是5倍但因为铝的弹性模量只有钢的1/3所以只剩1.7），也就是铝板轻易就能满足稳定性要求，那么实际不需要这么厚了。在这种情况下，你可以知道，铝船重量会比钢船轻很多。

越大的船因为钢板厚度也随之增厚，而且稳定性可以用相对密集而复杂的肋条来满足，稳定要求不突显。所以铝船的重量轻的优势就慢慢下降了（当然始终都比钢船要轻）。

另外从腐蚀余量上讲，在有良好保养下，铝船的腐蚀减薄速度和钢比较并没有太大不同。很明显，厚的船壳总是有优势。
一般估计15m的船用铝板性价比会比较好吧。30m的性价比有所下降。

至于现实的船中，30m的钢质渔船是非常多的，也就是非常成熟的工艺。几乎没见过这个级别的用铝合金来造渔船的。而在国外几米长的工作艇中铝合金的很常见，这很说明适用尺寸问题。豪华游艇当然可以无视造价问题。

tang635968 发表于 2018-12-30 04:08
还想请教一下关于钢帆船与铝合金帆船的寿命问题。以前有文章说钢船使用寿命只有30年。我查了一下二手帆船 ...

特别老的船有“历史年代”的价格加成，说白了就是个古董。比如我还见过有号称1856年的木船在卖，那个价格就是天价了。
而实际上这种船从上到下根本没有什么1856年的东西，都不知道更新了多少次。唯一的真正古董也就是个铭牌（或许还有几个黄铜老物件还留着）。

比如49年的钢铁帆船，也许船壳已经更换过80%面积， 只要验船师觉得状况良好，那它就还能卖出价格，然后再来个“历史年代”价格加持，价格就蹭蹭蹭往上涨。
不过49年这个历史应该不算长，讲真并不能增加多少古董价格。一般来说至少要经历过二战的才能算古董。显然另一个门槛就是一战了。如果是19世纪的船那价格更高。然后再编造点战火纷飞的传奇故事，让人听得心之神往，土豪自然愿意出大价钱来霸占历史了。

最倒霉的就是70年代的船，既没有历史加持，又破旧不堪，修也不合算不修又要完蛋。

自由的浪花 发表于 2017-12-26 11:17
而且大家注意没有，我感觉现代的船型越来越向中式帆船了

从水线的最大宽度位置来说，是这样的。其他方面就完全是不相干的事情了。



第一个是中国帆船的俯视图， 水线基本按甲板来变化，所以你可以估计得出水线最大宽度在后1/3。
第二个图是老式的西方帆船（无论大小都这样）。可见最大宽度很靠近船头。

第三个是现代的一些帆船，最大宽度已经移动到中部乃至中部之后。如同截去船尾一角的菱形。

第四个是最近的一些帆船，竭力把最大宽度往最后面移动。基本就呈现三角形。


老外有些自己鼓捣的“中国帆船”，很多看着帆是那么一回事，但看他船体就变成第二种样式了，这是不对的。
上次论坛里面KoekWeiChew 发了几个一个老外的中国帆船图纸，他的船体形状就很正确。

两头尖的船体，从受力上来说当然是最好。 比如你在最危险的波浪中拱位置，你的中部船体最宽，而两头分担的重量最小，这样船体中部的弯矩就会小。越大吨位的船，这点显得越重要。但对于10米长的小帆船来说，结构强度不是很重要的问题，这个一般不需要考虑。

至于水力学上的阻力问题。两头尖阻力小是个形象的想当然问题。你草率地看问题的时候是这样的。当然如果你深入去看问题，那就不是这样的了。

尖头，实质是对付兴波阻力的事情，也就是表面这一层的阻力是需要尖头。但一艘正常的船你不可能只考虑水面的事情，水中的事情也必须考虑。对于船体巨大而航速相对不高的船（比如巨型油轮），水中的阻力占绝大部分，所以船头就不需要尖锐了。而纯粹在水中航行的核潜艇，则根本不考虑水面的阻力，所以头就是纯圆钝的了，这样阻力才小。

尖尾，从简单的流体力学来说，似乎是无论如何都需要的。但实质上这只是个你怎么看船体在水上航行的事情。
你如果只从俯视的角度出发来看船体，那么似乎是要尖尾巴。但实质上船是在水中一个三维空间中航行，你如果从侧视的角度来看船体，那个在平面上呈现的尖尾巴对去流作用是半毛钱关系没有。有关系的反而是船底板的斜度问题。而实质的船体通常来说，总是宽度大于吃水数倍，也就是水中这部分阻力，主要来自于船体后部底部 而不是船体后部两侧。

那么尖尾巴会对阻力造成什么不良影响么？
答案当然是会。
这个收缩的尖尾巴会在船尾造成如同船头一样的兴波阻力（一种降低阻力的办法是让船尾波和船头波叠加后后互相抵消，但这只是理论想象，实际是很难做好的）。如果没有船尾的收缩段，自然就不存在船尾的兴波阻力。
当然基于这种考虑，船体似乎在水线上似乎是个三角形最佳，也就是船体水线最宽处在最尾部。
而在限定船长的时候，你会发现，如果把水线最宽处移动到最后面，那么你的船体前部的水线可以更加尖锐，那么兴波阻力可以更小。

这个现象或者这种设计方法人们也是近几十年才意识到的。比如奥林匹克运动会中的赛艇类项目，为了防止有人利用这个现象来通过技术手段而非人的体力来获得优势。规定了重要两点：其中一点是水线最大宽度不得在船长50%之后（另一点是船体水线不得出现内凹）。

中国人的传统船体，最大宽度通常是在船体后1/3处。这是中国船体的一个重要优势。

至于水下形状——没人规定你水线是什么样，水下就必须什么样对吧。
但很遗憾，这个这么简单的道理，以前造船的时候就是无法解放思想。 以前造船确实是水线长啥样，水下也啥样。

垂直船首的问题
实际是和原先的前倾式船头相对的概念。
简单一点说，如果你现在把一艘前倾式的船体，其他部分完全不变，直接把露出水面的那部分前倾船头砍掉，这样就获得了一个垂直的船头。

这样可行么？ 当然可行，为什么不可行呢？
那么问题来了，为什么要这么做呢？

首先呢，我们讨论船的时候经常要说到一艘船有多长云云。也就是你比较船的时候，是以船的长度来做标杆的。在同样的船长的情况想，截去水面那截船头的船，其水线长度是比没截去的更长的（或者说同样水线长度的船，其全长是截去船头的更短）。

当然这种简单粗暴的做法可能会引起一些不好的地方，比如海面又不是完全平静的，如果一个波浪拍上来，你那直接截去的船头的三角形平板会造成不小的阻力。或者说这样不大好看，从外观上说没有之前的那种劈波斩浪的气势（是的，是所谓的气势，和真实的事物道理毫不相关）。
这些都可以改良。但本质不会变：就是将水线延长到最大——也就是和船全长一样。

等宽的船尾，一方面是扩大船尾可用空间。这个很直观，明显无论甲板面积还是舱内空间都大了不少。
另外一方面也是为了降低阻力。这个理解起来费劲，我前面已经专门说过了就不多说了。简单霸道的解释就是现代赛艇都这样。
这种设计带来的缺点，一方面是船体强度会下降。不过这对于小船来说并不造成什么影响。另外就是在波浪中，宽大的船尾会加剧纵摇（波浪的船尾抬升力矩大），不过这一点呢，一般航行中也很难察觉。

舭缘线(chine line）这个事情，其实和倾斜船头一回事。设计的本质是： 不和水接触的地方不需要搞圆滑，怎么简单怎么来。
就好比那个前伸的船头，你压根不和水面接触，你再搞水力学也是白搭。
所以船底是个光滑的曲面，到了侧壁这里完全没必要继续光滑下去，那就直接上下一刀。这样就会出现一根显著的边界线。而原先的设计是圆滑过渡的。

当然这种设计也和制造工艺与材料学甚至审美观念也有关系。

然后再说个双舵的事情

赛艇里面 侧风航行的时候船体会以很大的角度倾斜。如果你的船是尖头尖尾的（老式帆船大都这样），那么你倾斜的轴线基本是纵中线。当然你的舵也在纵中线上，现在船体斜了，舵叶也跟着倾斜了，这时，舵的效果会下降。

如果你的船是尖头宽尾的（现在赛艇基本是这样）船体倾斜后并不是绕纵中线歪倒的，这个要特别注意。它是基本沿着舷侧来倾倒的，也就是船尾有很大一部分翘出水面，自然也包括那个舵。这样舵就可能有一部分出水了，再加上本身就倾斜了，舵效大幅度下降。
但如果我们搞左右两个舵。那么其中一个舵必定还在完全在水中，并且和水体是垂直的（船体中立时，舵是外张的，船体倾斜的时候水中舵就趋于垂直了），完全发挥舵效。而另外一个舵，虽然翘出水面完全丧失功能，但也带来一个好处——这个现在不在水中的舵，它的水中阻力也没了。

另外从结构受力的角度出发，两个较短的舵，加起来的结构重量会比一个较长的舵更小。


、
对于巡航船来说，一般不会以赛艇那种大角度倾斜来航行，所以这个双舵减低阻力的事情不存在。
但双舵吃水深度比单舵要小一点，这对有些龙骨可收缩的帆船来说是比较重要的。
还有些设计用双舵是因为它那个双舵是可以在搁浅的时候当支点，左右各一个，船就不容易侧翻了。

我就发个美国公司

这个设计比较老土，也不能说高大上。但他也在跟随潮流。
人家都在更新，自己不能老吃老本混日子对吧。

这是老款的Didi Cruise-Mini





新的长啥样呢？



上面这个是巡航船
下面这个是竞赛级别的


整体光滑的船体

新款的改成啥样子呢？




船尾两侧直接切掉，另一个原因是宽度限制。 宽度已经被限定的情况下，如果船底还搞自然收缩，那么船底和水接触的部分宽度有限（也就是变相的尖尾，而我们要降低阻力一个重要原则是让船尾水线变得更宽，或者说最宽）。

一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 15:46
Begun, 首先要感谢你专业细致的讲解，这些原理我只是粗略的了解，你讲的专业多了. 我其实主要的疑问是，欧 ...

舒适度这个事情是很难界定的。比如你的可用空间大了很多，就是最直观的舒适了。航行中也多数时间都是风平浪静的，而不是什么恶浪滔天。即使有那样恶劣的天气，你那么小的船上也不会体现什么尖头尖尾更舒服一说，论被浪抛上抛下的感觉 两者都一样糟糕。

一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 16:28
两头尖的一般都是全龙骨，两个加一起那可就比现代的船稳多了，当然我也不是说我喜欢这种船。船上的一切都 ...

现在的帆船貌似没有两头尖的了。那种屁股是尖的甚至是圆的都是至少80年代之前的船了。一般的做法都是屁股直接平板切掉。敞开式救生艇还可以看到两头尖的，但带动力的屁股也变平板了。

美国因为历史上有一艘帆船在大赛中赢了英国，后面很多船都按这个蓝本来造，包括现在造的一些复古情怀的帆船，这样就有两头尖的了。

但你说美国帆船很多两头尖，我表示没这么看到。当然另外一方面，美国佬貌似玩动力艇的多，帆船不是很多。

大点的船肯定是钢的了。腐蚀的问题钢质船有一套成熟的防范措施 并没有什么严重的问题。铝的也照样有腐蚀的问题，每年该换的牺牲阳极不不钢船少。防止海水腐蚀方面，并不是铝船的突出优点（这点来说玻璃钢的船确实是耐腐蚀强）。 当然如果用在内河淡水里面，铝船对钢船的耐腐蚀性优势是很明显的。

从使用年限上说，因为铝材本身有力学性能衰退的问题，一般使用年限以30年为宜。这个年限和玻璃钢的比较，也没有多少优势。

它的真正优点是材料密度比较低，那么同样强度的板材，会比钢材厚很多。厚的结构稳定性强，不容易弯曲，不需要太多扶持材料就可以保证足够的稳定性（也就是说船壳不需要设置太密集的肋材来支撑，或者说比只考虑强度的时候需要的厚度薄一些）。这样船体重量会比较轻。

但这个厚板不容易弯曲也是个双刃剑。你做小船的时候板厚不大，还能弯曲加工；做到大船了这么高的刚度是随板厚的4次方暴增的，会导致板材弯曲加工困难。另外大船上材料价格凸显，还用铝材就很不经济了。

tang635968 发表于 2018-12-23 06:40
请问一下90呎左右帆船，钢与铝合金寿命如何的？我在考虑买二手帆船，看你们讨论都好专业的，所以请教一下 ...

铝合金大量进入到造船业，还是很近的年代。因为铝材的价格主要取决于电力的价格，在西方大规模应用核电技术后，铝材的价格急剧下降，这才导致以前只能在航空工业中使用的铝也可以用于造船了。也就是说实质和玻璃钢开始大量使用的年代（70年代）差不多。也就是整体铝合金的船的寿命统计，其实并没有太多的观测样本。不像钢材那样甚至有100年还在使用的实例。

力学衰退这个事情我也不是很清楚，这个说法是英国造玛丽女王2号超级邮轮的时候提出的。因为之前的伊丽莎白2号邮轮为了减轻上层建筑的重量，其顶部舱室是铝合金做的。然后在长期使用后出现性能衰退。新造的邮轮为了避免这个现象，整体全部用钢造，为应对随之而来的重心增高问题必须采取更好的设计。至于铝合金为啥损坏了他解释得很含糊，只是说30年就不行了，我估计可能是“应力腐蚀”问题。

90英尺 也就是27米，这个级别差不多已经超出了铝船经济适用的长度上限。
在更小的船里面，如果按强度要求，钢船只需要用很薄的钢板来制作。但在腐蚀面前，众生平等，是按每年固定的厚度来减薄的，比如每年腐蚀0.1mm。你20mm厚的钢板和4mm厚的都一样的腐蚀速度。很显然4mm的按这个速度只要30年就只剩下1mm了，根本不能用，而20mm的还剩17mm，基本可以不担心腐蚀减薄问题。

这就是越小的船用钢板制作越不划算的问题之一。然后你不得不把从力学上考虑只要4mm的船给强行设计为7mm来满足用于30年的使用设计年限。这样一来重量就增大很多。

然后我们再来看铝船。船用铝板的强度是比较低的，只有飞机上用高强铝合金的2/5，大概是普通船用钢板的2/3。也就是单纯论强度，船用铝板必须是钢板的1.5倍厚度才能等强，也就是一半重量（铝的密度只有钢的1/3）下会等强。

比如前面那个4mm钢板的，如果简单考虑强度的话换成铝板，铝板的厚度应该是6mm。但实际上船壳并不是单纯考虑强度的，特别是对于小船来说，船壳的稳定性要求比强度要求要大得多（简单理解稳定性就是船壳不会被浪拍瘪下去）。铝板的厚度是钢板的1.5倍，那么稳定性大概是1.7倍（这里本来是5倍但因为铝的弹性模量只有钢的1/3所以只剩1.7），也就是铝板轻易就能满足稳定性要求，那么实际不需要这么厚了。在这种情况下，你可以知道，铝船重量会比钢船轻很多。

越大的船因为钢板厚度也随之增厚，而且稳定性可以用相对密集而复杂的肋条来满足，稳定要求不突显。所以铝船的重量轻的优势就慢慢下降了（当然始终都比钢船要轻）。

另外从腐蚀余量上讲，在有良好保养下，铝船的腐蚀减薄速度和钢比较并没有太大不同。很明显，厚的船壳总是有优势。
一般估计15m的船用铝板性价比会比较好吧。30m的性价比有所下降。

至于现实的船中，30m的钢质渔船是非常多的，也就是非常成熟的工艺。几乎没见过这个级别的用铝合金来造渔船的。而在国外几米长的工作艇中铝合金的很常见，这很说明适用尺寸问题。豪华游艇当然可以无视造价问题。

tang635968 发表于 2018-12-30 04:08
还想请教一下关于钢帆船与铝合金帆船的寿命问题。以前有文章说钢船使用寿命只有30年。我查了一下二手帆船 ...

特别老的船有“历史年代”的价格加成，说白了就是个古董。比如我还见过有号称1856年的木船在卖，那个价格就是天价了。
而实际上这种船从上到下根本没有什么1856年的东西，都不知道更新了多少次。唯一的真正古董也就是个铭牌（或许还有几个黄铜老物件还留着）。

比如49年的钢铁帆船，也许船壳已经更换过80%面积， 只要验船师觉得状况良好，那它就还能卖出价格，然后再来个“历史年代”价格加持，价格就蹭蹭蹭往上涨。
不过49年这个历史应该不算长，讲真并不能增加多少古董价格。一般来说至少要经历过二战的才能算古董。显然另一个门槛就是一战了。如果是19世纪的船那价格更高。然后再编造点战火纷飞的传奇故事，让人听得心之神往，土豪自然愿意出大价钱来霸占历史了。

最倒霉的就是70年代的船，既没有历史加持，又破旧不堪，修也不合算不修又要完蛋。