一种古船型线复原方法研究

魏 斌，马 娟

（江苏联合职业技术学院 无锡交通分院，江苏 无锡 214151）

0 引 言

在复原古船时，对于其外观来说，通常从型线的复原和上层建筑的复原2个方面进行研究。研究古船的首要工作是复原该古船，而复原古船的第一步是复原其船体型线，船体型线的好坏直接影响船舶的航行性能和经济性等。古船的型线复原可分为以下2种情况。

(1) 根据出土的古船残骸进行复原，在这种情况下往往可通过测量古船残骸的型线数据得出大部分型值点，因此复原起来较为简单。

(2) 没有实物，根据古书的记载和造船匠的描述进行复原，在这种情况下无法通过测量实物得到型值，因此复原起来较为困难。

本文以无锡西漳船为例，介绍一种利用造船匠人的描述、通过计算机辅助的手段对古船的型线进行复原的方法，为古船的型线复原提供一定的参考。

无锡西漳式木帆船已有100多年历史，是以江苏省无锡市西漳镇命名，载重量从几吨到百吨不等，分布太湖及苏南、浙西水系的一种船型优良的木帆船，具有航速快、阻力小等特点[1-2]。该船在清代和民国时期因性能优越而在航运界享有盛名，遗憾的是目前没有发现存世的西漳式木帆船实体，也未见到任何技术图纸。但是，经过西漳船数代工匠的实践，已总结出其主尺度确定的演算要领，通过便于记忆的口诀代代相传。本文讨论的西漳船主要是根据造船老匠人章桂兴师傅总结的口诀复原的。

1 西漳船型线复原

本文以一艘后满梁舯宽（即型宽）为2.5m的西漳船为例，利用计算机辅助的手段对其型线进行复原。根据口诀及相关文献得出：西漳船的水底长应为其后满梁宽的3.2倍，即8m，而梢出舱和艏出舱的长度分别为后满梁宽的0.84倍和0.96倍；同时，翅膀梢长度为后满梁宽的0.3倍。西漳船的总长由水底长、梢出舱、艏出舱和翅膀梢组成，从而得出西漳船总长为其后满梁宽的5.3倍，即13.25m。吨长（即设计水线长）是总长去掉翅膀梢之后的长度，由此得出吨长为后满梁宽的5.0倍，即12.5m；水底舯宽为后满梁宽度的0.6倍，即1.5m。水底前龙门宽及后龙门宽各占水底中宽的55%和65%，即825mm和975mm，见表1。同时建造10t重的船，后满梁宽度为6.7裁尺，合今2.33m；建造20t重的船，后满梁宽度为7.9裁尺，合今2.75m（含板厚）；建造30t重的船，后满梁宽度为8.6裁尺，合今2.99m；头梢宽度为“对折船头六折梢”；长宽比为5.3；橹身长为船宽的2倍等[1]。

表1 西漳船船型比例（以后满梁舯宽为单位1计算）

1.1 船体放样图

(1) 根据水底长、水底舯宽、水底前龙门宽和水底后龙门宽，同时将水底长按水底舯宽 4:6划分，即水底舯宽距离水底前龙门为4.8m（线段B与线段C之间的水平距离），水底舯宽距离水底后龙门为3.2m（线段B与线段A之间的水平距离），前龙门宽0.82m（线段C的长度），后龙门宽0.98m（线段A的长度），水底中宽1.5m（线段B的长度），制作这些型线的水底放样图（1），见图1。

(2) 利用AutoCAD中样条曲线功能连接A，B和C等3点，得出水底放样图（2），见图2。

图1 水底放样图（1）

图2 水底放样图（2）

(3) 根据西漳船的特点，将水底从艉至艏分为 12处肋位，分别是 1号艉龙门甲梁、2号艉舱甲梁、3号房舱梁、4号中舱甲梁、5号中舱甲梁、6号半梁、7号中舱甲梁、8号中舱甲梁（桅杆）、9号大梁、10号桅厢梁、11号头舱甲梁和12号头龙门甲梁，间距为0.7～0.8m，此处各肋位间距根据西漳船的特点及各舱室功能的不同，截取不同的间距，故非等分而得。得到水底放样图（3），同时分别量取每一站的水底放样宽度，见图3。

图3 水底放样图（3）

1.2 横剖线图

(1) 根据后满梁舯宽（即型宽，线段EG的长度）为2.5m，水底舯宽为1.5m（线段HJ的长度），通过查阅相关文献得出船体舯深（即型深）约为后满梁宽的0.4倍，即型深约为1m（线段FI的长度）[2]，作中横剖面图（1），见图4。

(2)根据文献[3]的记载，舭部采用勺形大圆弧过渡，粗略得到完整的中横剖面图（2），见图5。

图4 中横剖面图（1）

图5 中横剖面图（2）

(3) 根据肋位横剖面处的最大宽度一般比相应肋位的船底宽度大1/4，同时结合水底放样图（3），并对舭部采用勺形圆弧过渡，即可得到各肋位的横剖面图（见图6），此时并未考虑艏艉鳌水（即艏艉上翘幅度，鳌水参照船底板边线：鳌水的曲度与水底放样船底板两侧曲线的曲度近似，可从图3中得到）。

1.3 中纵剖面图

根据鳌水参照船底板边线，同时稍出舱和艏出舱的长度分别为后满梁宽的0.84倍和0.96倍，取2.1m和2.4m，即在水底长度的基础上前后分别增加2.4m和2.1m，使水线长为12.5m，同时利用AutoCAD中的样条曲线顺势延伸，得到中纵剖面图，见图7。

图6 各肋位的横剖面图

图7 中纵剖面图

1.4 修正后横剖线图

结合“1.2”节和“1.3”节，考虑艏艉鳌水（即艏艉上翘幅度），得到修正后的横剖线图，见图8。

1.5 三维船体模型绘制

根据上述轮廓，利用AutoCAD中建模功能模块下的“放样”功能，得到三维船体模型，见图9。

图8 修正后横剖线图

图9 三维船体模型

1.6 初步型值获取

按满载水线高度与主船体艏艉交点得出西漳船设计水线长（即垂线间长），将垂线间长10等分，从艉至艏命名为0～10号站，艏艉各加密0.5号站和9.5号站；根据西漳船的船型特点分别定出吃水线和纵剖线，利用AUTO CAD2014版三维剖面交线功能得到船体型线三视图（见图9），并测量、整理出相应型值表。

水线选用300WL、600WL和900WL，纵剖线选用300WL纵剖线、600WL纵剖线和900WL纵剖线，对该三维模型进行剖切，从而得到相应的站线、水线和纵剖线图见图10，进而量取相应的型值。

1.7 型线光顺

利用HDSHM软件对初步获取的型值进行型线放样，对型线进行光顺，从而得到较为光顺的型线图；利用HDSHM导出光顺后的型值表。

图10 船体剖面交线生成图

1.8 静水力验证

根据文献[2]得出该模型船的吃水为 0.9m 之后，利用中国船级社武汉规范研究所的静水力计算软件对光顺后的型值进行静水力计算，得出各静水力曲线图，从而验证所复原的型线符合船舶的基本性能。通过利用该所的静水力计算软件进行计算，得出该船的方形系数为0.6，满载总排水量约为18t，空载排水量约为3t，载重量约为15t，对照文献[1]，符合西漳式木帆船的载重吨位与船体尺寸之间的变化规律。通过观察从软件中导出的静水力曲线图可知，各静水力曲线光顺且符合事实规律。因此，可认为利用该技术复原得到的西漳船型线图和型值表是可信的。

2 结 语

古船的型线复原仅仅是古船复原工作中的一小部分，若要对古船进行真正的复原，总体布置与结构、建站手段和方式才是最关键的部分。本文介绍以计算机辅助的手段，对某西漳船进行型线复原，在没有出土实物的情况下基本得到了其型线，从而得到了该船的外轮廓，为后续的复原工作奠定了基础。

【 参 考 文 献 】

[1] 李心言.江南名舟西漳船[J].郑和研究，2002 (2): 42-45.

[2] 张依莉，马娟，周建军，等.江南名舟西漳木帆船复原研究[J].江苏船舶，2016 (3): 39-43.

[3] 朱文博.西漳型驳船的船型分析[J].武汉水运工程学院学报，1984 (23): 79-87.

[4] 魏斌，马娟.基于EFSPD的船首建模研究[J].船舶与海洋工程，2014 (3): 21-23.