船舶工程

用船体型线图来显示船体外型

流体静力学关注船只静止在水中并保持漂浮状态时所经受的条件。这涉及计算浮力（排水量）及其它流体静力学特性，例如姿态（船体纵向倾斜程度）和稳定性（船体因风、海洋或装卸条件而倾斜后，恢复自身直立姿态的能力）。[5]

流体动力学关注船只周围的水流，如船体、船首和船尾，以及船身之外的部件如螺旋桨叶片或舵，或通过推进器隧道。

• 阻力——在水运动的阻力主要来自于船体周围的水流。动力计算便基于此。
• 推进——在水中移动船只，使用螺旋桨、推进器、喷水推进器、帆等。发动机类型主要是内燃机，也有一些船只使用核能或太阳能进行电力驱动。
• 船只运动——涉及船只在航道中的运动，及其对海浪和风的反应。
• 操控性（机动性）——涉及对船只位置和方向的控制和保持。

液体表面上的浮体有6个自由度，它们分为平动和转动两种。

• 前后的平动被称为推动。
• 横向的平动被称为摇摆。
• 垂直的平动被称为起伏。
• 绕横轴的转动被称为倾斜。
• 绕纵轴的转动被称为侧倾或横滚。
• 绕竖直轴线的转动被称为偏航。

纵向稳定性对应纵向倾斜，其稳定性取决于重力和定倾中心之间的距离。换句话说，船舶要尽量将其重心保持在船底的中间，不包括船首和船尾部分。

当一个物体漂浮于液体表面，它同样受到重力将其向下拉。为了保持漂浮而不致沉没，需要一个反向的力作用在物体上，这就是流体静力学压力。这些力作用在物体上，必须具有与物体重力相同的大小，且与物体运动路线相同的方向，这样才能维持物体的平衡。这个关于平衡的描述只考虑了自由浮体在静水中的情况，当出现其它条件时，这些力剧烈变化，从而导致物体出现摇晃运动。[6]

对漂浮物体来说，浮力等于物体的重量，换句话说，物体的质量等于物体所排开的水的质量。这对物体增加了一个向上的力，其大小与物体排开的水的重量相同，作用在物体表面与水的表面之间，从而使物体达到平衡。

在大多数情况下，船只在波涛汹涌的大海中，其稳定性能够克服所遇到的任何形式的限制或阻力。然而，船只具有横滚的特性，这是人们所不希望的。如果横滚的幅度两倍于起伏的幅度，将导致该船倾复。[7]

一艘油轮的甲板，船尾方向。

结构涉及到建造材料的选择、船只整体和局部受力的结构分析、结构部件的振动和船只在航道上运动时的结构响应。使用什么材料，以及使用多少，根据船的类型，结构和设计会有所不同。有些船会使用玻璃钢，但绝大多数都会使用钢铁，上部构造可能还会使用一些铝。[6]船舶的完整结构被设计为由矩形板组成，这些钢板的边缘被焊在一起。大面积的格床连在一起便构成了船壳、甲板和隔板，它们和框架一起支撑起整个船。船的结构很坚固，足以将自身结合在一起。它需要克服的主要的力，是纵向弯曲在船体上产生的张力。其结构设计必须使材料尽可能靠两端配置。[6]主要的纵向因素是甲板、船体焊接和船底内部，它们都采用格床形式，并采用额外的纵向拉伸。为了防止扭曲，需要在船体增加隔板，而船的尺寸则取决于需要在这些隔板之间创造的空间。战舰使用的一种纵向加强系统，已经被许多现代化商船采用。该系统曾被广泛用于早期商船大东方号。后来则转变为横向框架结构，事实证明，船体设计的这个新概念更加实用。这种系统后来很流行，因此被用于现代化船舶如油轮，并被命名为伊舍伍德系统（Isherwood system）。[6]伊舍伍德系统在船侧和船底都采用是纵向加固甲板，这些框架和梁分得足够开，因此是等距离的。该系统使横隔板间隔3、4米来提供纵向支撑，这么宽的间隔，使得可以通过舱壁提供的力量来替代横向力。[6]

布局涉及概念艺术、布置与通道、防火、空间分配、人因工程学和装载能力等。

建造过程依赖于所使用的材料。如果使用钢或铝，则需要按照结构设计图纸或模型，对板材进行轧制、划线、机械加工、折弯及焊接，最后是安装和下水。而其它材料，如纤维强化塑料和玻璃钢则要使用粘合剂。建造过程需要同时考虑到所有因素，如安全性、结构强度、流体动力学及船舶的布局。每项考虑因素都能根据船只的定位提出一个新的材料选择。在考虑结构强度时，需要考虑船只碰撞行为可能会造成船只结构改变。因此，需要认真考虑材料的性能。考虑船舶撞击，应使用具有弹性、能吸收能量的材料。并且在发生撞击后，相撞船只应向相反方向反弹，以防止进一步的损害。[8]