Ordet “fartøj” omfatter enhver form for vandfartøj, herunder ikke-deplacementfartøjer, WIG-fartøjer og vandflyvemaskiner, der anvendes eller kan anvendes som transportmiddel til transport på vandet. De vigtigste elementer i skibsarkitekturen er:
HydrostatikRediger
Hydrostatik vedrører de forhold, som fartøjet udsættes for, mens det ligger i vand i hvile, og dets evne til at forblive flydende. Dette indebærer beregning af opdrift, deplacement og andre hydrostatiske egenskaber som f.eks. trim (mål for skibets hældning i længderetningen) og stabilitet (et skibs evne til at genoprette sig selv til en oprejst position efter at være blevet skråt af vind, sø eller belastningsforhold).
HydrodynamikRediger
Hydrodynamik vedrører vandets strømning omkring skibets skrog, bov og agterstavn og over organer som f.eks. propelblade eller ror, eller gennem thruster-tunneler. Modstand – modstand mod bevægelse i vand, der primært skyldes vandets strømning omkring skroget. Drivkraftsberegning foretages på grundlag heraf. fremdrift – at bevæge fartøjet gennem vandet ved hjælp af propeller, thrustere, vandstråler, sejl osv. Motortyperne er hovedsagelig forbrændingsmotorer. Nogle fartøjer drives elektrisk ved hjælp af atom- eller solenergi.Skibsbevægelser – omfatter fartøjets bevægelser i sejlrenden og dets reaktion på bølger og vind.Styrbarhed (manøvrering) – omfatter kontrol med og opretholdelse af fartøjets position og retning.
Flydeevne og stabilitetBearbejd
Mens et flydende legeme oven på en flydende overflade har 6 frihedsgrader i sine bevægelser, er disse kategoriseret i enten rotation eller translation.
- Translation forfra og bagfra betegnes som surge.
- Transversal translation betegnes sway.
- Vertikal translation betegnes heave.
- Rotation om en tværgående akse betegnes trim eller pitch.
- Rotation om en for- og agterakse betegnes hæl eller rulle.
- Rotation om en lodret akse betegnes som gabning.
Længsstabilitet for langsgående hældninger afhænger stabiliteten af afstanden mellem tyngdepunktet og det langsgående meta-center. Med andre ord er det grundlag, hvorpå skibet fastholder sit tyngdepunkt, dets afstand, der er sat lige langt fra både den agterste og den forreste del af skibet.
Mens et legeme flyder på en flydende overflade, møder det stadig tyngdekraften, der presser ned på det. For at holde sig flydende og undgå at synke er der en modsatrettet kraft, der virker mod kroppen, kendt som det hydrostatiske tryk. De kræfter, der virker på kroppen, skal være af samme størrelse og have samme bevægelseslinje for at holde kroppen i ligevægt. Denne beskrivelse af ligevægt er kun til stede, når et frit flydende legeme befinder sig i stillestående vand, når andre forhold er til stede, skifter størrelsen af disse kræfter drastisk, hvilket skaber legemets svajende bevægelse.
Den opdriftskraft er lig med legemets vægt, med andre ord, legemets masse er lig med massen af det vand, som kroppen fortrænger. Dette tilføjer en opadgående kraft til kroppen med mængden af overfladearealet gange det fortrængte areal for at skabe en ligevægt mellem kroppens overflade og vandets overflade.
Stabiliteten af et skib er under de fleste forhold i stand til at overvinde enhver form for begrænsning eller modstand, som man støder på i hård sø; skibe har dog uønskede rulleegenskaber, når balancen af svingninger i rulning er to gange så stor som svingningerne i krængning, hvilket medfører, at skibet kæntrer.
StrukturerRediger
Strukturer omfatter valg af konstruktionsmateriale, strukturel analyse af skibets globale og lokale styrke, vibrationer i strukturkomponenterne og skibets strukturelle reaktioner under bevægelser i søgang. Afhængigt af skibstypen vil strukturen og konstruktionen variere med hensyn til, hvilket materiale der skal anvendes, og hvor meget af det. Nogle skibe er fremstillet af glasfiberarmeret plast, men langt de fleste er af stål med eventuelt lidt aluminium i overbygningen. Hele skibets struktur er konstrueret med paneler i rektangulær form, der består af stålplader, som er understøttet på fire kanter. Kombineret i et stort overfladeareal skaber grillagerne skibets skrog, dæk og skotter, samtidig med at de stadig giver gensidig støtte til rammene. Selv om skibets struktur er robust nok til at holde sig selv sammen, er den vigtigste kraft, det skal overvinde, langsgående bøjning, der skaber en belastning mod skroget, og dets struktur skal være udformet således, at materialet er disponeret så meget for- og agterud som muligt. De vigtigste langsgående elementer er dækket, skrogpladerne og den indre bund, som alle har form af gitter og yderligere langsgående strækninger i forhold til disse. Skibets dimensioner er således, at der skabes tilstrækkelig stor afstand mellem stivgørerne til at forhindre udbøjning. Krigsskibe har anvendt et langsgående system af afstivning, som mange moderne handelsskibe har indført. Dette system blev i vid udstrækning anvendt i de tidlige handelsskibe som f.eks. SS Great Eastern, men senere overgik man til en struktur med tværgående rammer – et andet koncept inden for skibsskrogdesign, som viste sig at være mere praktisk. Dette system blev senere indført i moderne skibe som f.eks. tankskibe på grund af dets popularitet og blev derefter kaldt Isherwood-systemet. Isherwood-systemet består i at afstive dæk i både side og bund ved hjælp af langsgående elementer, der er tilstrækkeligt adskilt, så de har samme afstand mellem sig som spanter og bjælker. Dette system fungerer ved at mellemrumme de tværgående elementer, der støtter de langsgående, med ca. 3 eller 4 meter, med den store afstand medfører dette den nødvendige tværgående styrke ved at forskyde den mængde kraft, som skottene giver.
ArrangementerRediger
Arrangementer omfatter konceptdesign, layout og adgang, brandsikring, fordeling af rum, ergonomi og kapacitet.
KonstruktionRediger
Konstruktionen afhænger af det anvendte materiale. Når der anvendes stål eller aluminium, omfatter dette svejsning af plader og profiler efter valsning, mærkning, skæring og bøjning i henhold til konstruktionstegningerne eller modellerne, efterfulgt af opsætning og lancering. Der anvendes andre sammenføjningsteknikker til andre materialer som f.eks. fiberforstærket plast og glasforstærket plast. Konstruktionsprocessen er omhyggeligt gennemtænkt under hensyntagen til alle faktorer som sikkerhed, strukturens styrke, hydrodynamik og skibets indretning. Hver faktor, der tages i betragtning, giver en ny mulighed for at overveje materialer og skibets orientering. Når der tages hensyn til strukturens styrke, tages der hensyn til skibets kollisionsvirkninger på den måde, hvorpå skibets struktur ændres. Derfor overvejes materialernes egenskaber nøje, da anvendt materiale på det ramte skib har elastiske egenskaber, den energi, der absorberes af det skib, der rammes, afbøjes derefter i den modsatte retning, så begge skibe gennemgår en proces med at rebounding for at forhindre yderligere skader.
