船体结构与强度.ppt

第一章 船舶适航性,1,第三节 船体结构与强度,一、船体强度的基本概念 二、船体结构构件 三、船体结构形式 四、船体结构 五、船体首、尾端结构 六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,第一章 船舶适航性,2,一、船体强度的基本概念,船体强度是指船体结构抵抗各种外力作用的能力。 根据作用于船体上力的性质，船体强度可分为总纵弯曲强度(即纵向强度)、横向强度、局部强度和扭转强度四种。,第一章 船舶适航性,3,1.总纵弯曲强度,1）船体发生总纵弯曲变形的原因 作用在船体上有各种各样力，例如船舶重力、浮力、惯性力、波浪冲击力、螺旋桨运转时的水动压力、机器运转时的振动力、船舶靠码头和装卸货物时的碰撞力、船舶触礁、搁浅以及进坞时墩木的碰撞力或反作用力等等。在这些力的作用下，船舶结构有可能会发生各种变形或破坏。 其中对船体最危险的是由于船舶重力和浮力引起的沿着整个船长方向上发生的总纵弯曲变形和破坏。,第一章 船舶适航性,4,1.总纵弯曲强度,1）船体发生总纵弯曲变形的原因 引起船体结构发生纵向弯曲变形的原因，主要是由于沿船长方向每一点上的重力和浮力分布不均匀造成的。,第一章 船舶适航性,5,2）总纵弯曲力矩和剪力,船体结构抵抗总纵弯曲力矩和剪力作用的能力称为船体总纵弯曲强度，简称纵向强度。 （1)总纵弯曲力矩和剪力 由于外力的作用，沿船长方向分布，作用在船体上向上和向下的负荷(单位船长上重力和浮力的差值)，将会产生一种沿船长各区段上下参差不齐的变形趋势和纵向弯曲变形趋势，这种趋势构成了船体结构内部之间的相互作用，这种内部之间的相互作用力称为内力。 内力分为两种，一种是由内部上下移动趋势构成的内力，称为剪力；另一种是由弯曲变形趋势引起的内力，称为弯曲力矩。,第一章 船舶适航性,6,2）总纵弯曲力矩和剪力,（2)船体总纵弯曲变形的形式 船体总纵弯曲变形的形式有中拱和中垂两种。,第一章 船舶适航性,7,2）总纵弯曲力矩和剪力,（3) 最不利的浮力和重力的大小及分布 浮力的大小和分布:当船舶在海上遇到标准波：波的形状为坦谷波，即波峰较陡而波谷平坦，且波长等于船长L，波高H等于波长的120( L120m时)或波高等于30+2m(L120m时)，船与波的相对位置是波峰位于船中或波谷位于船中时，船舶所受到的浮力分布对船体总纵弯曲强度是最为不利的。 重力的大小和分布: 主要决定于船舶的装载状态。在载重分布合理的情况下，船舶满载出港、满载到港、压载出港、压载到港，船舶重力的分布对船体总纵弯曲强度都是不利的分布。如果遇到标准波，则作用在船体上的弯曲力矩和剪力有可能达到最大值。,第一章 船舶适航性,8,1)作用在船体上的力：无论是航行、停泊，还是在坞内，船舶都会不可避免地受到各种力的作用，归纳起来主要有：重力、浮力、货物的负载、水压力、波浪冲击力、扭力(如斜浪航行、货载对纵中线左右不对称等)、冰块挤压力、水阻力、推力和机械震动力及坞墩反力等外力的作用，这些力的最终效果就是使船舶产生总纵弯曲、扭转、横向及局部变形。 总纵弯曲力矩：指作用于船体并使其沿船长方向发生弯曲的力矩。由静水总纵弯矩与波浪总纵弯矩两部分叠加而成。 静水总纵弯矩：当船舶正浮于静水 面上时，从表面上看，重力与浮力 大小相等并处于平衡状态，但事实 上组成船体各分段的重力与浮力的 最终平衡值通常是不相等的。这种 重力与浮力沿船长方向的不均匀分 布，在产生剪切应力的同时，也产 生了总纵弯曲力矩，使船体发生总 纵弯曲。弯矩的最大值在船中附近， 向首尾端逐渐减小。,第一章 船舶适航性,9,波浪总纵弯矩：同样使重力与浮力沿船长方向分布不均匀而产生总纵弯矩。且当波长与船长相等或接近时，该弯矩最为显著，对船体结构的威胁也最大。 对尾机型船而言：空载时中拱，满载时中垂。船舶所受的最大剪切应力位于距首尾两端约1/4船长处。 扭转力矩：发生在斜浪航 行、货载对纵中线左右不 对称时。,第一章 船舶适航性,10,（4)总纵弯曲力矩和剪力沿船长方向的分布 作用在船体上的总纵弯曲力矩和剪力沿船长方向的分布规律如图1-60所示。,第一章 船舶适航性,11,2.横向强度、局部强度和扭转强度,1）横向强度 船体横向强度：指船体抵抗横向作用力的能力。,图1-61 横向变形,第一章 船舶适航性,12,横向作用力：水的侧压力、横浪引起的横摇肋骨歪斜。 2）局部强度：船体结构抵抗局部外力作用的能力。 船体除发生整体结构的变形或破坏外，还会发生仅在局部外力作用下局部结构的变形或破坏。 局部作用力：有波浪冲击力、推力、机械震动力、机器与设备的重力及坞墩反力等外力的作用。,第一章 船舶适航性,13,2.横向强度、局部强度和扭转强度,3）扭转强度 扭转强度是指整个船体结构抵抗扭转变形和破坏的能力。 当船舶斜置于波浪中，或首尾货舱内的货物堆放在不同的舷侧一边时，以及由于其它原因产生的首尾左右不对称的作用力，都会使船舶所受到的重力和浮力不能对称且均匀地分布，于是会产生扭转力矩，使船体发生扭曲变形.,图1-62 扭转变形,第一章 船舶适航性,14,3.对船体结构的设计与建造要求 1)具有足够的强度、刚度和稳定性，保持可靠的水密性，并能满足营运上的要求； 2)构件本身应有良好的连续性，避免应力集中，同时应能保证安装在其上的机械设备具有良好的工作性能； 3)应有合理 的施工工艺， 以提高劳动生 产率，减轻劳 动强度，缩短 船台建造周期， 降低成本； 4)充分考虑整 个船体的美观 和今后维修保 养的方便性。,第一章 船舶适航性,15,二、船体结构构件 1) 船体结构构件： 指船体结构中的每一个加工单元，如一块钢板、一根角钢都是一个构件。 2) 结构构件分类： （1）按其用途可分为主要构件和次要构件； （2）按其在船体结构中所承担的不同强度作用可分为纵向构件和横向构件。,第一章 船舶适航性,16,1)主要构件：船体的主要支撑构件称为主要构件，如强肋骨、舷侧纵桁、强横梁、甲板纵桁、实肋板、船底桁材、舱壁桁材等。 2)次要构件：一般是指板的扶强构件，如肋骨、纵骨、横梁、舱壁扶强材、组合肋板的骨材等。 3）纵向构件：在船体结构中，承担总纵弯曲强度的构件称为纵向构件，有：甲板纵桁、甲板纵骨、舷侧纵桁、舷侧纵骨、船底纵桁、船底纵骨、中内龙骨、旁内龙骨、甲板、内底板、纵向舱壁、船体外板等。 4）横向构件：在船体结构中承担横向强度的构件称为横向构件，有：横梁、强横梁、肋骨、肋板、梁肘板、舭肘板、横舱壁等。,第一章 船舶适航性,17,三、船体结构型式 船舶：由主船体、上层建筑和许多其他各种设备所组成。 船体（主船体）：是指上甲板以下包括船底、舷侧、甲板、舱壁和首尾等结构所组成的水密空心结构。这些结构全部由板材和骨架组成，即由钢板、各种型钢、铸件和锻件等组成。 船体结构形式：按结构中骨架的排列方式可分为横骨架式船体结构、纵骨架式船体结构和混合骨架式船体结构三种。,第一章 船舶适航性,18,三、船体结构形式 1.横骨架式：主船体中的横 向构件排列密尺寸小，纵向 构件排列间距大尺寸大。结 构简单、建造容易、横向强 度和局部强度好，舱容利用 率较高且便于装卸，横向刚 性比纵向刚性大。总纵强度 主要由外板、内底板、甲板 板及纵向构件保证，较长的 船则需加厚钢板来保证总纵 强度，因此增加了船舶的自 重。主要用于对总纵强度要 求不高的沿海中小型船和内 河船。,第一章 船舶适航性,19,2.纵骨架式：是指主船 体中的纵向构件排列密 尺寸小，横向构件排列 间距大尺寸大。由于纵 向构件的增多大大提高 了船体的总纵强度(总 纵强度好)，可选用较 薄的板材，使船舶自重 减轻，但施工建造比较 复杂，由于横向构件尺 寸的加大使货舱舱容得 不到充分利用而影响载 货量(舱容利用率低， 载货量相对减少)，且装 卸不便。该结构常见于 大型油船和矿砂船。,第一章 船舶适航性,20,3.纵横混合骨架式：主船体中的一部分结构采用纵骨架式另一部分结构采用横骨架式。通常船中部位的强力甲板和船底结构因所受的总纵弯矩大，采用纵骨架式，下甲板、舷侧及受总纵弯矩较小，施工不便和波浪冲击力较大的首、尾部采用横骨架式 结构。左图船底和上甲板采用 了纵骨架式，二层甲板和舷侧 采用了横骨架式结构。 混合骨架式综合了纵、横二种 骨架形式的优点，既保证了总 纵强度，又有较好的横向强度， 同时也减轻了结构重量，简化 施工工艺，充分利用了舱容和 方便装卸。但在纵横构件交界 处结构的连续性较差，在连接 节处易产生较大的应力集中。 该骨架结构型式主要应用于大 中型干货船。,第一章 船舶适航性,21,四、船体结构 1.船体外板和甲板板 1）船体外板,第一章 船舶适航性,22,2)外板编号 (1)船壳外板的名称：船壳外板(由船底、舷侧及舭部构成)由许多块钢板焊接成，钢板的长边沿船长方向布置。长边与长边相接叫边接，焊缝称边接缝，短边与短边相接叫端接，焊缝称端接缝。钢板逐块端接而成的连续长条板称为列板。位于船底平坦部分的各列板称为船底板，位于船体纵中线的一列船底板称为平板龙骨。由船底过渡到舷侧的转圆部分称为舭部，该处的列板称为舭列板。舭列板以上的列板称为舷侧列板，其中与上甲板甲板边板连接的列板称为舷顶列板。,第一章 船舶适航性,23,(2)外板编号的方法：组成船壳外板的每块钢板用编号的方式表示，编号由列板与钢板序号两部分组成，并冠以左舷(P)或右舷(S)。对不同列板，以平板龙骨为基准并称其为K列板，与其相邻的列板为A列板，再次的列板为B列板，以此类推，但I、O、Q三字母不用；而同一列板中每块钢板的排列序号可从船首排起，也可从船尾排起，并用阿位伯数字表示。 如：船壳外板左舷C列第四块板PC4；又如：船壳外板右舷F列第五块板SF5。,第一章 船舶适航性,24,四、船体结构,(3)外板厚度分布 外板厚度分布的原则是根据船体总纵弯曲强度要求，按总纵弯曲力矩沿船长方向的分布和总纵弯曲应力沿船深方向的分布规律来确定，对于个别受力较大的部位和外板开口，则采用局部加强和相应的规定.,第一章 船舶适航性,25,四、船体结构,1.船体外板和甲板板 2）甲板板 （1)甲板板的作用 甲板板是船体甲板结构的组成部分。其作用是保证顶部水密、遮蔽下面空间、保证船体总纵强度和横向强度。 在船体总纵弯曲变形时承担最大抵抗力的甲板称为强力甲板。一般船舶的上层连续甲板(上甲板)均为强力甲板。,第一章 船舶适航性,26,四、船体结构,2）甲板板 （2)甲板板的厚度分布,图1-68 甲板板的厚度分布和排列,第一章 船舶适航性,27,2）甲板板 （2)甲板板的厚度分布 强力甲板板是各层甲板中最厚的甲板。原因是：在各层甲板中，强力甲板距中和轴最远，是承担总纵弯曲应力作用的主要甲板。 在强力甲板中，船中0.4L区域内的甲板板最厚，向两端逐渐减薄，如图1-68所示。原因是：船体最大的总纵弯曲力矩作用在船中0.4 L区域内。 强力甲板中，甲板边板最厚。甲板边板是沿舷边的一列钢板。原因是：甲板边板位于舷边折角处，容易引起应力集中，且又经常积水锈蚀严重。 舱口之间的甲板板较其它处的甲板板薄。原因是：舱口之间的甲板板被舱口切断不连续，不能参与总纵弯曲。,第一章 船舶适航性,28,四、船体结构,2）甲板板 （3)甲板板的排列 甲板板由钢板焊接而成。 钢板的长边沿船长方向布置， 并平行于船体中心线。 甲板边板顺着甲板边线布置。 大舱口之间及首尾端的甲板， 因地方狭窄，一般将钢板横向布置。 （4)甲板开口处的加强,第一章 船舶适航性,29,四、船体结构,2）甲板板 （4)甲板开口处的加强 甲板板上的开口，损失了部分甲板断面面积，破坏了甲板板纵向连续性，开口的角隅处容易产生应力集中，因此必须予以补偿和加强。 甲板上的小开口 甲板上的小开口，如人孔等，一般采用圆形或椭圆形，可不必采取补偿和加强措施，但椭圆形小开口的长轴应沿船长方向布置，且开口的长宽比不小于2。 机炉舱、货舱口等矩形大开口 强力甲板和第二甲板上的机炉舱、货舱开口的角隅是圆形时，角隅处要求加厚板，如图1-69所示。加厚板的厚度应较同层甲板板分别增加4 mm和2.5 mm。第三甲板及以下甲板(包括平台甲板)的舱口角隅处一般不要求加厚板。,第一章 船舶适航性,30,3.总布置图 总布置图由右舷侧视图、各层甲板与平台平面图、舱底平面图及船体主要尺度和技术数据等组成。反映了船舶总的布置情况，即全船各舱室的划分与位置、各 种船舶 设备及 位置。 该图比 较集中 体现了 船舶的 用途、 任务和 经济性。,崇明岛,第一章 船舶适航性,31,2.船底结构 船底结构是保证船体总纵强度、横向强度和船底局部强度的重要结构。作用于船底上的外力有：水压力、机械设备和货物的负载、总纵弯曲引起的拉伸力和压缩力，进坞坐墩时墩木的反力、机械设备运转时的振动力等。 船底结构主要有双层底结构和单层底结构两种类型。 (一)双层底结构 是由船底板、内底板、内底边板、舭列板及其骨架组成的底部空间。船舶应尽可能在首防撞舱壁至尾尖舱舱壁间设置双层底。客船当船长50mL61m时，至少应自机舱前舱壁至防撞舱壁或尽可能接近该处之间设置双层底；当船长61mL76m时，至少应在机舱以外设置双层底，并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近该处；当船长L76m时，应在船中部设置双层底，并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近该处。 双层底内的油舱与锅炉给水舱、食用水舱之间，应设有隔离空舱。,第一章 船舶适航性,32,1.作用 增加船体的总纵、横向和船底的局部强度；用作油水舱装载燃油、润滑油和淡水；用作压载舱以调整船舶的吃水、纵倾、横倾、稳性和提高空载时车叶和舵的效率，改善航行性能；提高船舶的抗沉性；提高船体的抗泄漏能力；承受舱内货物和机械设备的负载。,第一章 船舶适航性,33,2.组成 按骨架形式的不同分纵骨 架式和横骨架式两种。主 要组成部分有船底板、肋 板、舭肘板、桁材、纵骨、 内底板及内底边板等。 1)船底板 是平板龙骨至舭列板之间 的外板。船底板中平板龙骨 最厚，其厚度不得小于船底 板厚度加2mm，且均应不小 于相邻船底板的厚度，其宽 度在整个船长范围内应保持 不变，但1800mm。在船 中0.4L区域内的船底板厚度 不得小于端部船底板厚度，并 逐渐向端部船底板厚度过度。,第一章 船舶适航性,34,2)横向构件 (1)肋板：是连接内底板和船底板的横向构件，并是保证船体横向强度和船 底局部强度的重要构件。按结构与用途的不同分实肋板、水密肋板和组合 肋板。 实肋板(又称主肋板)：是非水密的横向构件。其上开有减轻孔、气孔和 流水孔，有些减轻孔专门设计成长椭圆型并便于人员通过的人孔，除轻型 肋板外，人孔的高度应不大于该处双层底高度的50%，且其位置在船长方 向上应尽量按直线排列，以便人员出入。实肋板上焊有加强筋。,第一章 船舶适航性,35,水密肋板：从横向将双层底分隔成若干个互不相通的舱室， 其上无开口。一般在水密横舱壁下均设有水密肋板。因它可能 会受单面水压力，因此其厚度比实肋板的厚度增加2mm，但 一般不必大于15mm，垂直加强筋也应设置得密一些。,第一章 船舶适航性,36,组合助板(又称框架肋板)：由内底横骨、船底横骨、肘板 和旁桁材的扶强材组成。横骨架式双层底结构在不设置实肋 板的肋位上设置该肋板，目前已较少采用。,第一章 船舶适航性,37,组合肋板可用轻型肋板代替，该肋板的腹板厚度与高度不小于 所在区域的实肋板，允许有较大的减轻孔，且与组合肋板相 比，施工方便。,第一章 船舶适航性,38,(2)舭肘板：是连接肋板和肋骨使其组成横向框架的一块板材，俗称污水沟 三角板，在每个肋位上设置。舭肘板的宽度与高度相同，厚度与实肋板相 同。其上面板或折边可增强其刚度(面板或折边的宽度一般为其厚度的10 倍)，开有圆形的减轻孔和污水孔，孔缘任何地方的板宽均不小于舭肘板 宽度的1/3。作用是保证舭部的局部强度和船体的横向强度。,第一章 船舶适航性,39,3)纵向构件 (1)桁材 中桁材(又称中底桁)： 是设置于船底首尾纵中线上 的纵向梁，与平板龙骨、中 内底板组成工字型纵向构 件，俗称龙骨。在船中 0.75L区域内，中桁材上不 得开人孔或减轻孔，其它 区域(舱壁前后1个肋距内 除外)可以开孔，但开孔的 高度应不大于该处中桁材 高度的40%。中桁材应尽 量向首尾柱延伸，并应在中 部0.75L区域范围内保持连 续。,第一章 船舶适航性,40,箱形中桁材(又称箱形龙骨)：是由两道对称布置于船底纵中线两侧的纵 桁、内底板、船底 板和骨材等组成的 水密箱形结构。一 般设置于机舱舱壁 与防撞舱壁之间。 箱形龙骨在起到中 桁材所起作用的同 时还能用于集中布 置各种管路和电气 线路，以便于保护 和维修这些设备， 避免管路穿过货舱 而妨碍装卸货，故又称管隧。缺点是要占去一部分双层底舱容。箱形龙骨 的宽度(即侧板之间的距离)不应超过2m。设有水密人孔和通向露天甲板 的应急出口，其出口的关闭装置能两面操纵，围壁结构与水密舱壁要求相 同。,第一章 船舶适航性,41,旁桁材(又称旁 底桁或旁龙骨)： 对称设置于中桁材 两侧且与中桁材平 行，并与船底板和 内底板相连，其上 开有减轻孔、流水 孔和气孔等，一般 间断于实肋板之间。 其厚度可比中桁材 减少3mm，但均不 小于相应的肋板厚 度。旁桁材的数量 根据船宽而定。,第一章 船舶适航性,42,对横骨架式双层底结构而言，当船宽大于10m时，中桁材两侧至少应各设1道旁桁材；当船宽 大于18m时，中桁材两侧 应至少各设2道旁桁材， 桁材之间的间距一般不大 于4m，距首垂线0.2L以 前区域，旁桁材间距应不 大于3个肋距。对纵骨架 式双层底结构而言，当船 宽大于12m但不大于20m 时，中桁材两侧至少应各 设1道旁桁材。当船宽大 于20m时，中桁材两侧至 少应各设2道旁桁材，桁 材之间的间距一般不大于 5m。,第一章 船舶适航性,43,(2)纵骨：是纵骨架式双 层底结构中设置的纵向构 件，一般用不等边角钢制 成。它是连续构件，穿过 实肋板。当船长超过200m 或纵骨采用了高强度钢时， 船底纵骨穿过水密肋板或 采用相应替代结构。内底 纵骨的剖面模数为船底纵 骨剖面模数的85%，且船 底纵骨的最大间距不大于 1m。 纵骨是保证船体总纵强度 的重要构件。,第一章 船舶适航性,44,4)内底板和内底边板 内底板是双层底上面的水密 铺板，其两侧边缘与舭列板相 连接的一列板叫内底边板。内 底板和内底边板构成了双层底 的内底，其长度也就是双层底 的长度。 横骨架式双层底内底板在船端部0.075L区域内的厚度为船中0.4L区域内 厚度的0.9倍，对双层底内 为燃油舱的，其厚度不小于 8mm。厚度分布特点为船中 部较厚，两端稍薄，而中内 底板因与中桁材相接，受力 较大，其厚度也稍厚一些。 每个双层舱的内底板上至少 开设有两个成对角线布置的 长圆形或圆形人孔，同时配 有水密的人孔盖。,第一章 船舶适航性,45,内底边板处于舭部位置，受力较复杂，且易积水、腐蚀，故比内底板厚 些。结构形式有下倾式、水平式、上倾式和曲折式四种。下倾式内底边板 与舭列板可构成污水沟，普通干货船较多采用；水平式内底边板施工方便，舱内平坦且强度好，一般客船、集装箱船、油船的油舱区域、一些干 货船的货舱区域及其他船舶近首尾区域较多采用；上倾式内底边板便于散 货的装卸，故散装货船与矿砂船较多采用；曲折式内底边板则因其结构特 殊，相比可提高船舶的抗沉性，主要用于经常航行在复杂水域的船舶。 除下倾式内底边板外，其他三种均只能在舭部设置污水井。,第一章 船舶适航性,46,(二)单层底结构 单层底结构主要用于小型船舶、老式油船及内河船舶。结构简单，施工方便，但抗沉性和防泄漏能力差。主要构件有中内龙骨、旁内龙骨、船底纵骨、肋板及舭肘板等。,第一章 船舶适航性,47,3.舷侧结构 舷侧结构是指连接船底和甲板的侧壁部分，是保证船体的纵向强度、横向 强度，保持船体几何形状和侧壁水密的重要结构。 舷侧结构有横骨架式和纵骨架式两大类，主要组成部分有：舷侧外板、肋 骨、强肋骨、舷侧纵桁、舷侧纵骨及舷边等。 1）舷侧外板：指舭列板以上的船体外板(包括舷侧列板和舷顶列板)。 厚度分布特点是船中部较厚，向 两端渐薄，靠近舭列板附近的要 比上面的厚一些，同时在靠近首 尾局部受力大的部位和尾轴附近 的包板等加厚，对航行于冰区的 船舶应进行加厚。 舷顶列板是受总纵弯矩最大的一 列板，其宽度不得小于0.1D，且 在船中0.4L区域内，其板厚不得 小于强力甲板边板厚度的0.8倍， 也不得小于相邻舷侧列板的厚度。,第一章 船舶适航性,48,2）肋骨：是从肋板、舭肘板向 上延伸的横向构件，并与梁肘 板和横梁组成船体的横向框架。 （1)作用：支持舷侧外板，并 保证舷侧的强度和刚性；与 其他横向构件组成的框架既可 保证船体的横向强度，又可防 止船舶在摇摆和横倾时产生横 向变形。,第一章 船舶适航性,49,（2)分类：按所在位置分有：主肋 骨、甲板间肋骨和尖舱肋骨三种。 对某些需进行局部加强(如冰区加 强)的船舶，还需在位于水线附近 每一肋距中间增设一短肋骨 中间肋骨；按受力分有：普通 肋骨和强肋骨两种。 横骨架式舷侧结构中，一般每隔 几个肋位设置一强肋骨(从内底延 伸至上甲板)，以增加局部强度， 如机舱、大的货舱舷侧、油船纵 骨架式舷侧及舱口端梁处等；纵 骨架式舷侧结构中，强肋骨是唯 一的横向构件，其在支持舷侧纵 骨的同时，还起着保证船体横向 强度的作用。,第一章 船舶适航性,50,（3)肋骨编号及肋距 作用(目的)：船舶修造 中指明肋骨位置；海损事 故后能迅速准确地报告受损 部位。 编号方法：肋骨编号以尾 垂线为基准，主要有两种：一 种是较普遍采用的编号方法， 即以舵杆中心线为0号(无论有 无舵柱)，向首排列取正号， 向尾排列取负号；另一种是少 数有舵柱的船舶以舵柱后缘为 0号，向首排列取正号，向尾 排列取负号。 肋骨的最大间距不大于1.0m。,第一章 船舶适航性,51,3）舷侧纵桁和舷侧纵骨 舷侧纵桁多为横骨架式舷侧结构中设置的纵向构件，通常采用T型组合材，其腹板与强肋骨腹板同高，主要用来支承主肋骨。 舷侧纵骨是纵骨架式舷侧结构中的主要纵向构件，一般用尺寸较小的不等边角钢或 球扁钢制 成，主要 用来保证 总纵强度 和支持外 板。 舷侧纵骨 穿过强肋 骨，其最 大间距不 大于1.0m。,第一章 船舶适航性,52,4）舷边 舷顶列板与甲板边板的连接处称舷边。连接方法有下列三种： （1)舷边角钢铆接法 是将等边角钢(舷边角钢)的两边分别与舷顶列板和甲板边板铆接。该方法利用了铆接能重新分布应力和止裂的特点，但工艺复杂、工作量大，后改用扁钢代替角钢，即先将扁钢垂直焊接在甲板边板上，再把扁钢与舷顶列板铆接。,第一章 船舶适航性,53,（2)圆弧连接法：是通过圆弧舷板使舷顶列板和甲板边板连成一个整体。优点是甲板和舷侧的应力过渡较为顺利、分布均匀，且结构刚性较大；缺点是甲板有效利用面积减少，甲板排水易弄脏舷侧，又由于线型变化问题，该方法较适用于船中部位。圆弧舷板厚度至少应等于甲板板厚度，其圆弧半径不得小于板厚的15倍，且在船中0.5L区域内的圆弧舷板上应尽量避免焊接甲板装置。 （3)舷边直角焊接法：是把舷顶列板和甲板边板直接焊接起来。施工简单，但易造成应力集中而产生裂缝，多用于中小型船及有舷边水柜的散装货船等。,第一章 船舶适航性,54,5）舷墙与栏杆 （1)位置与要求：露天干舷甲板、上层建筑和甲板室甲板的露天部分。露天干舷甲板及上层建筑甲板和第一层甲板室甲板的舷墙或栏杆的高度应不小于1.0m。木材船的舷墙高度至少应为1.0m。 （2)舷墙 作用：保障人员安全；减少甲板上浪；防止甲板物品滚落入海。 组成：主要由舷墙板、支撑肘板和扶手等组成。在船中部，舷墙板不和舷顶列板相焊接，而是由支撑肘板支撑在甲板边板上，其下端与舷顶列板上端间留有一定空隙以利于排水，上端由扁钢或型钢做成扶手。对船长等于或大于65m的船舶，干舷甲板上的舷墙板 厚度应不小于6mm。舷墙不参与总 纵弯曲。 （3)栏杆 作用主要是保障人员安全，防止甲 板物品滚落入海。栏杆的最低一根 横杆距甲板应不超过230mm，其他 横杆的间距应不超过380mm。,第一章 船舶适航性,55,4.甲板结构 有横骨架式和纵骨架式两种，主要组成部分有甲板、横梁、甲板纵桁、甲板纵骨、舱口围板及支柱等。 1）甲板 （1)按作用分类：强力甲板、遮蔽甲板、舱壁甲板、干舷甲板和量吨甲板等。 （2)厚度要求：上甲板在各层甲板中最厚，船中0.4L区域内强力甲板的厚度应保持相同，并逐渐向端 部甲板过度，强力甲板 (包括端部甲板)的最小厚 度应不小于6mm。甲板 边板受力最大，易积水腐 蚀，必须连续，厚度是上 甲板中最厚的。船中0.4L 区域内的甲板比首尾两端 和大开口线以内区域的甲 板厚。甲板开口角隅处为 抛物线形、椭圆形或圆形， 并加强。,第一章 船舶适航性,56,2）横梁 横梁是甲板结构中的横向构件。横骨架式结构中一般用不等边角钢制成， 并装设在每一肋位上用肘板与肋骨连接。货舱口横围板下的横梁叫舱口端 梁，货舱开口范围内的横梁称半横梁。纵骨架式结构中一般每隔35档肋 位装一强横梁，作为甲板纵骨的支架，在其上开切口让甲板纵骨穿过。 3）甲板纵桁与甲板纵骨 甲板纵桁用尺寸较 大的T型组合材制成， 在横骨架式与纵骨架 式甲板结构中均有， 主要用来支撑横梁。 甲板纵骨是纵骨架式 甲板结构中的重要构 件，一般用不等边角 钢制成，其间距与船 底纵骨相同，主要用 来保证总纵强度。,第一章 船舶适航性,57,4.舱口围板 指设置于露天甲板(上 甲板)货舱开口四周的 纵向和横向并与甲板垂 直的围板。 作用：保证工作人员 安全；防止海水灌入 舱内；增加甲板开口 处的强度。 高度：最低不小于 450mm。 舱口角隅处的加强 方法：,舱口角隅处的加强,第一章 船舶适航性,58,5）支柱：是舱内的竖向构件，作用是支撑甲板骨架，承受轴向压缩力，保持船体竖向形状。 支柱的上端位于甲板纵桁和横梁的交叉节 点处，下端在船底纵桁与肋板的交叉节点 处。上下层甲板间的支柱一般设置在同一 垂直线上。 载运大件货的舱，采用悬臂梁来代替支柱。,第一章 船舶适航性,59,6）梁拱和舷弧 （1)梁拱 概念：简称为甲板的横向曲度。 作用：增加甲板强度；便于排泄甲板积水和增加储备浮力。 取值范围：一般在船宽(B)的1/1001/50之间，干货船的梁拱通常取B/50，客船的梁拱取B/80。 （2)舷弧 概念 作用：增加储备浮力；便于甲板排水；减少甲板上浪和使船体外形更美观。,第一章 船舶适航性,60,舷弧的数值见下表，其中位于首垂线处的舷弧叫首舷弧，位于尾垂线处的舷弧叫尾舷弧，首舷弧是尾舷弧的2倍(大一倍)。,舷 弧 的 数 值,注：表中L为船长，单位为m。,第一章 船舶适航性,61,7.舱壁结构 1）作用 横向和纵向舱壁所起的作用归纳起来有如下几个方面： （1)分隔舱室，满足不同用途； （2)横舱壁是保证船体横向强度和刚性的重要构件，是船底、舷侧和甲板等结构的支座，可使船体各构件之间的作用力相互传递，其中水密横舱壁是保证船舶抗沉性能 的重要结构； （3)纵舱壁可减少自 由液面对船舶稳性 的影响，较长的纵 舱壁还可增强船舶 的总纵强度； （4)采用防火结构的 舱壁，可在一定时 间内防止火灾蔓延。,第一章 船舶适航性,62,2）分类：按用途和结构形式的不同分两大类。 （1)按用途分类 水密舱壁：指自船底(船底板或内底板)至舱壁甲板的主舱壁。其中水密 横舱壁是保证船舶抗沉性能的重要舱壁，其设置数量依据船长和船型不同 而异。万吨级船需设置67道，其中首尖舱舱壁(又称防撞舱壁)是最重要 的一道水密横舱壁，其上不得开设任何门、人孔、通风管道或任何其他开 口，并应通至干舷甲板。位于船尾的最后一道水密横舱壁为尾尖舱舱壁， 尾尖舱舱壁应通至舱壁甲板，当尾尖舱水密平台甲板在水线以上时，可 仅通至水密平台甲板为止。另一种是水密纵舱壁，一般仅见于液货船。 防火舱壁：是按船舶防水结构要求设置的具有一定隔热能力并能在一定 时间内防止火灾蔓延的舱壁。机舱和客船起居处所的舱壁为防火舱壁。 液体舱壁：是液舱(油舱、水舱等)的界壁，舱壁板较厚且其上的骨架尺 寸也较大，并需保证水密或油密。 制荡舱壁：是设于液舱内的纵向舱壁(如首、尾尖舱)，主要用来减小自由液面的影响，开有气孔、油水孔和减轻孔。 轻型舱壁：,第一章 船舶适航性,63,2)按结构分类 有平面舱壁、对称槽形舱壁及双层板舱壁三类。 (1)平面舱壁：由舱壁板和其上的垂直与水平骨架组成。大型船舶舱壁板的钢板长边沿水平方向布置，厚度由下向上逐渐减薄。 (2)对称槽形舱壁：由钢板压制而成。优点：在强度相同的条件下，重量减轻，节约钢材，装配与焊接的工作量减少，便于清舱。缺点：所占舱容较大，舱容利用率不高。一般用于油船、散装货船及矿砂船。剖面形状有三角形、矩形、梯形和弧形几种，其中梯形和弧形用得较为广泛。,第一章 船舶适航性,64,五、首尾结构 1.首、尾端的形状 1)首端形状 首端一般有 五种形状： 直立型首： 前倾型首： 飞剪型首：设计水线以上呈凹形曲线，有较大的首楼甲板，利于锚和系泊设备的布置，船首不易上浪。 破冰型首：设计水线以下首柱呈倾斜状，与基线构成30夹角，多见于破冰船。 球鼻型首：设计水线以下首部前端有球鼻型突出体，作用是减少兴波阻力和形状阻力，广泛采用。,第一章 船舶适航性,65,2)尾端形状 尾端一般有三种形状： 椭圆型尾：船尾有短的尾伸部，折角线以上呈椭圆体向上扩展。 巡洋舰型尾：有光顺曲面的尾伸部，利于减少阻力，保护车叶与舵叶，广泛采用。 方型尾：尾端有横向的尾封板，近年来商船广泛采用，如集装箱船。, 椭圆型尾, 巡洋舰型尾, 方型尾,第一章 船舶适航性,66,2.船首结构的加强 船首结构：指从首部船底平坦 部分起向船首部分的船体结构。 作用(要求)：克服波浪、冰 块的冲击和水阻力；应有足 够的强度来克服碰撞力；会 拢船壳外板；外形能减少水 阻力。 1)首柱 所在位置：船体最前端。 作用：会拢船首外板、保持船 首形状及保证船首局部强度。 种类：有钢板焊接、铸钢和混 合型首柱三种。,第一章 船舶适航性,67,2)首尖舱内的加强 每档肋位处设置实肋板，其高度向船首逐渐升高，又称升高肋板。 中纵部面处设置中内龙骨，并与首柱连接。 横骨架式舷侧，每隔一档肋位设置垂向间距不大于2m的强胸横梁与舷侧 纵桁，达满载水线以上1m处。 或设置从肋板的上缘至不低于 满载水线以上1.0m垂向间距 不大于2.5m的开孔平台结构 代替强胸横梁和舷侧纵桁，开 孔平台的开孔面积不小于总面 积的10%。 纵骨架式舷侧且舱深超过 10m时，设置开孔平台，或在 每根强肋骨处设置强胸横梁。 当首尖舱被用作液舱且其最 宽处的宽度超过0.5B时，应在 中纵剖面处设置支撑构件或制 荡舱壁。当舱长超过10m时， 应在舱内设置横向的制荡舱壁 或强肋骨。,第一章 船舶适航性,68,3)首尖舱外的舷侧加强 对横骨架式舷侧，从距首垂线0.15L至防撞舱壁区域内的舷侧结构加强：设 置间断的舷侧纵桁或加厚 舷侧外板。 4)船首底部的加强 当L65m，且最小首吃水小 于0.04L时，其首垂线向后的 船底平坦部分加强措施是： 横骨架式双层底，每档肋位 处设置实肋板和间距不大于3 档肋骨间距的旁桁材。 纵骨架式双层底，每隔一档 肋位处设置实肋板和间距不大 于3倍纵骨间距的旁桁材。船 底纵骨剖面模数比中部大10%。 单层底，设置间距不大于3 档肋骨间距的旁内龙骨。 加厚船底板。,第一章 船舶适航性,69,3.船尾结构的加强 船尾结构：指尾尖舱舱壁以后的区域。 作用(要求)：承受水压力；车叶转动时的振动力和水动力；舵的水动力及车叶与舵叶的荷重；会拢外板。 1)尾柱 位置：位于船尾结构下部的最后端。 作用：会拢外板；支撑和保护 车叶与舵，并承受它们工作时 的振动力和水动力；可增强船 尾的结构强度。 连接：上端与尾肋板或舱壁连 接，底骨向船首方向延伸至少 三个肋距并与平板龙骨连接。 结构：采用铸造件，大型船舶 尾柱先分段铸造再焊接装配。,第一章 船舶适航性,70,2)尾尖舱舱内的加强 每档肋位处设置厚度较首尖舱肋板加厚1.5mm的实肋板。 横骨架式舷侧，设置垂向间距不大于2.5m的强胸横梁和舷侧纵桁或开孔平台；纵骨架式舷 侧，设置适当数 量的强横梁。 尾尖舱上部和 尾突出体或巡洋 舰尾的纵中剖面 处设制荡舱壁。 3)尾尖舱上面的 舷侧加强：设强肋 骨、间断舷侧纵桁 或加厚舷侧外板。 尾突出体作用： 扩大尾部甲板面 积；便于安装舵机， 保护车叶和舵；改 善航行性能。,第一章 船舶适航性,71,六、防火结构 船舶的防火措施主要包括：控制可燃物、控制热源(火源)、控制通风及采取防火结构。 1.相关定义及要求 1)主竖区：船体、上层建筑和甲板室以“A级分隔”分成的区段，它在 任一层甲板上的平均长度和宽度不超过40m。 2)不燃材料：将某种材料加热至约750时，既不燃烧，也不发生足 量的能造成自燃的易燃蒸气。除此以外的任何其他材料均为“可燃材 料”。 3)钢或其他等效材料：指任何不燃材料本身或由于所设隔热物，经标准耐火试验后，在结构性和完整性上与钢具有同等性能的材料。 4)船体上层建筑、甲板室应以钢材或其他等效材料制成，客船船体、上层建筑及甲板室应以A级分隔为若干个主竖区；起居处所与相邻的机器、货舱、服务处所之间应采用甲级分隔。 5)任一起居处所用A级或B级分隔的各处所的面积不得超过50m2。,第一章 船舶适航性,72,2.防火分隔(耐火分隔) 共有A、B、C(甲、乙、丙)三个级别： 1)A级分隔(甲级分隔)，指由符合下列要求 的舱壁与甲板所组成的分隔： 以钢或其他等效材料作分隔材料，并有 适当的防挠加强； 其构造能在1h的标准耐火试验至结束时， 防止烟及火焰通过； 用经认可的不燃材料隔热，使在下列时 间内，其背火一面的平均温度与原始温度 相比，升高不超过140，且在任何一点 包括任何接头在内的温度较原始温度升高 不超过180： “A60”级60min “A30”级30min “A15”级15min “A 0”级0min,第一章 船舶适航性,73,2)B级分隔(乙级分隔)，指由符合下列要求的舱壁、甲板、天花板或 衬板所组成的分隔： 其构造能在最初 半小时的标准耐火 试验至结束时，防 止火焰通过； 在下列时间内， 其背火一面的平均 温度与原始温度相 比，升高不超 过140，且包括任 何接头在内的任何一 点的温度较原始温度 升高不超过225： “B15”级15min “B 0”级 0min 用认可的不燃材料制成。 3)C级分隔(丙级分隔)：用认可的不燃材料制成，允许使用厚度不超过 2.5mm的可燃装饰板。,第一章 船舶适航性,74,六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,1.机炉舱结构的加强 1）机炉舱的特点 （1）机炉舱内装有主机、辅机、锅炉等重型机械设备，所以机炉舱承受的局部负荷大。 （2）主、辅机运转时会产生振动力、惯性力等，容易引起船体振动。 （3）舱内油、水会使船体钢板腐蚀。 （4）因主、副机检修拆装的需要，机舱在甲板上的开口较大，并要求不设二层甲板，尽可能不设支柱，所以容易引起机炉舱结构强度不足。,第一章 船舶适航性,75,六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,2）机炉舱结构的加强 船舶机炉舱区域的结构型式与货舱区域基本相同，但由于机炉舱具有上述特点，根据钢规的要求，对机炉舱区域的结构提出以下加强措施。 （1)甲板结构的加强 当强力甲板上机炉舱开口的角隅是圆形时，其角隅以及第二甲板机舱开口角隅处的甲板要求加厚板。 在机舱区域内，纵骨架式强横梁应设在强肋骨所处的肋位上。,第一章 船舶适航性,76,六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,（2)舷侧结构的加强 在横骨架式机舱区域内，当主肋骨跨距大于6 m时，应设置支持主肋骨的舷侧纵桁。纵桁的腹板高度应不小于主肋骨高度的2.5倍。也可采用间断的舷侧纵桁，但其间距一般应为2.5 m，其腹板高度与主肋骨高度相同。 当机舱位于船尾部、且为横骨架式结构时，在机舱区域从船底到上甲板的舷侧范围内，应设置其间距为不大于5个肋骨间距的强肋骨。 在横骨架式的机舱区域内，强肋骨的腹板高度应不小于相邻肋骨高度的2.5倍。,第一章 船舶适航性,77,六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,（3) 船底结构的加强 单层底结构： 机舱内中内龙骨腹板厚度应增加1 mm。 主机基座纵桁外侧，应设置结构连续的旁内龙骨。 机舱内旁内龙骨腹板的厚度应不小于中内龙骨腹板的厚度。 在机舱区域内，肋板的腹板厚度、高度和面板剖面积均应按要求增加。,第一章 船舶适航性,78,（3)船底结构的加强 双层底结构： 在主机基座纵桁外侧，应设有旁桁材，并应注意结构的连续性。 横骨架式双层底结构中，机舱、锅炉座下、推力轴承座下应每个肋位上设置实肋板；横舱壁以及支柱下应设置实肋板。 机舱区域内底板厚度较其它区域厚，双层底内为燃油舱时，内底板厚度应不少于8 mm。 纵骨架式机舱双层底内，至少每隔1个肋位上设置实肋板，但在主机座、锅炉底座、推力轴承座下的每个肋位处均应设置实肋板。横舱壁下和支柱下应设置实肋板。,第一章 船舶适航性,79,六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧,2.基座 1）基座的作用和要求 基座是用于支承并固定各类机械设备的底座结构，其大小和形式决定于机械设备的类型。