《船舶管理》-第一章 第三节 任务二

船舶构造与适航性第三节船体结构任务二船体结构（删除）（二）船体结构和构件的分类1．船体构件的分类在船体结构中，每一个加工单元被称为一个构件（例如，一块钢板或一根角钢均为构件）。每个构件根据其在船体中的具体位置和所发挥的作用，拥有不同的名称。如由角钢制成的构件，在甲板下面纵向布置的称为甲板纵骨；在甲板下横向布置的称为甲板横梁；在舷侧竖向布置的称为肋骨；布置在舱壁板上的称为舱壁扶强材。在船体结构中，由组合型钢制成的大型构件统称为桁材。纵向布置的桁材包括甲板纵桁、舷侧纵桁和船底纵桁等；横向布置的则有强横梁；而舷侧竖向布置的则包括强肋骨等。在结构构件中，承担支撑其他构件重任的大型组合构件，被称为主要构件，例如甲板纵桁、舷侧纵桁、强横梁以及强肋骨等。在结构构件中，作为甲板、外板、舱壁板等板材的扶强材的这类构件，被称作次要构件，例如肋骨、横梁、纵骨、舱壁扶强材等。根据结构构件和桁材在船体结构中承担着不同的强度作用，构件分为下面几种：(1）纵向构件纵向构件是指这类构件参与总纵弯曲，即承担总纵弯曲强度的构件。在结构上这些构件必须符合下列条件：①布置在船长中部0.4L区域内；②在纵向上是连续的；③构件的横向接缝是牢固的。属于纵向构件的有：甲板、甲板纵桁、甲板纵骨、船底纵桁、船底纵骨、内底板、纵向舱壁、船体外板等。在船中0.4L区域内的纵向构件，特别是位于甲板舷边和舱口角隅等部位不允许存在任何裂纹。(2）横向构件横向构件是指能够承受横向荷载的构件，属于这一类别的包括：横舱壁、横梁、强横梁、肋板、横梁肘板、批肘板等。2.船体结构的划分在同一艘船上，位于不同的区段（如货舱，机舱，艏、艉两端）和不同的部位（如甲板、舷侧、船底等），不仅所受到的作用力的大小不同，而且作用力的性质也有所不同。因此，不同区段体和部位的结构除了要保持整个船体结构的连续性外，还必须有各自不同的特点。通常，依据船体结构特点的差异，船体结构可划分为多个区域，包括货舱区域结构、机舱区域结构、艏端与艉端区域结构、船底结构、舷侧结构、甲板结构以及舱壁结构等。下面主要以货舱区域结构为例来说明船体结构构件的布置、名称和作用。对于机舱和艏、船艉两端的结构主要说明与货舱不同的特点。为了便于说明问题，将全船各部位的外板和甲板板与其相连接的骨架分开单独进行介绍。（三）外板1．外板名称位于主船体两侧的船壳钢板，称为舷侧外板；船底部的外壳板，称为船底板；至于两舷侧转弯处的船壳板，则称为航部外板。这三部分船壳板统称为船体外板，简称外板，亦称船壳板，如图1-24所示。2.作用：构成水密外壳，保证船舶浮力；是船体的主要纵向构件，保证船体总纵强度及局部强度。3.组成：外板由一块块钢板组合焊接而成。钢板的长边沿船长方向布置，板与板在其短边连接而形成列板。相邻两列板之间的接缝为边接缝，同一列板上板与板的接缝称为端接缝。

4.外板厚度的分布外部厚度的分布原则是根据总纵强度的要求分配的，对于个别受力较大的部位，则采取局部加强的措施。(1）外板厚度在船长方向的分布因为一般船舶的最大总纵弯曲力矩都是作用在船中0.4L区段内，所以在该区段内外板厚度最大，向船的艏、艉两端逐渐减薄。但是，考虑到船舶进坞承受墩木作用以及搁浅等原因，平板龙骨从艏至艉厚度保持不变。(2）外板厚度沿肋骨围长方向分布由于弯曲应力在中和轴处为零，并随着向甲板和船底的方向线性增大，因此平板龙骨和舷顶列板的厚度相较于其他列板更为显著。此外，舷侧外板承受拉、压交替作用，容易产生疲劳；位于折角处时，应力集中现象尤为明显；甲板舷边部位易受腐蚀；平板龙骨还需承受墩木的反作用力等因素影响。以上诸多原因共同决定了这两列板必须具备较厚的结构。(3）局部加强易产生应力集中的部位、受振动力或波浪冲击力较大的部位需外板加厚或加覆板，如船壳外板开口周围、锚链筒出口处、舷侧货舱门的周围。外板的连续性发生突变部位，如桥楼两端舷侧外板、与艉柱连接的外板、轴毂处的包板、艉轴架托掌固定处的外板；艏部位受波浪冲击力作用的船底外板和舷侧外板等处。

图1-24船体外板名称（四）甲板板在船体总纵弯曲时承担着最大抵抗力的甲板称为强力甲板（一般是上甲板）。一般船舶的上甲板均为强力甲板。1．甲板板的厚度分布和板的排列(1）甲板板的厚度若船舶设有多层甲板，由于强力甲板（亦称上甲板）距离中和轴最远，因此在承受总纵弯曲应力方面发挥着主要作用，故强力甲板的板厚在各层甲板中最为显著。由于最大的总纵弯曲力矩作用在船体中部0.4L区域内，因此在该段区域内的强力甲板板最厚，并向两端逐渐减薄，如图1-25所示。在强力甲板中，沿着舷边的一列钢板称为甲板边板，它是强力甲板中最厚的一列板。这是由于甲板边板位于舷边折角处，易引起应力集中，而舷边又经常积水，锈蚀严重。在舱口之间的甲板板，因被舱口切断不连续，不能参与总纵弯曲，故该处甲板板较其他处的甲板板薄。(2）甲板板的排列从舱口边缘至舷侧的甲板板，钢板采用纵向布置，其长边沿船长方向延伸并平行于甲板中线。而在舱口之间以及艏、艉端的甲板板，由于空间狭小，通常将钢板横向布置。图1-25甲板板的厚度分布和板的排列2．甲板舷边连接由于强力甲板与舷侧外板相交成直角，易产生应力集中，又远离中和轴，是一个高应力区域。船体往往在该区域首先发生断裂，故舷边连接一直是船体强度需要特别注意的地方。目前，根据船舶的大小、使用的钢材、焊接工艺质量的不同，有多种连接方式，如图1-26所示：舷边角钢铆接、舷边直接焊接、圆弧形舷边连接。图1-26舷边连接3.甲板开口处的加强甲板上的开口，由于损失了部分甲板断面面积，且开口的角隅处容易产生应力集中，因此必须进行补偿和加强。（1）甲板上的人孔采用圆形或椭圆形人孔，一般无须采取加强措施，但椭圆形人孔长轴要沿着船长方向。（2）货仓口等矩形开口矩形开口的长边是沿船长方向布置的，开口的四个角隅做成圆形或椭圆形，在开口角隅处甲板板要用加厚板或覆板予以加强，如图1-27所示。图1-27甲板舱口角隅处的加强（五）船底结构船底结构可分为单底结构和双底结构。单底结构优点：结构简单、施工容易；缺点：纵向强度不大，抗沉性较差。双底结构优点：船舶的抗沉性较好；底部空间可装载油、水，装压载水调整船舶浮态，降低船舶重心，提高船舶稳性；增加船舶的纵向强度。1.单底结构（1）横骨架式单底结构组成：由中内龙骨、旁内龙骨和肋板组成，如图1-28所示。图1-28横骨架式单底结构a.纵向构件：中内龙骨、旁内龙骨b.横向构件：肋板（每档肋位设置，在中内龙骨处间断）c.用途：横骨架式单底结构通常用于小型内河船及大型船舶的首尾区域。（2）纵骨架式单底结构组成：由中内龙骨、旁内龙骨、船底纵骨和肋板组成，如图1-29所示。a.纵向构件：中内龙骨，旁内龙骨、大量的船底纵骨b.横向构件：肋板（每隔几档肋位设置）c.用途：纵骨架式单底结构过去通常用于油船及小型舰艇上，目前很少使用。图1-29纵骨架式单底结构2.双底结构（1）横骨架式双底结构组成：由中桁材、旁桁材和肋板组成，如图1-30所示。a.纵向构件：中桁材、旁桁材b.横向构件：肋板（每档肋位设置）肋板分为：实肋板、组合肋板、水密肋板三种形式。c.用途：横骨架式双底结构主要用于内河中、小型客船和中、小型货船的货舱区域。图1-30横骨架式双层底结构（2）纵骨架式双底结构组成：由中桁材、旁桁材、外底纵骨、内底纵骨和肋板组成，如图1-31所示。图1-31纵骨架式双层底结构a.纵向构件：中桁材、旁桁材、外底纵骨、内底纵骨b.横向构件：肋板（每隔几档肋位设置）c.用途：纵骨架式双底结构主要用于大型船舶，特别是大型油船的底部。(六)舷侧结构1.触侧结构是连接船底和甲板的侧壁，它直接受到船外水压力、碰撞力、波浪的冲击力等。（1）舷侧结构的分类：1）横骨架式舷侧结构结构形式：a.单一肋骨式，如图1-32所示图1-32单一肋骨横骨架式舷侧结构b.强肋骨式，如图1-33所示：由肋骨、强肋骨、舷侧纵桁组成。2）用途：常用于内河船的船侧结构。

图1-33强肋骨横骨架式舷侧结构2）纵骨架式触侧结构，如图1-34所示a.组成：由舷侧纵骨、强肋骨组成，在纵骨架式船侧结构中，用船侧纵骨代替肋骨，它不能支撑甲板重量，只能承担总纵强度。图1-34纵骨架式舷侧结构b.用途：主要用于少数大型油轮和矿砂船。(七)甲板结构甲板结构由甲板板、横梁、强横梁、舱口端梁、甲板纵桁、甲板纵骨、舱口围板及支柱等构成。甲板结构可分为：横骨架式甲板结构和纵骨架式甲板结构。1.横骨架式甲板结构，如图1-35所示图1-35横骨架式甲板结构（1）组成：纵向构件：甲板纵桁横向构件：横梁、半横梁、舱口端梁、强横梁。（2）用途：常用于大型船舶的下甲板和内河船的甲板。2.纵骨架式甲板结构，如图1-36所示（1）组成：纵向构件：甲板纵桁、甲板纵骨横向构件：强横梁（每隔几档肋位设置一根）（2）用途：常用于大型船舶的上甲板和油船的主甲板。

图1-36纵骨架式甲板结构3.货舱口围板结构，如图1-37所示（1）概念：沿舱口四周设置的围板，一般指货舱口的围板。（2）组成：露天货舱口围板结构由纵向和横向围板所组成。围板上部设有水平加强筋、围板外部设有垂直加强筋。（3）作用：舱口围板可防止舷外水流入或人员跌入舱内，并提高舱口区的结构强度。

图1-37上甲板货舱口结构4.甲板的支持结构，如图1-38所示图1-38甲板支柱结构（1）概念：支柱是支撑甲板和平台等的柱子。（2）支柱的作用：减少甲板纵桁和强横梁的尺寸，并将所受的力传递到下层较强的构件上。（3）支柱的位置：支柱的上下支撑点应尽量设置在强力纵横构件的交汇处，如图1-39所示。

图1-39支柱位置(八)舱壁结构舱壁的主要作用：分隔船舱内部空间，保证船舶的抗沉性；防止火灾蔓延及有害气体的扩散；保证船体横向强度。分类：平面舱壁和槽形舱壁。水密舱壁(油密舱壁）:能够防止水（油）渗透的舱壁称为水密舱壁（油密舱壁);舱壁沿船长方向布置的，称为纵舱壁；沿船宽方向布置的称为横舱壁。1.平面舱壁（1）组成：由舱壁板和舱壁扶强材组成。舱壁板：由多列钢板组合焊接而成。靠近船底的一列板最厚，向上各列板厚逐渐减薄。舱壁扶强材：一般垂直布置。当舱壁高度较大时，除扶强材外，还装设水平扶强材（水平桁材），如图1-40所示。（2）特点：安装大量的扶强材会造成船体重量增加，且施工麻烦。

图1-40平面舱壁结构2.槽形舱壁（1）用途：槽形舱壁（波形舱壁）目前常应用于油船和散装货船上，如图1-41所示。（2）特点：优点是强度要求相同时，槽形舱壁的质量比平面舱壁轻，并节省大量的型钢，又便于施工，清舱方便。缺点是所占舱容较大，对装载包装货物不利。

图1-41槽形舱壁结构形式3.水密舱壁的数目定，在《钢质海船入级规范》中有具体的规定。但是，下列几个水密舱壁对于任何船舶来说都是必须设置的，具体舱室位置如图1-42所示。图1-42船舶舱室名称(1）防撞舱壁，亦称艏尖舱舱壁，系位于船艏最前端的一道水密横舱壁。其位置要求距艏垂线不得小于0.05LBp，且自船底延伸至干舷甲板。该舱壁严禁开设门、人孔、通风管隧及其他任何形式的开口。其主要功能在于，一旦船艏发生破损，能够有效阻止海水蔓延至其他舱室，确保船舶安全。(2）艉尖舱舱壁：位于艉部最后一道水密横舱壁。该舱壁向上可以允许通到水线以上的平台甲板。(3）机舱两端的水密横舱壁：在机舱的前后端必须设置横舱壁与其他舱室隔开，对于艉机型船，机舱后端的舱壁即为艉尖舱舱壁。（十）舷墙与栏杆沿着露天甲板边缘装设的围墙，称为舷墙（如图1-43所示）。舷墙不参与船舶总纵弯曲，其作用主要是减少甲板上浪，保障人员安全和防止甲板上货物及物品滚到舷外。干货船的上甲板或部分上层建筑甲板的露天部分设置舷墙，其他的露天甲板设置栏杆。油船仅在艏部的露天甲板上或部分上层建筑甲板上设置舷墙，其他部位设置栏杆。图1-43舷墙结构（十一）机舱结构根据机舱在船上所处的位置不同，可分为中部机舱、中艉机舱和艉部机舱。1．机舱的特点(1）机舱是主机、辅机、锅炉等重型设备布置的地方，所以局部负荷大。(2）主机、辅机等设备在运转时易引起船体的振动。(3）因布置机器设备、主机吊缸等工作的需要，要求机舱在甲板上开口大，不设二层甲板，尽可能地不设支柱。(4）机舱内易腐蚀。因此，机舱内的结构形式虽然与货舱基本相同，但要求采取加强措施。2．机舱内结构的加强(1）双层底内结构的加强①设短底纵桁：当主机基座的下方无船底纵桁时，要求装设短底纵桁支承主机传下来的集中负荷。②设主肋板：在横骨架式双层底结构中，机舱和锅炉的底座下方应在每个肋位上布置主肋板，且锅炉舱内的主肋板需进行加厚处理。对于纵骨架式的双层底结构，机舱区域至少应每隔一个肋位设置一道主肋板。然而，在主机底座、锅炉底座以及推力轴承座下方，则必须在每个肋位上都设置主肋板。③内底板要增厚1~2mm。若燃油舱设置在双层底内时，内底板厚度不小于8mm。(2）甲板和舷侧结构的加强①在甲板和舷侧要求每隔3个肋位至少应设置1道强横梁和强肋骨，而且强横梁与强肋骨位于同一肋位上。②当机舱内的主肋骨的跨距大于6m时，要设置舷侧纵桁。舷侧纵桁是由组合型材制成的，断面尺寸的高度与强肋骨相同，沿着船长方向布置在机舱内两舷侧。3．机舱棚因布置机舱设备的需要，机舱上面的甲板开口较大；需要设置机舱棚保护开口。通常情况下，船舶的机舱棚会被设置在上层建筑内。然而，当机舱棚缺乏上层建筑的保护时，其门必须具备风雨密性，且门槛高度需超出露天甲板600毫米以上。其作用和布置要求如下：(1）保护机舱安全不受风浪的侵袭。(2）减少机舱的噪声和热气对舱外的影响。(3）布置某些设备需要用机舱棚围起来，如烟道、日用油柜、格栅、扶梯等。(4）保证维修柴油机吊缸时所要求的空间高度。(5）为了机舱的通风和采光，机舱棚的顶部一般通至露天艇甲板上，在艇甲板上设置整体可拆式天窗供通风采光用，并且要保证风雨密。如图1-44所示。图1-44机舱棚结构（6）在机舱棚四周的壁板内侧设置扶强材，加强壁板的刚性。4．基座(1）基座的作用和要求基座是用来支承船上各机械设备，并将设备固定在主船体结构上的结构。要求基座能够支撑机械设备的自重；设备运行时产生的不平衡力；船舶在剧烈横摇、纵摇及升降运动中机械设备产生的惯性力；以及大角度倾斜引发的倾斜力矩和水平力等。优质的基座不仅需要与船体结构骨架构件或其他结构实现牢固连接，还必须能够将上述作用力均匀分散并传递至船体结构。此外，当机械设备运行产生脉动力时，基座及其相邻结构应避免出现过度振动。综上所述，基座必须具备充分的强度和刚度。(2）柴油机主机基座柴油机主机基座，主要是由两道纵桁（包括腹板和面板