船舶結(jié)構(gòu)與制圖-重慶交通職業(yè)學(xué)院

1、第四章 船 體 結(jié) 構(gòu),船體結(jié)構(gòu),船體的組成,,,船體強(qiáng)度的概念,船體結(jié)構(gòu)的形式,主船體的結(jié)構(gòu),上層建筑及甲板室結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),船舶上甲板以下的船體部分稱為主船體。上甲板以上各種圍蔽建筑統(tǒng)稱上層建筑。,船體的組成—主船體和上層建筑,船舶上甲板(deck)以下的船體部分稱為主船體，由船殼（船底及船側(cè)）和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有良好航行性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。,★外板、甲板板★甲板板架★舷側(cè)★船底★艙壁結(jié)

2、構(gòu)★首尾端結(jié)構(gòu)及首尾柱,主船體的組成：,1 外板和甲板板 外板和甲板板是船體結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件之一。外板，是構(gòu)成船體外殼的板材的統(tǒng)稱。而甲板板就是甲板面板的統(tǒng)稱。不同部位的外板和甲板其厚度不同。2 船底結(jié)構(gòu) 船底位于船體的最下部，對船體的總縱強(qiáng)度和局部強(qiáng)度起著重要作用。,3 舷側(cè)結(jié)構(gòu) 舷側(cè)結(jié)構(gòu)是指船舶主體兩舷的側(cè)壁結(jié)構(gòu)。 4 甲板結(jié)構(gòu)，艙壁結(jié)構(gòu) 甲板結(jié)構(gòu)由甲板板和甲板骨架組成，起著擴(kuò)大船舶使用面

3、積和保證船體強(qiáng)度的作用。,上層建筑是指上甲板以上的部分，由左、右側(cè)壁，前后端壁和各層甲板圍成。其內(nèi)部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設(shè)備艙室等。,船體強(qiáng)度的概念,船體受力與變形船體總縱彎曲：作用在船體上的重力、浮力等引起的船體繞水平橫軸的彎曲。 船體局部載荷(local load)和彎曲(bending)： 波浪的沖擊力、波浪中升降、俯仰、搖擺而產(chǎn)生的慣性力、機(jī)器振動(dòng)力；船舶進(jìn)塢、擱淺時(shí)墩

4、木、河床的支反力等等。船體總縱強(qiáng)度與局部強(qiáng)度總縱強(qiáng)度 (longitudinal strength)局部強(qiáng)度 (local strength),船舶在靜水中受力,船舶在波浪中受力,中拱(hogging),中垂(sagging),波峰：crest 波谷：trough拉伸：tension 壓縮：compression,船體總縱彎曲,總縱彎曲由靜水總縱彎曲和波浪總縱彎曲兩部分疊加而成。,船體總縱強(qiáng)度(longitudi

5、nal strength),船體結(jié)構(gòu)抵抗縱向彎曲不使整體結(jié)構(gòu)遭受破壞或嚴(yán)重變形的能力稱為總縱強(qiáng)度。通常用船體梁(ship girder)的橫剖面的剖面模數(shù)來決定船體結(jié)構(gòu)抵抗總縱彎曲的能力?？偪v彎曲正應(yīng)力(stress)：,船體局部載荷,船體各部分要受到局部的水壓力和貨物、機(jī)器和螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)的振動(dòng)力、波浪砰擊和水面漂浮物的撞擊等局部的外力、油船的油貨艙內(nèi)液體的晃動(dòng)荷載，以及船舶進(jìn)船塢或擱淺時(shí)受到船底下墩木或河床的反力作用等。

6、 此外，船舶在波浪中航行時(shí)，由于升降、仰俯、搖擺等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，也會對船體產(chǎn)生不利影響，比如由于船體肋骨的歪斜而引起的船體扭曲。,橫向強(qiáng)度和局部強(qiáng)度,橫向強(qiáng)度(transverse strength)：橫向構(gòu)件抵抗橫向載荷的能力，肋骨框架和橫艙壁等。 局部強(qiáng)度（local strength）：個(gè)別構(gòu)建對局部載荷的抵抗能力。 除強(qiáng)度外，船體的板和骨架還必須保證有足夠的剛性，使其變形不超過允許的限度。,船體的結(jié)構(gòu)形式

7、,1.縱骨架式——縱向構(gòu)件布置密，間距小，而橫向構(gòu)件布置稀、間距大的骨架布置形式。2.橫骨架式——橫向構(gòu)件布置密，間距小，而縱向構(gòu)件布置稀、間距大的骨架布置形式。3.混合骨架式——縱橫方向的骨架間距差不多。一般很少用。,桁材,骨材,板,一、骨架布置形式根據(jù)板格布置方向：,典型船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一、雜貨船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 雜貨船通常采用混合骨架式船體結(jié)構(gòu)。在貨艙區(qū)設(shè)有兩層以上的甲板，底部為雙層底結(jié)構(gòu)。其中上甲板和雙層底是縱骨架式結(jié)構(gòu)，下甲

8、板和舷側(cè)是橫骨架式結(jié)構(gòu)。上甲板和下甲板上開有較大的貨艙口，艙口角隅或艙口兩端中心線處設(shè)有支柱，有的設(shè)置半縱艙壁或艙口懸臂梁。圖1所示為雜貨船貨艙區(qū)典型橫剖面結(jié)構(gòu)。,雜貨船（general cargo ship）,典型船舶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),,,,1-船底板；2-中底桁；3-旁底桁；4-內(nèi)底邊板；5-船底縱骨；6-內(nèi)底板；7-肋板；8-內(nèi)底縱骨；9-加強(qiáng)筋；10-減輕孔；11-上甲板；12-強(qiáng)橫梁；13-橫梁；14-甲板縱骨；15-甲板縱桁

9、；16-支柱；17-下甲板；18-梁肘板；19-艙內(nèi)肋骨；20-甲板間肋骨；21-強(qiáng)肋骨；22-舷側(cè)外板；23-舭肘板；24-艙口端橫梁；25-橫艙壁；26-艙口圍板；27-肘板；28-舷墻；29-扶強(qiáng)肘板；30-舭龍骨,圖1雜貨船橫剖面結(jié)構(gòu),,,二、散貨船結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1.單殼體散貨船結(jié)構(gòu)單殼體散貨船也是混合骨架式船體結(jié)構(gòu)。只有一層全通甲板，底部為雙層底，甲板下面靠兩舷有兩個(gè)頂邊艙，雙層底舭部處有向上傾斜的底邊艙。這樣既可以減少

10、平艙工作，又可以防止航行中因橫搖過大而危及船舶的穩(wěn)定性，同時(shí)貨艙四角的三角形水柜為壓載艙，可以用于調(diào)節(jié)吃水和穩(wěn)定高度。甲板和舷頂部、雙層底和舷側(cè)下部是縱骨架式結(jié)構(gòu)，舷側(cè)中部為橫骨架式結(jié)構(gòu)。圖2所示為裝運(yùn)谷物和煤的單殼體散貨船貨艙結(jié)構(gòu)。,16000噸散貨船,,,1-船底板；2-內(nèi)底板；3-底邊艙；4-內(nèi)底縱骨；5-中底桁；6-旁底桁；7-肋板；8-船底縱骨；9-舷側(cè)外板；10-肋骨；11-舷側(cè)縱骨；12-肘板；13-甲板；14-甲

11、板縱桁；15-甲板縱骨；16-艙口圍板；17-頂邊艙；18-橫艙壁,圖2散貨船橫剖面結(jié)構(gòu),,,2.雙殼體散貨船結(jié)構(gòu)雙殼體散貨船是在單殼體散貨船的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，舷側(cè)設(shè)內(nèi)殼。舷側(cè)雙殼結(jié)構(gòu)可以是橫骨架式，可以是縱骨架式。在雙殼內(nèi)都設(shè)有水密或非水密的平臺，而且內(nèi)殼與底邊艙及頂邊艙相交處通常都應(yīng)設(shè)有平臺。圖3為雙殼體散貨船貨艙區(qū)橫剖面結(jié)構(gòu)。,,37600噸雙舷側(cè)散貨船,典型船舶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),,70000噸自卸式散貨船:,,,1-上甲板;2-

12、頂邊艙； 3-平臺；4-舷側(cè)外板； 5-內(nèi)殼縱壁；6-橫隔板； 7-底邊艙；8-內(nèi)底板； 9-外底板,,圖3雙殼體散貨船橫剖面結(jié)構(gòu),,3.礦砂船結(jié)構(gòu)：礦砂船也屬散貨船類型，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：裝礦砂的貨艙容積不大，雙層底較高，貨艙區(qū)有兩道縱艙壁，開口邊線外強(qiáng)力甲板和雙層底為縱骨架式。專線航行的礦砂船可利用舷邊的空艙裝載石油，設(shè)計(jì)成礦砂-石油兩用船?？蓞⒁妶D4礦砂船橫剖

13、面結(jié)構(gòu)。,,1-船底板；2-船底縱骨；3-肋板；4-中底桁；5-旁底桁；6-舷側(cè)外板；7-舷側(cè)縱骨；8-強(qiáng)肋骨；9-撐桿；10-甲板；11-甲板縱骨；12-強(qiáng)橫梁；13-艙口圍板；14-橫艙壁；15-縱艙壁；16-內(nèi)底板；17-舭龍骨,圖4 組成主船體的板架,礦砂船,三、集裝箱船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 集裝箱船的結(jié)構(gòu)與一般的貨船不同，它的貨艙口寬度幾乎與貨艙寬度一樣大，對船體的抗彎、抗扭和橫向強(qiáng)度都很不利，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取補(bǔ)償措施。

14、 其船體基本結(jié)構(gòu)形式為雙層底和雙層舷側(cè)結(jié)構(gòu)，且在雙層舷側(cè)的頂部設(shè)置有效的抗扭箱結(jié)構(gòu)；也可用雙層底和具有抗扭箱或其他等效結(jié)構(gòu)的單層殼結(jié)構(gòu)代替。,5500 TEU 集裝箱船,,,,,,集裝箱船的底部及抗扭箱的頂部強(qiáng)力部分（包括舷側(cè)、內(nèi)殼縱壁和甲板）均應(yīng)采用縱骨架式，在其它處所縱骨架式和橫骨架式均可采用，兩個(gè)貨艙口之間的艙口端橫梁和甲板橫梁應(yīng)給予加強(qiáng)。圖5為集裝箱船貨艙的橫剖面結(jié)構(gòu)，該船抗扭箱的甲板及雙層底采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，舷邊艙內(nèi)為橫

15、骨架式結(jié)構(gòu)，桁板肋骨上開有人孔或減輕孔，舷邊艙內(nèi)設(shè)有平臺甲板。,,1-中底桁;2-縱桁；3-集裝箱；4-艙口圍板；5-甲板縱骨；6-縱艙壁；7-圍繞扁鋼；8-人孔；9-桁板肋骨；10-平臺甲板；11-加強(qiáng)筋；12-舭龍骨；13-旁底桁；14-內(nèi)底縱骨；15-內(nèi)底板；16-船底縱骨,圖5集裝箱船橫剖面結(jié)構(gòu),,四、油船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)油船有單殼結(jié)構(gòu)和雙殼結(jié)構(gòu)。油船結(jié)構(gòu)布置最大的特點(diǎn)是在貨油艙內(nèi)設(shè)有縱艙壁，沿海小型油船，中線處設(shè)一道

16、縱艙壁，橫向分左右兩個(gè)貨油艙。大型的油船設(shè)2~3道縱艙壁，橫向分成3~4個(gè)貨油艙。,,,30萬噸級油輪,,1．單殼油船結(jié)構(gòu)單殼油船的甲板、底部和舷側(cè)均為單層結(jié)構(gòu)，甲板和船底采用縱骨架式，舷側(cè)和縱艙壁可用橫骨架式，也可用縱骨架式，大型油船多采用全縱骨架式結(jié)構(gòu)。圖6所示為全縱骨架式單殼油船橫剖面結(jié)構(gòu)，兩道縱艙壁將貨油艙分成中間油艙和左右兩個(gè)邊油艙。為了保證總縱強(qiáng)度和加強(qiáng)甲板及外板的剛性，所有板架上都裝置密集的縱骨。甲板和船底的中線面上

17、還裝有高大的制蕩縱桁。橫向有環(huán)形的肋骨框架可增強(qiáng)船體的橫向強(qiáng)度和剛性。,,,1-船底板；2-舷側(cè)外板；3-甲板；4-縱骨；5-強(qiáng)肋骨；6-撐桿；7-縱艙壁；8-中內(nèi)龍骨；9-甲板縱桁；10-強(qiáng)橫梁；11-肋板；12-流水孔；13-橫艙壁；14-水平桁；15-垂直扶強(qiáng)材,,,圖 6單殼油船橫剖面結(jié)構(gòu),,2．雙殼油船結(jié)構(gòu)根據(jù)現(xiàn)在國際防污染條約規(guī)定，為防止海洋污染，單殼油船逐步取消，載重量大于等于5000T的大、中型油船貨油艙區(qū)都必須采

18、用雙殼結(jié)構(gòu)。雙殼油船貨油艙由雙層底、雙殼、隔離空艙和甲板圍成，雙層底內(nèi)和雙殼內(nèi)不允許裝貨油和燃油。幾種雙殼油船典型中剖面如圖7所示。,,,圖7 雙殼油船典型中剖面,,,雙殼油船貨油艙的甲板骨架、雙層底骨架應(yīng)為縱骨架式，船長大于190m時(shí)，舷側(cè)、內(nèi)殼和縱艙壁一般也應(yīng)為縱骨架式。貨油艙區(qū)域以外的船體結(jié)構(gòu)可為橫骨架式或縱骨架式。圖8所示為雙殼油船橫剖面結(jié)構(gòu)。槽形中縱艙壁將貨油艙分為左右兩個(gè)艙室，底部為縱骨架式雙層底，并設(shè)有底邊艙，舷

19、側(cè)為縱骨架式雙殼結(jié)構(gòu)，甲板則為縱骨架式單層結(jié)構(gòu)。,,,1-甲板板；2-甲板縱骨；3-舷側(cè)外板；4-內(nèi)殼板；5-舷側(cè)縱骨；6-內(nèi)殼板縱骨；7-開孔平臺；8-平臺縱骨；9-底邊艙；10-外底板；11-內(nèi)底板；12-內(nèi)底縱骨；13-船底縱骨；14-箱形中底桁；15-旁底桁；16-槽形縱艙壁；17-底凳；18-頂?shù)?,圖8 雙殼油船橫剖面結(jié)構(gòu),,五、客貨船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)客貨船的特點(diǎn)是甲板層數(shù)多，房艙多，圍壁多，甲板兩旁及房艙間設(shè)有走廊。旅客

20、和船員艙室大部分設(shè)在水線以上的甲板上。圖9是單一橫骨架式沿海小型客貨船的橫剖面結(jié)構(gòu)。,,沿海小型客貨船橫剖面結(jié)構(gòu)1-支柱；2-走廊；3-圍壁；4-船員艙；5-客艙；6-羅徑平臺；7-駕駛甲板；8-扶強(qiáng)材；9-艇甲板；10-上甲板；11-下甲板；12-平臺甲板,,六、內(nèi)河船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)內(nèi)河船受航道和吃水的限制，船長較短，船型寬而扁平，吃水淺，因此大多數(shù)中小型的內(nèi)河船舶都采用單一橫骨架式結(jié)構(gòu)。圖10所示為內(nèi)河小型貨

21、船的橫剖面結(jié)構(gòu)。其甲板、底部和舷側(cè)均采用橫骨架式單層結(jié)構(gòu)。底部略向兩舷升高。,,,1-甲板板；2-舷頂列板；3-舷側(cè)板；4-舭列板；5-船底板；6-中內(nèi)龍骨；7-平板龍骨；8-旁內(nèi)龍骨；9-梁肘板；10-甲板縱桁；11-肋骨；12-強(qiáng)肋骨；13-舷側(cè)縱桁；15-橫梁；16-橫艙壁板,,圖10 內(nèi)河小型貨船橫剖面結(jié)構(gòu),船體結(jié)構(gòu)用鋼,1. 鋼材的等級 船體結(jié)構(gòu)用鋼材按其化學(xué)成分和性能分為兩大類共10個(gè)等級。1)一般強(qiáng)度船體結(jié)

22、構(gòu)鋼：又稱碳素鋼。按其性能自低向高排列，有A、B、D、E四個(gè)等級。目前，這類鋼材在中小型船舶修造中廣泛采用。2)高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)鋼：又稱船用低合金鋼。按其強(qiáng)度和缺口沖擊韌性分為6個(gè)等級。目前主要用于大型遠(yuǎn)洋船舶，可以減小構(gòu)件尺寸，減輕船體結(jié)構(gòu)重量。 此外，還有不銹鋼和耐低溫鋼等類型。前者用于散裝液體化學(xué)品船的貨艙結(jié)構(gòu)。后者用于冷凍式液化氣船的貨艙結(jié)構(gòu)。,2. 鋼材的類型1)鋼板、型鋼及組合型材：鋼板與型鋼是船體結(jié)構(gòu)用的主要

23、鋼材。型鋼是標(biāo)準(zhǔn)件，按其剖面形狀分，常用的有扁鋼、球扁鋼、角鋼和槽鋼等。組合型材主要用作船體骨架，常用的有組合T型材、組合角鋼等。 2)鑄鋼與鍛鋼：鑄鋼是用鋼水在砂模中澆鑄成型的鋼件。船體首柱、尾柱、系纜樁等常采用鑄鋼件。鍛鋼是紅熱鋼坯經(jīng)過反復(fù)錘煉而成型的鋼件。形狀簡單的軸、舵桿等多采用鍛鋼件。,,船體構(gòu)件連接方法,早期的鋼質(zhì)海船用鉚接方法建造。先在主要連接的構(gòu)件上鉆孔，再將燒紅的鉚釘插入兩連接件疊放的鉚釘孔中，并將燒伸出部分用鉚釘

24、槍打成釘頭。鉚釘冷卻后收縮，將構(gòu)件拉緊密合。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件若產(chǎn)生裂紋不易穿過鉚接縫。缺點(diǎn)是勞動(dòng)效率低，連接強(qiáng)度差。目前此種方法在修造船中已基本淘汰。,現(xiàn)代船舶修造的基本方法是焊接。工業(yè)上焊接方法有上百種之多，在修造船中采用的主要屬熔化焊，即對構(gòu)件連接處用局部加熱方法，使之達(dá)到或接近液態(tài)而熔合，冷卻后凝為一體。以電弧熱作加熱源的稱為電弧焊，在修造船中用得最多。以乙炔氣和氧氣燃燒作加熱源的稱為氣焊，多用于焊接薄板和鑄鋼件的修補(bǔ)，在修造