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1、2018/10/19,1,第二章 船体结构与船舶管系,第一节 船体结构 第二节 船舶管系,2018/10/19,2,第一节 船体结构 一、概述 1.概念 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。 2.船体结构的作用 船舶由主船体、上层建筑和许多其他各种设备所组成。 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。,2018/10/19,
2、3,1)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
3、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。,2018/10/19,4,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。,2018/10/19,5,横向作用力：水的侧压力、横浪引起的横摇肋骨歪 斜。 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
4、等外力的作用。 2)作用：船体结构必须具有承受和抵抗各种变形的能力，即 在保证船体总纵强度、扭转强度、横向强度和局部强度及坐 坞强度的基础上，保持船舶的形状空间，保证船舶的水密，安装各种船舶设备和生活设施，载运旅客和货物。,2018/10/19,6,3.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
5、的方便性。,2018/10/19,7,二、船体结构的形式、外板编号与总布置图 1.船体结构的形式：按骨架排列形式的不同，船体结构有横骨架式、纵骨架式和纵横混合骨架式三种结 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。,2018/10/19,8,2018/10/19,9,3)纵横混合骨架式
6、：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 中型散装货船。,2018/10/19,10,2.外板编号 1)船
7、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。,2018/10/19,11,2)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
8、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。,2018/10/19,12,3.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,2018/10/19,13,三、船底结构 船底结构是保证船体总纵强度、横向强度和船底
9、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
10、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。,2018/10/19,14,1.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。,2018/10/19,2.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
11、 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。,2018/10/19,16,2)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
12、有加强筋。,2018/10/19,17,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。,2018/10/19,18,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。,2018/10/19,19,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。,2018/1
13、0/19,20,(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。,2018/10/19,21,3)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
14、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。,2018/10/19,22,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
15、的关闭装置能两面操纵，围壁结构与水密舱壁要求相 同。,2018/10/19,23,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。,2018/10/19,24,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
16、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。,2018/10/19,25,(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。,2018/10/19,26,4)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。,
