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1、渔业船舶检验人员培训讲义,船舶结构部分 主讲人：王宝棻 Tel：13953552541 E-mail：SDYCWBF163.COM,第4章 船舶构造,第1节 作用在船体上的力及强度概念 船舶在建造、下水、停泊、航行及进坞修理等过程中，会受到各种外力的作用。在这些外力作用下，常常会发现有些船的外板或甲板发生凹凸变形，舱壁发生弯曲，支柱压弯，开口转角处产生裂缝等情况，也有因为船体发生严重变形，以致影响正常使用，少数船舶甚至断裂为两段，造成严重的海损事故。研究船体结构的目的就是决定船体材料的合理分布，决定相应构件的尺寸，在保证船体具有足够的强度和刚度前提下，要求达到最小的结构重量，降低建造成本和提高
2、船舶营运的经济性。,一、作用在船体上的力 （一）重力 船体结构所承受的重力，主要是由船体结构本身的重量、动力装置及各种舾装设备等重量即所谓空船重量和各种装载重量如货物、船员及行李、燃油、水、供应品等重量两大部分所产生。,重力作用下船体构件的弯曲,（二）水压力 位于水中的船舶主要承受水压力的作用。作用在船体上的水压力可以分为水平方向水压力和垂直向上的水压力。水平方向水压力的大小与船舶吃水有关，吃水深压力就大，压力沿水深呈三角形分布；垂直向上的水压力就称为浮力，浮力的大小与分布取决于船体水下部分的形状。,水压力作用下船体的横向变形,（三） 总纵弯曲力 船舶在静水中受到作用于船体上的重力和浮力，就整
3、个船舶来说是相互平衡的。但从局部来看则不一定平衡。这是因为重力和浮力的大小在船长方向的分布情况不同所致。 长度方向上重力与浮力的差值即为作用在船体上的外载荷。 船体受到外载荷作用会发生弯曲变形，在船体内产生弯曲力矩。使船体产生总纵弯曲的力矩称为总纵弯曲力矩。弯矩的最大值在船体的中部，向首尾部逐渐减小。,船体在静水中的总纵弯曲,渔船实际上大部分时间在波浪中航行，所以一定会产生总纵弯曲。在波浪情况下，船体内产生的剪力和弯矩较在静水中时为大，如果波浪长度等于船长时，船体的弯曲最为严重。,中拱弯曲和中垂弯曲,（四）其他作用力 船舶在波浪状态下航行，由于升降、俯仰和摇摆等运动而产生惯性力，这对船体结构产
4、生不利的影响，例如船舶横摇时会引起肋骨的歪斜和船体的扭曲。另外，航行于斜浪上的船舶，同样会引起肋骨框架的歪斜和船体的扭曲，如图 另外，船体还受波浪的冲 击力；水面漂浮物的撞击力； 冰区航行时受冰的挤压力和 撞击力；靠码头时与码头的 碰撞力；机舱和尾部区域的 机器和螺旋桨运转时的振动 力；起网机、吊杆柱或救生 艇架等处的局部集中力；船 舶进坞时，底部受到坞墩的 反力作用；以及搁浅、触礁时的作用力等等。这些力都将使船体产生局部弯曲变形。,斜浪航行引起肋骨歪斜和船体扭曲,二、船体强度,根据船体结构的特点和对作用于船体上的力的分析可知，船体强度包括 总纵强度、 横向强度、 局部强度以及 扭转强度。,（
5、一）船体的总纵强度,船体结构抵抗总纵弯曲（中拱与中垂）而不使整体结构遭受破损或严重变形的能力称为总纵强度。 船体上最大的总纵弯曲应力通常出现在上甲板和船底板，如图所示，为发生中垂弯曲。 要保证船体结构的安全，必须使船体剖面上的最大应力不得超过该构件所规定的许用应力值。,（二）横向强度和局部强度,船体结构在外力作用下，除了产生总纵弯曲之外，还会产生横向弯曲。横向强度是指横向构件如肋骨框架和横舱壁等抵抗横向弯曲而不发生严重变形或破损的能力。 所谓局部强度是船体结构某一部位受到局部作用力而不发生严重变形或破损的能力。 与总纵强度相比，局部强度是局部性的，然而有时局部的破坏也会导致全部的断裂。 局部强
6、度是采取局部加强方法来解决的。,（三）扭转强度,当船舶斜置于波浪上造成浮力不对称或者在装卸过程中造成首尾区域两舷的货物分布不对称于中纵剖面时，都会引起扭矩的作用，使船体产生如前图所示扭转变形。 船体结构抵抗扭转变形，使之不遭受严重破坏的能力称为扭转强度。对于一般甲板开口不大的船舶，扭转变形较小，在总纵强度满足的情况下，扭转强度基本上能保证。但是对于具有甲板大开口的船舶，如集装箱船，则必须考虑扭转强度。 除了强度之外，船体上的板和骨架还必须保证有足够的刚性，使其变形不超过允许的限度。对于受平面压缩力的薄板，应保证其稳定性，不使其产生皱折而降低强度。,第2节 船体结构型式,一、船体结构用钢材 船体
7、结构主要是用碳钢和低合金高强度钢两种钢材进行制造。上述两种钢材也称为船体结构钢和高强度船体结构钢。 一般强度船体结构钢(最小屈服强度s265N/mm2)按其V形缺口冲击试验验收温度的不同分为A、B、D、E 四级。A级为镇静钢,B级为含碳量小于A级的镇静钢，D级和E级为全镇静细晶粒钢，E级钢中的含锰量高于D级钢而含碳量低于D级钢。 钢板等级标志，如“ZYA”、“CCSB”等，表示由渔业船舶检验局检验的A级一般强度船用钢板或中国船级社检验的B级一般强度船用钢板。 船体各部位结构所用钢材，需根据所承受的外力、构件厚度以及工作环境温度等条件选用。,为适应船体各部分结构的不同需要，把钢材轧制成各种厚度的
8、钢板、各种尺寸的型钢、钢管、圆钢和半圆钢等。,1、钢板 2、不等边角钢 3、等边角钢 4、球扁钢 5、双面球扁钢 6、扁钢 7、组合T型桁材 8、槽钢 9、T型钢 10、工字钢 11、圆钢 12、半圆钢,二、船体结构的骨架型式,船体是由钢板和骨架组成的长箱形结构，整个船的主体可分为若干板架结构，如甲板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架等，各个板架相互连接，相互支持，使整个主船体构成坚固的水密空心建筑物。,1、桁材 2、骨材 3、板,船体结构的骨架型式,1、 纵骨架式：板格的长边沿船长方向，短边沿船宽方向，纵向骨材的间距小而横向桁材的间距大。 2、 横骨架式：板格的长边沿船宽方向，短边沿船长方向
9、，横向骨材的间距小而纵向桁材的间距大。 3、根据强度和使用要求，船舶某些结构可采用纵骨架式板架和横骨架式板架的组合形式，这种同时采用两种骨架式的船称为混合骨架式船。,纵骨架式结构的优点是多数骨材纵向布置，骨材参与船梁抵抗纵向弯曲的有效面积，提高了船梁的纵向抗弯能力，增加了船体的总纵强度。并且由于纵向骨材布置较密，可以提高板对总纵弯曲压缩力作用时的稳定性。因而相应地可以减小板的厚度，减轻结构的重量。缺点是施工比较麻烦。 横骨架式结构的优点是多数骨材横向布置，横向强度较好，施工比较方便，建造成本低。缺点是在同样受力情况下，外板和甲板的厚度比纵骨架式的大，结构重量较大。,第3节 钢质渔船船体结构,船
10、体主要结构有外板、甲板板、船底结构、舷侧结构、甲板结构、舱壁结构以及首尾端结构等。 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（中内龙骨、旁内龙骨）、舱壁桁材等。船体板的扶强构件，如肋骨、横梁、舱壁扶强材、组合肋板的骨材等称为次要构件。,一、外板,外板是船体结构的基本组成部分之一，它是由许多块钢板焊接而成，构成了船舶的水密外壳，保证了船舶的浮性。同时，外板又是承受总纵弯曲、水压力、波浪冲击力、冰块挤压以及偶然性的碰撞力等各种外力的主要构件之一。,1 舷顶列板 2 舷侧板 3 舭列板 4 船底板 5 平板龙骨,受力大的部位，外板应该厚一些，受力小的部位
11、，外板可以薄一些。,渔业船舶法定检验规则（2002）第五篇2.1.1规定了小型（L12m）钢质海洋渔业船舶的船底板的最小厚度，当船长小于7m时，应不小于3mm；舷侧板的厚度应与船底板相同，当船长不小于10m时，船底板的最小厚度应不小于4mm；舷侧板的厚度应与船底板相同。,对于局部受力较大区域的外板，还需要局部加强,如尾端螺旋桨区域， 与艉柱连接的外板、 轴毂处的包板以及艉轴托架支撑固定处的外板。 这些区域的外板厚度不得小于船中部的外板厚度。,首端锚孔区域， 锚链筒处的外板及其下方一块板，必须加厚或用复板。 外板开口区域如舷门、通海阀开口、舷窗等， 用厚板或复板加强。 各种管系排水口，围绕整个开
12、口应加焊一圈小复板。,二、甲板板,上甲板边线沿纵向向首尾端升高的曲线称为舷弧， 上甲板沿横向的拱形称为粱拱，如图右所示。 一般采用曲线形的舷弧和梁拱居多，艏舷弧高一般取为(2%4%)L，艉舷弧取艏舷弧的一半高， 梁拱高度取 （1/1001/50）B。 非露天的甲板和平台可做成水平的。,甲板板的厚度,渔业船舶法定检验规则（2002）第五篇2.1.1规定了小型（L12m）钢质海洋渔业船舶甲板的最小厚度，当船长小于7m时，应不小于3mm；当船长不小于10m时，甲板的最小厚度应不小于4mm。,甲板开口的补强,甲板上的人孔开口，应做成圆形或长轴沿船长方向布置的椭圆形，以缓和应力集中的程度。角隅圆弧半径应
13、不小于开口宽度的1/10，角隅加厚板或复板的尺寸如下图：,三、船底结构,船底位于船体的最下部，是保证船体总纵强度和局部强度的重要板架结构。它承受总纵弯曲、水压力、货物和机器设备的重力以及进坞时墩木的反力，有时还有可能受到船舶搁浅或航行于浅水航道时，船底与河床摩擦等等偶然性载荷。,横骨架式单底结构由外板、中内龙骨、旁内龙骨、肋板和舭肘板等构件组成。,横骨架式单底结构 1 肋骨 2 折边面板 3 T型面板 4 板接缝 5 焊缝切口 6 中内龙 7 平板龙骨 8 流水孔 9 旁内龙骨 10 舭列板 11 舭肘板 12 肋板,四、舷侧结构,作用在舷侧结构上的外力有：舷外水压力、舱内货物的横向压力或液体
14、压力、总纵弯曲时的作用力以及波浪冲击、碰撞、冰块撞击或挤压等力。 渔业船舶法定检验规则（2002）第五篇2.2.3.1条规定：小型（L12m）钢质海洋渔业船舶的标准肋骨间距应不大于2.0L+500mm。,五、甲板结构,主船体一般设有一层或几层甲板全通甲板。小型船舶仅有一层甲板，而大型船舶设置二层或多层贯通全船的连续甲板。 作用在甲板骨架上的力主要有：船体总纵弯曲引起的拉伸和压缩应力；甲板上货物、人员、设备及涌上甲板的波浪等横向载荷。 横梁与肋骨及肋板组成横向框架，保证了船体的横向强度。强横梁尺寸较大，常采用T型结构。强横梁、强肋骨及实肋板布置在同一肋位上，构成强横向框架。 甲板纵桁与内龙骨尽可
15、能设置在同一垂向平面之内。,六、舱壁结构,船上设有许多横向和纵向布置的舱壁，将船体内部空间分隔成若干舱室，供居住、工作、装载货物、备品及燃油等用。设置水密舱壁，有利于提高抗沉性。此外，舱壁还可以防止烈火蔓延和毒气的扩散。 横舱壁对保证船体的横强度和刚性有很大的作用，这对纵骨架式船舶尤为重要。此外，舱壁作为船底、甲板、舷侧等结构的支座，使船体各构件之间的作用力互相传递。 横舱壁应装置在肋位上，并垂直于基线。 作用在舱壁上的外力有：水密试验和船舱破损进水时的水压力，液体舱中油或水的压力，甲板、舷侧和船底传递来的位于舱壁平面的压力以及货物移动对舱壁的碰撞力等。,舱壁的种类很多，通常可按用途及结构形式
16、进行分类。 按用途分类： 水密舱壁：一般是指由船底至上甲板的主舱壁，它把船体分隔成若干个水密分舱。这种舱壁应尽量不开水密门。当管路、电缆、推进器轴等穿过舱壁时，在舱壁的开口处应保证水密。 液体舱壁：作为液舱（油舱或水舱）的界壁，也称深舱舱壁。 轻舱壁：一般用于船舶上层建筑，作为居住、工作等处的隔壁。 防火舱壁：在客船或舰艇上，要求设置有隔热和防火装置的防火舱壁，以保证舰船的安全。 按结构形式分类： 一类是由钢板和扶强材组成的平面舱壁；另一类是由压成槽形断面的钢板制成的槽形舱壁。,1、平面舱壁结构,它由舱壁板和舱壁扶强材组成，如下图所示：, 舱壁板：由多列钢板焊接而成。舱壁最下端的钢板比计算所得增厚1mm。向上各列板的厚度可以逐渐减薄。渔业船舶法定检验规则（2002）第五篇2.4.2.1条规定：平面舱壁的厚度，对船长小于12 m的船应不小于船底板厚度，船长不小于8 m时，4mm；船长小于8 m时，3mm；平面舱壁在污水井处及在艉轴管通过处应增加1倍的厚度。 舱壁扶强材：常用不等边角钢或球扁钢制成，尺寸较大时，则采用
