船舶結構與制圖-重慶交通職業(yè)學院

1、第四章 船 體 結 構,船體結構,船體的組成,,,船體強度的概念,船體結構的形式,主船體的結構,上層建筑及甲板室結構的特點,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）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鍵結構。,★外板、甲板板★甲板板架★舷側★船底★艙壁結

2、構★首尾端結構及首尾柱,主船體的組成：,1 外板和甲板板 外板和甲板板是船體結構的主要構件之一。外板，是構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 船底結構 船底位于船體的最下部，對船體的總縱強度和局部強度起著重要作用。,3 舷側結構 舷側結構是指船舶主體兩舷的側壁結構。 4 甲板結構，艙壁結構 甲板結構由甲板板和甲板骨架組成，起著擴大船舶使用面

3、積和保證船體強度的作用。,上層建筑是指上甲板以上的部分，由左、右側壁，前后端壁和各層甲板圍成。其內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、儀器設備艙室等。,船體強度的概念,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、搖擺而產生的慣性力、機器振動力；船舶進塢、擱淺時墩

4、木、河床的支反力等等。船體總縱強度與局部強度總縱強度 (longitudinal strength)局部強度 (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。,船體總縱強度(longitudi

5、nal strength),船體結構抵抗縱向彎曲不使整體結構遭受破壞或嚴重變形的能力稱為總縱強度。通常用船體梁(ship girder)的橫剖面的剖面模數來決定船體結構抵抗總縱彎曲的能力?？偪v彎曲正應力(stress)：,船體局部載荷,船體各部分要受到局部的水壓力和貨物、機器和螺旋槳運轉的振動力、波浪砰擊和水面漂浮物的撞擊等局部的外力、油船的油貨艙內液體的晃動荷載，以及船舶進船塢或擱淺時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，由于升降、仰俯、搖擺等運動產生的慣性力，也會對船體產生不利影響，比如由于船體肋骨的歪斜而引起的船體扭曲。,橫向強度和局部強度,橫向強度(transverse strength)：橫向構件抵抗橫向載荷的能力，肋骨框架和橫艙壁等。 局部強度（local strength）：個別構建對局部載荷的抵抗能力。 除強度外，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。,船體的結構形式

7、,1.縱骨架式——縱向構件布置密，間距小，而橫向構件布置稀、間距大的骨架布置形式。2.橫骨架式——橫向構件布置密，間距小，而縱向構件布置稀、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、骨架布置形式根據板格布置方向：,典型船體結構特點,一、雜貨船結構特點： 雜貨船通常采用混合骨架式船體結構。在貨艙區(qū)設有兩層以上的甲板，底部為雙層底結構。其中上甲板和雙層底是縱骨架式結構，下甲

8、板和舷側是橫骨架式結構。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有支柱，有的設置半縱艙壁或艙口懸臂梁。圖1所示為雜貨船貨艙區(qū)典型橫剖面結構。,雜貨船（general cargo ship）,典型船舶的結構特點,,,,1-船底板；2-中底桁；3-旁底桁；4-內底邊板；5-船底縱骨；6-內底板；7-肋板；8-內底縱骨；9-加強筋；10-減輕孔；11-上甲板；12-強橫梁；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-艙內肋骨；20-甲板間肋骨；21-強肋骨；22-舷側外板；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-扶強肘板；30-舭龍骨,圖1雜貨船橫剖面結構,,,二、散貨船結構特點:1.單殼體散貨船結構單殼體散貨船也是混合骨架式船體結構。只有一層全通甲板，底部為雙層底，甲板下面靠兩舷有兩個頂邊艙，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，同時貨艙四角的三角形水柜為壓載艙，可以用于調節(jié)吃水和穩(wěn)定高度。甲板和舷頂部、雙層底和舷側下部是縱骨架式結構，舷側中部為橫骨架式結構。圖2所示為裝運谷物和煤的單殼體散貨船貨艙結構。,16000噸散貨船,,,1-船底板；2-內底板；3-底邊艙；4-內底縱骨；5-中底桁；6-旁底桁；7-肋板；8-船底縱骨；9-舷側外板；10-肋骨；11-舷側縱骨；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散貨船橫剖面結構,,,2.雙殼體散貨船結構雙殼體散貨船是在單殼體散貨船的基礎上產生的，舷側設內殼。舷側雙殼結構可以是橫骨架式，可以是縱骨架式。在雙殼內都設有水密或非水密的平臺，而且內殼與底邊艙及頂邊艙相交處通常都應設有平臺。圖3為雙殼體散貨船貨艙區(qū)橫剖面結構。,,37600噸雙舷側散貨船,典型船舶的結構特點,,70000噸自卸式散貨船:,,,1-上甲板;2-

12、頂邊艙； 3-平臺；4-舷側外板； 5-內殼縱壁；6-橫隔板； 7-底邊艙；8-內底板； 9-外底板,,圖3雙殼體散貨船橫剖面結構,,3.礦砂船結構：礦砂船也屬散貨船類型，其結構特點是：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，設計成礦砂-石油兩用船。可參見圖4礦砂船橫剖

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

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

15、骨架式結構，桁板肋骨上開有人孔或減輕孔，舷邊艙內設有平臺甲板。,,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-加強筋；12-舭龍骨；13-旁底桁；14-內底縱骨；15-內底板；16-船底縱骨,圖5集裝箱船橫剖面結構,,四、油船結構特點油船有單殼結構和雙殼結構。油船結構布置最大的特點是在貨油艙內設有縱艙壁，沿海小型油船，中線處設一道

16、縱艙壁，橫向分左右兩個貨油艙。大型的油船設2~3道縱艙壁，橫向分成3~4個貨油艙。,,,30萬噸級油輪,,1．單殼油船結構單殼油船的甲板、底部和舷側均為單層結構，甲板和船底采用縱骨架式，舷側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構。圖6所示為全縱骨架式單殼油船橫剖面結構，兩道縱艙壁將貨油艙分成中間油艙和左右兩個邊油艙。為了保證總縱強度和加強甲板及外板的剛性，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船體的橫向強度和剛性。,,,1-船底板；2-舷側外板；3-甲板；4-縱骨；5-強肋骨；6-撐桿；7-縱艙壁；8-中內龍骨；9-甲板縱桁；10-強橫梁；11-肋板；12-流水孔；13-橫艙壁；14-水平桁；15-垂直扶強材,,,圖 6單殼油船橫剖面結構,,2．雙殼油船結構根據現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、用雙殼結構。雙殼油船貨油艙由雙層底、雙殼、隔離空艙和甲板圍成，雙層底內和雙殼內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、雙層底骨架應為縱骨架式，船長大于190m時，舷側、內殼和縱艙壁一般也應為縱骨架式。貨油艙區(qū)域以外的船體結構可為橫骨架式或縱骨架式。圖8所示為雙殼油船橫剖面結構。槽形中縱艙壁將貨油艙分為左右兩個艙室，底部為縱骨架式雙層底，并設有底邊艙，舷

19、側為縱骨架式雙殼結構，甲板則為縱骨架式單層結構。,,,1-甲板板；2-甲板縱骨；3-舷側外板；4-內殼板；5-舷側縱骨；6-內殼板縱骨；7-開孔平臺；8-平臺縱骨；9-底邊艙；10-外底板；11-內底板；12-內底縱骨；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-頂凳,,圖8 雙殼油船橫剖面結構,,五、客貨船結構特點客貨船的特點是甲板層數多，房艙多，圍壁多，甲板兩旁及房艙間設有走廊。旅客

20、和船員艙室大部分設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構。,,沿海小型客貨船橫剖面結構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-扶強材；9-艇甲板；10-上甲板；11-下甲板；12-平臺甲板,,六、內河船結構特點內河船受航道和吃水的限制，船長較短，船型寬而扁平，吃水淺，因此大多數中小型的內河船舶都采用單一橫骨架式結構。圖10所示為內河小型貨

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

22、構鋼：又稱碳素鋼。按其性能自低向高排列，有A、B、D、E四個等級。目前，這類鋼材在中小型船舶修造中廣泛采用。2)高強度船體結構鋼：又稱船用低合金鋼。按其強度和缺口沖擊韌性分為6個等級。目前主要用于大型遠洋船舶，可以減小構件尺寸，減輕船體結構重量。 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品船的貨艙結構。后者用于冷凍式液化氣船的貨艙結構。,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構用的主要

23、鋼材。型鋼是標準件，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。鍛鋼是紅熱鋼坯經過反復錘煉而成型的鋼件。形狀簡單的軸、舵桿等多采用鍛鋼件。,,船體構件連接方法,早期的鋼質海船用鉚接方法建造。先在主要連接的構件上鉆孔，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，將構件拉緊密合。這種方法的優(yōu)點是構件若產生裂紋不易穿過鉚接縫。缺點是勞動效率低，連接強度差。目前此種方法在修造船中已基本淘汰。,現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，即對構件連接處用局部加熱方法，使之達到或接近液態(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，在修造