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1、船舶结构与设备,第二章 船体结构,1,船舶结构与设备,第二章 船体结构 本章要求 能将船舶原理和航海力学中学的有关知识应用于船体结构； 掌握船体骨架式的概念； 掌握船体各部位的结构情况和特殊要求； 掌握一般船舶管系的有关知识； 掌握船体结构防火的有关知识； 了解船用材料和船体结构主要图纸。,2,第二章 船体结构,作业： 简述船体结构骨架形式的种类、特征、特点和应用； 简述船体外板的名称和厚度分布特点； 简述双层底的作用，并分别说明横骨架式双层船底结构和纵骨架式双层船底结构的组成； 简述船体首尾结构的加强措施。,3,作业,某船长80m，装载排水量为1850t，将船体按船长方向平均分为10段，每段
2、的总总量和浮力如下表（单位t），假设各段重力和浮力作用点在各段的中点，试求各段的负荷，并求相邻各段间剖面的剪力和弯矩，绘制剪力和弯矩图，总结该船剪力、弯矩沿船长方向分布的特点。,4,第二章 船体结构,课堂和作业中所反映的主要问题： 由于学生缺乏实践知识，感觉该章内容较为抽象； 学生往往缺乏对概念的理解，而采取死记的办法； 由于教材的原因，部分学生未能掌握横骨架式船底结构和纵骨架式船底结构的区别。,5,第二章 船体结构Chapter II Hull Structure,第一节 船体强度概念 （结合船舶原理和航海力学内容） 一、船体强度的基本概念 船体在外力作用下，必须保证具有足够的强度、刚度和稳
3、定性。 船体强度（Strength of Hull ） ：船体结构在规定外力作用下具有抵抗发生极度变形和损坏的能力。 船体强度的分类： 总强度：总纵弯曲强度、扭转强度、横向强度 承担总强度的构件主要是纵向连续构件。 局部强度,6,Hull Structure,总纵弯曲强度（longitudinal strength） 作用在船体上的力：重力、水压力和其他作用力 1）船体受力及其分布 （1）重力沿纵向的分布：重力分布函数P（x），重力分布密度曲线 （2）浮力沿纵向的分布：浮力分布函数b（x），浮力分布密度曲线 （3）负荷：船体剖面上重力和浮力的差值。垂向合外力沿纵向的分布,7,Hull Stru
4、cture,8,Hull Structure,横剖面上的切力(shear force)和弯矩 （1）剪力(shear force)及其分布曲线 剪力：通过船体剖面上的连接构件传递的内力。 剪力绝对值的最大值一般出现在距船舶首尾1/4船长处。 （2）弯矩(bending moment)及其分布曲线 弯矩(bending moment)：通过船体剖面上的连接构件传递的内内部力矩。由重力和浮力引起 弯矩绝对值的最大值一般出现在船中处。,9,Hull Structure,10,Hull Structure,3）波浪剪力与波浪弯矩 波浪剪力：船舶在波浪中剖面所受的剪力与同样装载状态下在静水中的剪力的差值
5、。 波浪弯矩：船舶在波浪中剖面所受的弯矩与同样装载状态下在静水中的弯矩的差值。,11,Hull Structure,4）剪切变形与弯曲变形 剪切变形：船体受到剪力作用使其构件产生垂向位移的变形。 剪切应力：船体构件单位横剖面面积上所受到的切力。 某一横剖面上剪切应力的最大值出现在中和平面处。,12,Hull Structure,船体总纵弯曲变形（拱垂变形） 中拱(hogging)：船中，重力浮力 中垂(sagging)：船中，重力 浮力；首尾，重力浮力 船体总刚度：船体抵抗总纵变形的能力。 过大的绕度会影响主机与轴系的运转。 衡准：= dm dM /L 1/1000 标准波：坦谷波；波长等于船
6、长（=L）；波峰（谷）位于船中；h/=1/20,13,船体强度（hull strength）,横向强度(transverse strength) ：船体结构抵抗横向作用力的能力。 承担横向强度的主要构件和结构：横梁、肋骨、肋板、肘板及其构成的肋骨框架，横舱壁。 扭转强度(torsion strength)：整个船体抵抗扭转变形和破坏的能力。集装箱船由于舱口大，需要考虑。,14,船体强度（hull strength）,局部强度(Part strength)：船体结构抵抗局部外力作用的能力。 船体总稳定性：船体在总纵弯矩作用下保证其原有平衡状态的能力。,15,第一节 船体强度概念,二、船中剖面模数
7、 I船体（最大弯矩处）横剖面对中性轴的面积惯矩； Z强力甲板或船底到中性轴的距离。 应取 和 中的较小者，即 。 最大弯矩处的弯曲应力：,16,弯曲应力,17,船体强度（hull strength）,船体强度的策略： 船舶设计建造方面：合理选择结构材料、尺寸和布局,应用良好的建造施工工艺和保证质量。 管理方面：制定和实施相应的公约、规则和规范，实施有效的检验、维修和检查监督管理。 货物积载方面：保证货物及其它载重沿纵向分布的合理性。,18,第二章 船体结构,第二节 船体结构的主要骨架形式 要点：骨架式的种类、特征、特点和应用 船体骨架形式的类型： 横骨架式(Transverse framing
8、 system) 纵骨架式(Longitudinal framing system) 混合骨架式(Combined framing system)。,19,General Dry Cargo Ship Typical Transverse Section,20,第二节 船体结构的主要骨架形式,一、横骨架式船体结构(Transverse framing system of hull)： 特征：横向构件的数量多、间距小、多数尺寸小。在造船中最早应用。 特点： 横向强度和局部强度好； 结构简单，容易建造； 舱容利用率高； 空船重量大。 应用：对总纵强度要求不高的中小型船舶。,21,一、横骨架式船体结
9、构,22,第二节 船体结构主要骨架形式,二、纵骨架式船体结构(Longitudinal framing system of hull)： 特征：纵向构件的数量多、间距小、尺寸小。 特点： 总纵强度大； 结构复杂； 舱容利用率低； 空船重量小。 应用：大型油船、矿砂船。,23,二、纵骨架式船体结构,24,第二节 船体结构的主要骨架形式,三、混合骨架式船体结构(Combined framing system of hull) ： 特征： 上甲板、船底：纵骨架式； 舷侧、下甲板和首尾：横骨架式。 特点： 有较好的总纵强度和横向强度； 结构简单，建造容易； 舱容利用率高； 舷侧与甲板、船底的交接处连接
10、性不好 应用：大型散货船，杂货船、客船等。,25,三、混合骨架式船体结构,26,第二章 船体结构,第三节 外板与甲板板 要点： 有关概念； 外板和甲板的组成、要求和厚度分布。,27,第三节 外板与甲板板,一、外板(Hull plate) 1、外板（船壳板，Shell plating）：上甲板以下的船壳板。包括舷侧板和船底板。 2、作用：保证船体水密、保证船体强度 3、外板的连接：边接缝；端接缝 4、列板(Strake)：若干块钢板通过端接缝连接成的一整列钢板。,28,Shell plating,5、外板的组成： 平板龙骨 plate keel 船底板 bottom plate 舭列板 bilg
11、e strake 舷侧板 side shell plate 舷侧顶列板top side plate,Sheer Strake,29,Shell plating,Strake is a course, or row, of shell, deck, bulkhead, or other plating. Sheer Strake is the top strake of a ships side shell plating. Wind and Water Strakes are the strakes of a ships side shell plating between the balla
12、st and deepest load waterline.,30,Shell plating,Keel A large center plane girder running longitudinally along the bottom of the ship. Plating Thin pieces closing in the top, bottom, and sides of the structure. Plating makes a significant contribution to longitudinal hull strength, and resists the hy
13、drostatic pressure load. Frame A transverse member running continuously from the keel to the deck. Resists transverse loads (ie - waves hitting the side of the ship),31,Frame,Floor Deep frames running from the keel to the turn of the bilge. Frames may be attached to floors - the frame would be that
14、part above the turn of the bilge. Longitudinal Girders which run parallel to the keel along the bottom of the ship. Longitudinals intersect floors at right angles, and provide longitudinal strength. Stringers Girders running along the sides of the ship. Typically smaller than longitudinals, they als
15、o provide longitudinal strength.,32,Frame,Deck Beams Transverse members of the deck frame. Deck Girders Longitudinal members of the deck frame.,33,34,第三节 外板与甲板板,6、外板的厚度与应力分布： 1）弯矩大小，船中最大，船中0.4L区域加厚。 2）弯曲应力大小，离中和轴越远越大，平板龙骨、舷顶列板、船底板和舭列板应加厚。 平板龙骨(plate keel)： 舷顶列板(sheer strake， top side plate)： 3）水压力大小
16、：舷侧板向下加厚。 4）局部受力大小：首尾部和舷侧开口处加厚。,35,第三节 外板与甲板板,二、甲板板(decked plate) 1、甲板的布置(arrangement of decked plate) 舱口边至舷边：纵向 舱口之间和首尾端：可横向 甲板边板(Stringer Plate: is the outside strake of deck plating) 2、甲板的厚度分布 弯矩大小：船中0.4L区域加厚 法向应力：上甲板最厚 横向分布：甲板边板最厚 局部情况：首尾端加厚；舱口之间：可减薄,36,第二章 船体结构,第四节 船底结构 要点：骨架形式、结构组成、作用。重点是双层底结构
17、。 船底结构的作用： 船底结构的骨架形式： 横骨架式单层底(transverse framing single bottom) 横骨架式双层底(transverse framing double bottom) 纵骨架式单层底(longitudinal framing single bottom) 纵骨架式双层底(longitudinal framing double bottom),37,第四节 船底结构,一、横骨架式单层底 横向构件：实肋板(solid floor) 纵向构件：内龙骨：中内龙骨；旁内龙骨 实肋板、旁内龙骨的下边沿开有流水孔。,38,Gusset,39,第四节 船底结构,二、
18、纵骨架式单层底 横向构件：实肋板(solid floor),34挡 纵向构件： 内龙骨： 中内龙骨(centerline vertical keel)； 旁内龙骨(side keelson) 船底纵骨(bottom longitudinal),40,第四节 船底结构,三、横骨架式双层底 双层底(double bottom) 双层底：由船底板、内底板及其骨架围成的船底水密空间。 作用： 提高抗沉性； 提高船体强度； 提高抗泄露能力； 作压载舱； 作储液舱。,41,第四节 船底结构三、横骨架式双层底,设置要求： 1）尽可能从防撞舱壁到尾尖舱舱壁； 2）客船L50m时应满足： 50mL61m，从机舱
19、前壁至防撞舱壁； 61mL76m，至少在机舱以外设； L76m，防撞舱壁至尾尖舱舱壁。,42,第四节 船底结构三、横骨架式双层底,骨架组成 横向构件： 实肋板(main floor)： 每34当肋位设，间距不大于3.2m。 机舱、锅炉座下、推力轴承座下每肋位设。 横舱壁和支柱下应。 距首垂线0.2L以前区域每肋位设。 开有减轻孔、流水孔和空气孔。有些减轻孔设计成人孔，高度不超过双层底高度的50%，在船长方向按直线排列。 水密肋板(watertight floor)：一般在水密横舱壁下应设水密肋板。较货舱实肋板加厚2mm，但不必大于15mm。,43,横向构件,组合肋板（框架肋板）：设于每两道实肋
20、板之间的每一肋位。由船底骨材、内底骨材和肘板组成。 (图) 轻型肋板(lightening floor)：用于代替组合肋板。厚度与实肋板相同，减轻孔较大。,44,三、横骨架式双层底,45,第四节 船底结构三、横骨架式双层底,纵向构件： 中桁材Center girder：船中0.75L范围内连续且不得开孔（人孔、减轻空等），其他区域开孔高度不超过40%。 旁桁材Side girder：横骨架式船每侧至少设一道，B18m或纵骨架式B20m，设两道。开有人孔、流水孔和空气孔。 箱形桁材Box girder：双层底纵中线两侧对称设两道间距不大于2m的水密底纵桁，代替中桁材。特点：P21 平板龙骨（Ke
21、el Plate )：,46,KEEL,Keel is the main structural member or backbone of a ship running longitudinal along centerline of bottom. Usually a flat plate (plate keel) stiffened by a vertical plate on its centerline inside the shell.,47,第四节 船底结构三、横骨架式双层底,内底板(inner bottom plate)与内底边板(margin plate) 内底板：双层底顶的水
22、密铺板。 人孔：每一双层底柜的内底板的对角位置开两个人孔。 作用：双层底内检修清舱和通风。,48,人孔盖 Man hole covers,49,内底边板,内底边板：内底板边沿直接与舭列板相连接的一列板。 内底边板的结构形式： 下倾式：抗沉性较差。 与舭列板一起构成污水沟。 用于杂货船。,50,内底边板,水平式：施工方便，舱内平坦，强度好。用于客船和近首尾端的双层底。,51,内底边板,上倾式：有利于清舱。用于散货船。,52,内底边板,折曲式：强度好，用于经常航行于浅滩水域船。,53,第四节 船底结构,四、纵骨架式双层底 以船底纵骨和内底纵骨代替横骨架式中的组合肋板或轻型肋板。,54,纵骨架式双层
23、底,实肋板 机舱区域：至少每隔1肋位设 主机座、锅炉座下、推力轴承座下每肋位设。 横舱壁和支柱下应。 距首垂线0.2L以前区域每隔1肋位设。 其他区域实肋板间距不超过3.2m。 开有减轻孔、流水孔和空气孔。有些减轻孔设计成人孔，高度不超过双层底高度的50%，在船长方向按直线排列。,55,四、纵骨架式双层底,56,Romira ready for launching,57,58,第四节 船底结构,五、舭龙骨和船底塞 舭龙骨(Bilge keel) 设置：船中附近舭部外侧纵向设置。长约1/41/3船长，外沿在船底基线和舷侧线围成的区域内。 作用：减轻船舶横摇，不参与总纵弯曲。 形式： 连续式：阻力大，横摇阻尼小，用于低速船。 间断式：阻力小，横摇阻尼大，用于快速船。 装配：通过覆板与舭列板连接。,59,五、舭龙骨和船底塞,船底塞 作用：坞修时，自流排除舱内积水。 设置：每一双层底分舱左右舷或单层底舱内，平板龙骨两边，距后端舱壁一个肋位。栓塞用不锈金属（锰黄铜）。 出坞前24h内涂水泥包（半球形）。,60,61,