集美大学-船体结构与船舶管系.ppt
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1、第二章 船体结构与船舶管系,第一节 船体受力和船体强度第二节 船用钢材及连接方法第三节 船体结构(典型专用船的船体结构特点)第四节 外板与甲板板第五节 船底结构 第六节 甲板与货舱结构第七节 舷侧结构第八节 舱壁结构第九节 首尾结构第十节 船舶管系第十一节 油船结构第十二节 船图识读,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,第一节 船体受力和船体强度,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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
2、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:剪力、总纵弯曲、扭转、横向及局部变形。剪力:剪力是作用引起的结构或结构的某一截面上的切向力。等于截面任意一侧所受外力的代数和。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
3、近,向首尾端逐渐减小。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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等外力的作用。(吨/平方米)2)船体结构作用:船体结构必须具有承受和抵抗各种变形的
4、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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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 养的方便性。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,
5、第二节 船体结构用钢连接方法(略),2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,第三节 船体结构的形式,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。一.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。特点:结构简单、建造容易、横向强 度和局部强度好,横向构件排 列密尺寸小,舱容利用 率较高且便于装卸,横向刚 性比纵向刚性大,但空船重量大,纵向构件排列间距大。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
6、内 河船。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,二.纵骨架式:是指主船 体中的纵向构件排列密 尺寸小,横向构件排列 间距大尺寸大。特点:由于纵 向构件的增多大大提高 了船体的总纵强度(总 纵强度好),可选用较 薄的板材,使船舶自重 减轻,但施工建造比较 复杂,由于横向构件尺 寸的加大使货舱舱容得 不到充分利用而影响载 货量(),舱容利用率低,载货量相对减少且装 卸不便。该结构常见于 大型油船和矿砂船。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,三.纵横混合骨架式: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
7、,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。特点: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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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
8、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。,船体构件概述,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,第四节 外板与甲板板,1.外板的概念 外板又叫船壳板,由船底板和舷侧板组成的 长边接-边接缝 短边接-端接缝,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,2.外板名称外板编号的方法:外板展开图由船壳外板沿基线横向展开而成,图上每 一块钢板的宽度是
9、其实际宽度,而长度是其在基线上的投影长。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。首尾部分由两列板合并为一列板叫并板,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,船壳外板的名称:船壳外板(由船底、舭部及舷侧构成)由 许多块钢板焊接成,钢板的长
10、 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。在首尾部某两列板合并为一列板,该列板称并板。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,3.外板的厚度分布,厚度分布:船长方向-0.4L范围内厚度最大,而向首尾减薄 横向方向-平板龙骨宽度不变,但不大于1800MM.。厚度加2 MM。垂直方向-舷顶列
11、板较厚,其他舷侧板从上向下渐厚。水线以上最薄,向下加厚,船底和舷顶最厚(中性轴的影响),2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,二、甲板板,1.总体布置 甲板板由钢板焊接而成,钢板的长边沿船长方向布置,首尾相接,并平行 于船纵中线。甲板边板由于要保持一定宽度,故沿舷边呈折线状布置。在 大开口之间及首尾两端也可横向布置。舷边甲板,首尾连续,船长方向布置,甲板在舱口处断裂,可横向布置2.编号:中间一列为A列3.厚度分布 沿船长-船中前后0.4L 范围最厚,不小于6MM 沿船宽-甲板边板最厚-参与计算总纵强度 甲板中部最薄-不参与,中部有开口 沿上下-上甲板(主甲板)比下甲板厚,2004.11,
12、第二章 船体结构与船舶管系,第五节、船底结构,船底结构是保证船体总纵强度、横向强度和船底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;
13、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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。,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。船底板(前述)是平板龙骨至舭列板之间 的
14、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 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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,1)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 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
15、,并应在中 部0.75L区域范围内保持连 续。,第二章 船体结构与船舶管系,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,其出口的关闭装置能两面操纵,围壁结构与水密舱壁要求相 同。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管
16、系,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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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
17、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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,(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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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
18、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。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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。实肋板上焊有加强筋。,2004.11,第二章
19、 船体结构与船舶管系,特殊要求 横骨架式双层底结构:至少每隔4个肋距设置实肋板,且间距不大于3.2m,机舱、锅炉座下、推力轴承座下应在 每个肋位上设置实肋板,横舱壁及支柱下应设置实肋板,距首垂线0.2L以前区域应在每个肋位上设置实肋板。纵骨架式双层底结构:机舱区域至少每隔1个肋位上设 置实肋板,但在主机座、锅炉座、推力轴承座下的每个肋 位处均应设置实肋板。横舱壁下和支柱下应设置实肋板,距首垂线0.2L以前区域应在每隔1个肋位上设置实肋板,其余区域实肋板间距应不大于3.6m。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。
20、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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,(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
21、的横向强度。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,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。,2
22、004.11,第二章 船体结构与船舶管系,内底边板处于舭部位置,受力较复杂,且易积水、腐蚀,故比内底板厚 些。结构形式有下倾式、水平式、上倾式和曲折式四种。下倾式内底边板 与舭列板可构成污水沟,普通干货船较多采用;水平式内底边板施工方便,舱内平坦且强度好,一般客船、集装箱船、油船的油舱区域、一些干 货船的货舱区域及其他船舶近首尾区域较多采用;上倾式内底边板便于散 货的装卸,故散装货船与矿砂船较多采用;曲折式内底边板则因其结构特 殊,相比可提高船舶的抗沉性,主要用于经常航行在复杂水域的船舶。除下倾式内底边板外,其他三种均只能在舭部设置污水井。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,(二)单
23、层底结构单层底结构主要用于小型船舶、老式油船及内河船舶。结构简单,施工方便,但抗沉性和防泄漏能力差。主要构件有中内龙骨、旁内龙骨、船底纵骨、肋板及舭肘板等。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,(三)舭龙骨和船底塞1.舭龙骨位置:沿船长方向的舭部。作用:减轻船舶横摇,故又称减摇龙骨。结构与要求:舭龙骨装在船中部,长度约在船长的1/41/3之内,宽度一般在2001200mm之间,舭龙骨不超出舷侧外板型线与船底板型线所围成的区域,以免靠离码头或进坞时碰坏。舭龙骨与外板应尽可能垂直相交。为避免因各种原因造成舭龙骨损坏时引起舭部外板受损,舭龙骨一般焊接在与舭部外板连接的覆板上。舭龙骨不承担船体
24、的总纵弯曲强度。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,3.船底塞作用:排除舱内积水。设置舱室:双层底舱、首尾尖舱及其他紧靠船底的每个水舱内至少设置有一个船底塞。位置要求:置于中桁材或中内龙骨的两侧(不能在平板龙骨上开孔);每一水舱后部水密肋板前一档肋距处,且在平板龙骨的两侧,并离开舱壁一段距离,以免被坞墩堵塞而无法拆装。材料与处理:一般用锰黄铜或不锈钢制成。拆装完成后出坞前在船底塞外面用水泥封涂成一个半球形的水泥包。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,第六节 甲板结构与货舱结构,2004.
25、11,第二章 船体结构与船舶管系,一、甲板结构 有横骨架式和纵骨架式两种,主要组成部分有甲板、横梁、甲板纵桁、甲板纵骨、舱口围板及支柱等。1.甲板1)按作用分类:强力甲板、遮蔽甲板、舱壁甲板、干舷甲板和量吨甲板等。2)厚度要求:上甲板在各层甲板中最厚,船中0.4L区域内强力甲板的厚度应保持相同,并逐渐向端部甲板过度,强力甲板(包括端部甲板)的最小厚度应 不小于6mm。甲板边板 受力最大,易积水腐蚀,必须连续,厚度是上甲板 中最厚的。船中0.4L区域 内的甲板比首尾两端和大 开口线以内区域的甲板厚。甲板开口角隅处为抛物线 形、椭圆形或圆形,并加 强。,2004.11,第二章 船体结构与船舶管系,
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