1-2-船體結構的一般知識解析

1、第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第一節(jié)第一節(jié) 船體受力與船體強度船體受力與船體強度第二節(jié)第二節(jié) 船體結構用鋼材及連接方式船體結構用鋼材及連接方式第三節(jié)第三節(jié) 船體結構的型式船體結構的型式學習目標學習目標 知識目標知識目標 1能簡單敘述船體結構主要受力及船體強度概念； 2能簡單敘述船體結構用鋼材種類及構件連接方式； 3能正確描述船體結構基本組成及結構形式。 能力目標能力目標 1能分析船體總縱彎曲產生的原因及受力較大的部位； 2能根據船體結構受力情況，確定船體結構采用的形式。 船體結構的形式與船體受力情況有很大關系，研究船體受力的

2、目的就是使所設計的船體結構，在外力的作用下，能具有足夠的強度和剛性，達到最小的重量，降低建造成本和提高船舶運營的經濟性。本章以船體受力及強度為出發(fā)點，介紹船體結構基本形式。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第一節(jié)第一節(jié) 船體受力與船體強度船體受力與船體強度一、作用在船體上的力一、作用在船體上的力二、船體強度概念二、船體強度概念第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識一、作用在船體上的力一、作用在船體上的力 船舶從建造、下水、停泊、航行及進塢修理等全部過程中，受到各種外力的作用，這些外力常常會使船體結構產生變形或損壞。船體受力主要有總縱彎曲力、橫向載荷和其它局部力。1.

3、船體的總縱彎曲2.作用在船體上的橫向載荷3.其它局部受力情況第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識1.船體的總縱彎曲船體的總縱彎曲是指作用在船體上的重力、浮力、波浪水動力和慣性力等而引起的船體繞水平橫軸的彎曲。它由靜水總縱彎曲和波浪總縱彎曲兩部分迭加而成。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（1）船體靜水總縱彎曲 船舶在靜水中受到的外力有船舶及其裝載的重力和水的浮力。重力P的方向向下，浮力D的方向向上。重力和浮力在靜水中處于平衡狀態(tài)，即重力和浮力大小相等方向相反，作用在同一鉛垂線上，見圖1-2-1a）。 但對于船體的某一段，重力和浮力的大小并不相等，如圖1-2-1b)

4、所示。重力大的一段有下移的趨勢，浮力大的一段有上移的趨勢。由于船體是一整體結構，各段不可能發(fā)生上下移動，在船體結構內必然有內力產生，使船體發(fā)生彎曲。當船體中部向上彎曲時，稱為中拱彎曲；當船體中部向下彎曲時，稱為中垂彎曲。船體彎曲時，在船體內產生彎曲力矩，彎矩的最大值在船體的中部，向首尾部逐漸減小，見圖1-2-1c)。由于船舶裝載情況及船體浸水部分形狀總是變化，因而船體各段重力和浮力的不平衡也總是存在。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（2）船體波浪總縱彎曲 在波浪狀況下，船體內產生的總縱彎矩會比靜水中大。當波長與船長相等或接近時，船體的彎曲最嚴重。 彎曲形式（圖1-2-2）：波

5、峰在船中時中拱彎曲甲板受拉伸、底部受壓縮波谷在船中時中垂彎曲甲板受壓縮，底部受拉伸第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識2.作用在船體上的橫向載荷（圖1-2-4）船體在靜水或波浪中，它的各部分結構還受到局部的水壓力和貨物等橫向載荷，會產生局部彎曲。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識3.其它局部受力情況作用在船體上的其它力有：船體上機器和螺旋槳運轉時的振動力，船首端的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載荷，以及船舶進塢或擱淺時受到船底下墩木或河床的反力作用等。此外，船舶在波浪狀態(tài)下航行，由于升降、俯仰和搖擺等運動而產生慣性力，這對船體結構

6、會產生不利的影響，例如船舶橫搖時會引起肋骨的歪斜和船體的扭曲，見圖1-2-5。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識二、船體強度概念二、船體強度概念由于船舶受以上各種外力的作用，船體結構的強度和剛性不足，就有可能使船體總的或局部的結構發(fā)生斷裂或不允許的變形。船體結構必須具有足夠的強度和剛性，以抵抗這些外力。船體結構應具備的三種強度：1.船體的總縱強度2.船體的橫向強度3.船體的局部強度第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識1.船體的總縱強度船體結構抵抗縱向彎曲不使整體結構遭受破壞或不允許的變形的能力稱為總縱強度。船舶在下水、進塢和航行過程中都會產生總縱彎曲。船舶在波浪中

7、產生的總縱彎矩較靜水時為大，因此遠洋船舶的總縱強度要求較高。通?？梢詫⒋w看作為變斷面的空心梁（簡稱船梁），總縱彎曲時船體梁上彎曲正應力分布如圖1-2-3所示。船體上最大的總縱彎曲正應力通常是在上甲板和船底部。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識2.船體的橫向強度橫向強度是指橫向構件（如肋骨框架和橫艙壁等）抵抗橫向載荷的能力。船舶在使用過程中會受橫向載荷作用，例如，船舶在進塢時容易發(fā)生橫向變形，這時橫艙壁的作用很重要。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識3.船體的局部強度局部強度是指個別構件對局部載荷的抵抗能力。有時船體的總強度能保證，但局部強度不一定能保證。如船艙

8、破損時的水壓力和在超過構件承載能力的外力作用下，局部構件也可能發(fā)生破壞或嚴重變形。除了必要的強度之外，船體上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。對于受平面壓縮力的薄板，應保證其穩(wěn)定性，不使其產生皺折而降低強度。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二節(jié)第二節(jié) 船體結構用鋼材及連接方式船體結構用鋼材及連接方式一、

9、船體結構用鋼材一、船體結構用鋼材二、船體構件的連接方法二、船體構件的連接方法第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識一、船體結構用鋼材一、船體結構用鋼材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

10、艙結構。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識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鋼材。鋼板主要用于船殼板、甲板板和分艙隔板等，折邊板通常用作船體結構較大的骨架。型鋼主要用于船體骨架以支撐船殼板等，一般由軋鋼廠滾軋成型；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。船體結構中常用的板材和型材如圖1-2-6所示。 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

11、。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識二、船體構件的連接方法二、船體構件的連接方法 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。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識 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

12、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，在修造船中也常使用。此外，還有電渣焊、二氧化碳氣體保護焊等，也在船舶修造的某些場合使用。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識 船體結構中構件之間經焊接連接后形成的接縫稱為焊縫。 船體結構中最常見的焊縫型式是對接焊縫和角焊縫，個別地方還可見到塞焊縫。(圖1-2-7為焊縫型式)第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識第三節(jié)第三節(jié) 船體結構的型式船體結構的型式一、船體結構概況二、

13、板架結構的骨架形式三、船體結構的形式第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識一、船體結構概況1.船體的基本組成船體結構型式依據船舶的類型而定。船體分為主船體和上層建筑主船體部分有船首、船中、船尾；上層建筑部分有首樓、橋樓、尾樓及甲板室。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識 主船體是船體結構的主要部分，是由船底(shipbottom)、舷側(shipside)、上甲板(upperdeck)圍成的水密的空心結構。其內部空間又由水平布置的下甲板（lowerdeck）、沿船寬方向垂直布置的橫艙壁（transversebulkhead）和沿船長方向垂直布置的縱艙壁（longitu

14、dinalbulkhead）分隔成許多艙室。貨船上通常有貨艙、機艙、首尖艙和尾尖艙等。首、尾端的橫艙壁也叫首尖艙艙壁(forepeakbulkhead)和尾尖艙艙壁(afterpeakbulkhead)。 如圖1-2-8所示為某船體的基本構成。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識1.組成船體的板架 船體是由鋼板和骨架組成的長箱形結構，整個船的主體可分為若干板架結構，如甲板板架、舷側板架、船底板架和艙壁板架等，如圖1-2-9所示。各個板架相互連接，相互支持，使整個主船體構成堅固的空心水密建筑物。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識二、板架結構的骨架形式二、板架結構的骨

15、架形式板架結構三種形式： 縱骨架式 橫骨架式 混合骨架式第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識 板架結構通常是由板和縱橫交叉的骨材和桁材組成，如圖1-2-10所示。較小的骨材數目多，間距小；較大的桁材數目少而間距大。根據較小骨材布置的方向分類。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（1）縱骨架式：數目多而間距小的骨材沿船長方向布置。 優(yōu)點是多數骨材縱向布置，骨材參與船梁抵抗縱向彎曲的有效面積，提高了船梁的縱向抗彎能力，增加了船體的總縱強度。并且由于縱向骨材布置較密，可以提高板對總縱彎曲壓縮力作用時的穩(wěn)定性。因而相應地可以減小板的厚度，減輕結構重量。 缺點是施工比較麻煩。

16、第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（2）橫骨架式：數目多而間距小的骨材沿船寬方向布置。 優(yōu)點是多數骨材橫向布置，橫向強度較好，施工比較方便，建造成本低。 缺點是在同樣受力情況下，外板和甲板的厚度比縱骨架式的大，結構重量較大。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（3）混合骨架式：縱橫方向的骨材相差不多，間距接近相等。 這種骨架式除了在特殊場合，一般很少用到。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識三、船體結構的型式三、船體結構的型式根據強度和使用要求，船體結構可采用縱骨架式板架和橫骨架式板架的單一或組合型式。船體結構的型式分為三種：單一橫骨架式船體結構單一縱骨架式船體結構混合骨架式船體結構第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（1）單一橫骨架式船體結構： 是指上甲板、船底和舷側均為橫骨架式板架結構的船體結構型式。 對總縱強度要求不高的一些小型船舶和內河船多為此種骨架型式，如圖1-2-11所示。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（2）單一縱骨架式船體結構： 是指上甲板、船底和舷側均為縱骨架式板架結構的船體結構型式。 對總縱強度要求較高的軍艦、大型油船及其它大型遠洋貨船等采用此種結構型式，如圖1-2-9所示。第二章第二章 船體結構的一般知識船體結構的一般知識（3）混合骨架式