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Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 本专业主要就业方向 船舶制造与修理 船舶生产设计 船舶建造质量检验 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 课程介绍 1、本课程一学期学完，课程单元教学总学时为 72学时，综合训练3周，课程总学分为7学分 。 2、学习本课程的目的：学会辩识船舶类型，能 识读和绘制船体图样（型线图、总布置图、基 本结构图、中横剖面图、肋骨型线图、外板展 开图、分段划分图、分段结构图）。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 第一讲：项目一 辩识船舶类 型（1） 船体外板 甲板板 船体骨架 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 一、船舶的基本组成 1、船舶各部位名称 船尾部分 船首部分 船中部分 主甲板 舱壁 双层底 肋板 顶蓬甲板 上层建筑围壁 艏楼甲板 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 船舶分为船舶的主体和上层建筑两大部分，上甲板以下的 部分通常称为船舶的主体，位于上甲板以上的各种围蔽建筑物 统称为上层建筑。 上层建筑包括船楼和甲板室。船楼的两侧伸至两舷或距 舷边的距离小于船宽的4%；不符合上述条件的围蔽建筑即 为甲板室。船楼又可分为艏楼、桥楼、艉楼。 主甲板 舷侧 舭部 型深H 型宽（船宽B） 吃水T Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 2、船舶的基本组成 主甲板 上层 建筑 主船体 甲板有开 口（舱口 ） 主机舱（在船 的后面，装有 主机等） 舵 货舱（有几个时，用 横舱壁隔开） 压载舱（ 用海水） 起重 设备 主机（在 船的后面 ） Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 二、船体外板 （一）概述 什么是外板？ 构成船体底部、舭部及舷侧的外壳，它由许多钢板 拼合焊接而成。 钢板的布置和接缝： 钢板横向的接缝称为端接缝(butt)，纵向的接缝称为 边接缝(seam)。 列板及不同位置列板的名称 舷顶列板(sheer strake) 舷侧外板(side plate) 舭列板(bilge strake) 船底板(bottom plate) 平板龙骨(plate keel) 沿船长方向为纵向 沿船宽方 向为横向 尾 首 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （二）作用在船体上的力及强度 概念 1、作用在船体上的力 （1）船体的总纵弯曲 （2）作用在船体的横向载荷 （3）动力载荷 （4）偶然性载荷 2、强度概念 （1）船体的总纵强度：船体结构抵抗纵向弯 曲不使整体结构遭受破坏或不允许的变形的能力。 （2）横向强度 （3）局部强度 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 总纵弯曲 船底板是船梁的下翼板，舷侧外板是船梁的腹板 ，承受总纵弯曲应力。 横向载荷 外板直接承受舷侧外水压力，以及舱内液体压力 。 动力载荷 外板在首部承受较大的波浪冲击力，在尾部承受 螺旋桨工作时的水动压力。 偶然性载荷 如碰撞、搁浅等。 3、外板的受力 上翼板 腹 板 下翼板 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 4、船体受力分析：重力与浮力 船舶重力与P的方向向下，船舶浮力D的方向向上； 船舶重力和船舶浮力在静水中处于平衡状态。即： (a) 重力与浮力的大小相等而方向相反。 (b) 重心和浮心在同一条铅垂线上。如下图： 重力P 浮力D 船体在静水中力的平衡 重力P与浮力D在同 一铅垂线上 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 船体变形的趋势 假设将船体沿船长方向分割成若干段，由于重力和浮力沿船长方 向分布的不一致，作用在每一段上的重力和浮力并不相等。重力 大的一段有下移的趋势，浮力大的一段有上移的趋势，由于船体 的一整体结构，各段不可能发生上下移动，在船体结构内必然有 内力产生，使船体发生的总纵弯曲。 重力大 重力大 浮力大 船体的重力沿船长方向分布并不均匀，同时，船舶形状是两端 尖瘦，中间肥大，中部排水量大于两排水量，故两端的浮力小 于中间浮力。 5、船体的 总纵弯曲 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 当船舶处在波浪中时，其受 到的总弯曲会更大，当波峰 处在船中时，变形趋势使船 体中部突起，两端下垂，称 为中拱弯曲。 当波谷处在船中时，变形 趋势使船体中部下垂，两 端上翘，称为中垂弯曲。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 中拱弯曲 中垂弯曲 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 通常将船体看作为变断面的空心梁（船梁），总纵弯曲 时船梁上弯曲正应力分如下图所示。 中和轴是指既 不受压也不受 拉的部位 在同一剖面内离 中和轴越远其受 力越大 船长中部的上 甲板受力最大 船长中部 船底受力 最大 舷顶列板 受力大 舭列板 受力大 舷列板受 力小 船长方向，船中部受力大，并向首尾逐渐减小到零 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 6、作用在船体的横向载荷 船上甲板上的人员 及货物产生的载荷 水的压 力逐渐 增大 波浪的 冲击力 由于船体受到横向载荷，会使船体结构产生变形 肋骨的歪斜和船 体的扭曲 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （二）外板厚度的分布： 外板厚度沿船长方向的变化 主要受总纵弯曲力矩的影响 外板厚度沿肋骨围长的变化 主要受同一剖面内总纵弯曲应力的影响。 局部加强 外板因其所在位置不同，受力也不同，其厚度也会相应 的变化，受力大的部位取厚些，受力小的部位取薄些 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 (1)外板厚度沿船长的变化 船体承受总纵 弯曲时的弯矩 大小中是变化 的 船体中部（0.4L)所受弯 矩最大,板厚度较大 船首尾部 (0.75L)受弯 矩最小 过渡区外板 厚度要逐渐 过渡 船中符号是船 长的中点 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 () 外板厚度沿肋骨围长的变 化 平板龙骨和舷顶列板厚度较大,其它从船底列板 向上的各个列板,随着水压的减小而厚度逐渐减 薄 平板龙骨 较厚些 舷顶列板 较厚些 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 (3)局部加强 锚穴下方 的外板加 强 尾端螺旋 桨区域 外板开口 处 加厚板 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 外板边接缝的布置 外板边接缝布置要考虑纵骨，纵桁、甲板、平台、内 底板等构件，不能使焊缝重叠。边焊缝与其它纵向构件的 焊缝之间至少有50mm。一般边接缝避开纵向构件的焊缝 。 考虑钢板的规格 外板的排列应力求整齐美观 外板端接缝的布置 考虑强度:船舶总纵弯曲时，端接缝正好处于横断面上 ，所以，端接缝质量要求更高。 考虑工艺：船体分段布置情况、利用钢板长度、端接 缝尽可能布置在同一横剖面上，以利使用自动焊。 端接缝应布置在肋距1/4或3/4处，因为该处局部弯曲 应力最小；同时也要避开构件的角焊缝和大开口等处 （三）外板的布置 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 3、外板并板接缝的布置 双并板，端接 缝与骨材错开 由于船首部窄，围长 逐渐变小，所以需要 并板，并板在水面以 下进行。 齿形并板 边板的边接缝外板的并板接缝 边接缝与纵 向构件的交 角小于30 为保证焊接质 量，将边接缝 改成阶梯形 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 外板展开图 端接缝 边接缝 肋骨（ 虚线） 端接缝与 肋骨相距 150mm Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 三、 甲板板 甲板板是由许多钢板拼合焊接而成。 甲板的作用: 将船体上下部分进行分隔 上甲板是保证船体顶部的水密及遮蔽下面的 空间,保证船体总纵强 下甲板可以作为舱室的地板,装载各种货物和 设备或布置指战员、船员,旅客居住与工作房间. Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （一）甲板板概述 甲板层 上甲板 第几层甲板 平台甲板（区别于常规意义的甲板 ） 甲板板形状 舷弧：上甲板边线沿纵向向首尾端 升高的曲线 梁拱：上甲板沿横向的拱形 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 3、甲板板受力 总纵弯曲应力：上甲板是船梁的上翼板，受到总 纵弯曲应力。 横向载荷 上甲板承受上浪水压力或甲板货物等的载荷； 下甲板和平台等,非露天甲板的载荷则视甲板的使 用情况而定。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （二）甲板板的厚度及布置 4.甲板板的厚度 在各层甲板中 在长度方向上 沿宽度方向 甲板板的布置 长边沿船长方向，平行于甲板中 线 甲板边板沿舷边呈折线形状 首尾端，可沿横向布置 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （四）舷边连接 舷边连接是指船舷顶列板与上甲板的边板 之间的连接方式： 舷边直接焊接： 舷边直角钢铆接 圆弧舷板连接 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 舷体顶列板高出甲 板，两板直接焊接 舷边角钢 铆接 舷边铆接 1、舷边直角连接 这种舷边连接形式的特点是施工简便。但舷边应力较大。当 舷 顶列板与甲板边板直接焊接时，舷顶列板的上缘应平整 ，必须严格保证焊质量。在船中及上层建筑端部，高出甲板 边板的舷顶列板上不准开流水孔。目前此种形式多用于中小 型船舶和一些有加强措施的船舶，如杂货船等。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 不允许甲板 与舷侧板这 样焊接 圆弧舷板连 接焊接 圆弧舷板连 接铆接 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 舷边连接的几种形式 舷边角钢 铆接 圆弧舷板 连接 舷边直接 焊接 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 甲板的舷弧和梁拱 舷弧：上甲板 边线沿纵向 向首尾端升高 的曲线。 梁拱：上甲板 沿横向的拱 形 船长 船宽 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 甲板板的布置 甲板边板最厚 并在0.4L内厚 度一致 甲板开口 呈圆角 甲板之间的 焊缝要避开 圆角处 甲板厚度沿 船长方向逐 渐减薄 甲板厚度沿船 宽方向逐渐减 薄 甲板的焊缝要与甲板构件的焊缝相距50mm以上 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 四、船体结构的形式 （一）船体钢材及连接方式 船体结构用钢材钢质海船入级与建造规范对船体结 构用钢材的等级和类型有详细规定。 1、钢材等级 （1）一般强度船体结构钢-碳素钢。 有：A、B、D、E四个等级。 （2）高强度船体结构钢-船用低合金钢 按其强度和冲击韧性分为6个等级。 对厚度不超过100mm的钢板和宽扁钢分为： 6个等级：A32、D32、E32、A36、D36、E36 对厚度不超过50mm的钢板和宽扁钢及型钢分为： 6个等到级：A40、D40、E40、F32、F36、F40 其中数值为最小屈服应力值大于：314，353，393N/m A,D,E表示低温状态保持强度的能力。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 2、钢材的类型 （1）钢板、型钢及组合型材： 钢板：船壳板、甲板板、分舱隔板、折边（做骨 架） 钢板厚度：640mm，宽度：12003000mm；长 度：600014000mm 型钢及组合型材：见下图。 （2）铸钢与锻钢 螺旋桨、首柱、系缆桩等常采用铸钢 轴、舵杆等多采用锻钢。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 钢板及型钢 面板 腹板 T型材是两板 钢焊接而成 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 3、船体构件的连接方法 基本方法为焊接 施工方便，但焊接处较脆。 板连接的方式：对接、塔接、角接、复板连 接；还有：T型连接和肘板连接。 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 船宽（或船长）方向 船长（或船宽）方向 （二）船体板架结构骨架形式 主向梁（骨材多的方向）骨 材尺寸小，为次要构件 交叉构件（另一方 向的骨材）尺寸大 ，为主要构件 T型材 角钢 骨材构成的长 方形的长边沿 船宽（或船长 ）方向 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 （二）船体结构的型式 船体结构的骨架型式（三种） 横骨架式：板格的长边沿船宽方向 纵骨架式：板格的长边沿船长方向 优点：提高了船梁的纵向抗弯能 力 缺点：施工比较麻烦 混合骨架式：纵横方向的骨材间距差 不多，板格的形状接近正方形 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 船宽方向 船长方向 （1）横骨架式板架结构：数目多而间距小的骨材 沿船宽方向布置，横向构件布置较密。 T型材 角钢 骨材构成的长方形的 长边沿船宽方向 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 横骨架式船舶特点 船体结构全部由横骨架式板架结构组成。如船底板、甲 板、舷侧等。 特点：结构简单、施工方便、横向强度好，舱容利用率 高。但总纵强度较低。一般应用对总纵强度要求不高的 内河船舶和沿海中小型船舶。 横向骨 材多,间 距小 纵桁材，它与 横舱壁相交处 向上翘起 舷侧 列板 舷顶列板 ，高出甲 板10mm 左右，便 于焊接 横舱壁为横 骨架结构 纵向骨材少，尺 寸大，间距大 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 船长方向 船宽方向 （2）纵骨架式板架结构，数目多而间距小的骨材沿船 长方向布置，纵向构件布置较密。 骨材构成的长方 形的长边沿船长 方向分布 Ship Structure & Graphing 武汉船舶职业技术学院船舶工程系 纵骨架式 板架结构 Ship