第一节 船体受力与及船体强度

第一节船体受力与船体强度一、作用在船体上的力和力矩

1．总纵弯曲力矩2．纵向扭矩3．横向作用力4．局部作用力一、作用在船体上的力和力矩二、船体强度总纵强度（totallongitudinalstrength）抗扭强度（torsionstrength）横向强度（transversestrength）局部强度（localstrength）。船舶的强度和刚性主要靠正确地选择船体结构钢材以及合理地布置各种构件来保证。第二节船用钢材及其连接方法2.1船用钢材一、船用钢材的种类船用钢材一般可分为船体结构用钢、锅炉与受压容器用钢及机械结构用钢等三种。1．船体结构用钢材(按化学成分和性能分)1）一般强度船体结构用钢(Reading/Questions)2）高强度船体结构用钢2．锅炉、受压容器与机械结构用钢船体各类构件（钢板）所要求的钢材级别表2-1构件类别构件名称材料级别或钢级船中0.4L内船中0.4L外次要类⑴纵舱壁板，除主要类要求者外⑵露天甲板板，除主要类和特殊类要求者外⑶舷侧板IA/AH主要类⑴船底板，包括平板龙骨⑵强力甲板板，不包括特殊类要求的甲板板⑶强力甲板以上的纵向连续构件，不包括舱口围板⑷纵舱壁最上一列板⑸垂直列板(舱口纵桁)和顶边舱的最上一列斜板IIA/AH特殊类⑴强力甲板处的舷侧顶列板①⑵强力甲板处的甲板边板①⑶在纵舱壁处的甲板列板②⑷集装箱船和其他有类似舱口的船舶在货舱口角隅处与舷侧之间的强力甲板板③⑸散货船、矿砂船、兼用船及其他有类似舱口的船舶在货舱口角隅处的强力甲板板④⑹舭列板⑤⑥⑺长度超过0.15L的纵向舱口围板⑦⑻纵向货舱舱口围板的端肘板和甲板室过渡⑦IIIII（船中0.6L外为I）二、船用钢材的应用类型及其标注方法1．船用钢材的应用类型钢板（plate）是船体结构的主要组成部分，约占船体结构钢材总用量的60～65%，如船壳板、甲板板及分舱隔板等，一般厚度在4rnm及以下的钢板称为薄板，4mm以上的称为厚板。船用钢板的尺寸范围一般为：厚6～10mm，宽1200～3000mm，长6000～14000mm。型钢（sectionsteel）在船体结构中所占的比例仅次于钢板，约为35～40%，主要用作船体骨架。按其横剖面形状型钢可分为：扁钢（flatbar）、球扁钢（bulbbar）、角钢（anglebar-A/B）、工字钢（I-bar）、T型钢（T-bar，又称丁字钢）及槽钢（channelbar）等。船舶的首尾柱、锚、导缆孔、缆桩等常采用铸钢（casting），而船舶的舵杆、轴等形状简单的构件则较多采用锻钢（forging）。锻钢的机械强度和韧性优于铸钢，但因加工工艺的限制，其构件结构不宜太复杂。2．船用钢材的标注方法(mm)2.2船体结构的连接方法一、铆接铆接的优点是铆接构件若产生裂纹不易穿过铆接缝；缺点是铆接的劳动效率低，连接强度差（只能达到被连接构件强度的65~80%）。二、焊接焊接的优点是连接强度高（达被连接构件强度的65~80%），水（油）密性好，施工方便，结构重量较轻，焊缝表面较光顺。焊接的缺点是在焊缝处往往存在剩余应力，易产生裂纹。焊缝处一旦产生裂纹，会穿过焊缝向周围扩展。7Transverseframingsystem

flatplatekeelLongitudinalframingsystem

bilgestrakeCombinedframingsystem

sheerstrake

girder、longitudinal、framedockingplug

第三节船体结构

TheShip’sStructure8一、船体结构的主要骨架形式船体骨架形式的类型：一、横骨架式：横向构件多而密、纵向构件少而疏二、纵骨架式：纵向构件多而密、横向构件少而疏三、混合骨架式：上甲板、船底采用纵骨架式舷侧（首尾部）采用横骨架式9一、船体结构的主要骨架形式（一）横骨架式船体结构

（transverseframingsystem

，图2-7）特点：①横向强度和局部强度好；②结构简单，容易建造；③舱容利用率高；④空船重量大。应用：中小型船舶。10（二）纵骨架式船体结构（longitudinalframingsystem

，图2-8）：特点：①总纵强度大；②结构复杂；③舱容利用率低；④空船重量小。应用：大型油轮、矿砂船等。一、船体结构的主要骨架形式11（三）混合骨架式船体结构（combinedframingsystem，图2-9）：特点：①有较好的总纵强度和横向强度；②结构较简单，建造也较容易；③舱容利用率较高；④结构连接性不太好应用：大中型干散货船等。一、船体结构的主要骨架形式12二、外板与甲板板（一）外板1、外板（shellplating）定义作用：保证船体水密、保证船体强度2、外板的连接：边接（边接缝

seam）、端接（端接缝butt）3、外板的组成：A.名称——列板（strake）：并板（stealerstrake）B.编号：e.g.K6、SB3、PC2……4、外板的厚度分布：纵向、横向？13二、外板与甲板板（二）甲板板（deckplating）

1、甲板的布置：长边方向、短边方向2、甲板的厚度分布

1）船长方向：船中0.4Ｌ范围内

2）船宽方向：甲板边板（stringerplate）

3）首尾？

4）多层甲板问题？——强力甲板（上甲板）最厚

5）编号：K？A5、SC6、PB4……14三、船底结构（一）双层底（p.37）作用：作压载舱（调节吃水差、改善航海性能）作油水舱；提高抗沉性；提高船体强度；提高抗泄漏能力（防污染）；矿砂船？15三、船底结构——双层底

横向构件：实肋板（主肋板solidfloor）

水密肋板（watertightfloor）

组合肋板（bracketfloor，openfloor）

轻型肋板（lightenedfloor）

舭肘板（bilgebracket）

16三、船底结构——双层底纵向构件：中桁材（centergirder）：在船中0.75Ｌ范围内不许开孔旁桁材（sidegirder）

箱形中桁材（ductkeel）

又称管隧（pipetunnel）一般宽≤2m

纵骨（longitudinal）：船底纵骨“bottomlongitudinal”、内底纵骨“innerbottomlongitudinal”17三、船底结构——双层底内底板（innerbottomplating）与内底边板内底板：双层底顶部的水密铺板。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（marginplate）的结构形式：下倾式水平式上倾式折曲式内底边板（marginplate）的结构形式图2-12横骨架式双层底结构20三、船底结构（二）单底结构肋板（floor唯一横向构件）内龙骨：①中内龙骨（centerkeelson）；②旁内龙骨（sidekeelson）。船底纵骨（bottomlongitudinal）：仅见于纵骨架式的老式油轮船底21三、船底结构（三）船底塞（dockingplug

）作用：坞修时，排除船内积水。出坞前涂水泥包。拆船底塞的问题[船舶修理？]

22四、甲板结构——（一）甲板结构中的构件1.纵向构件：甲板纵桁（deckgirder）

（一般位置？作用？）甲板纵骨（decklongitudinal）

（适用？作用？）2.横向构件：普通横梁（deckbeam）__梁肘板（beamknee）半梁（halfbeam）

舱口端梁（hatchendbeam）——作用？强横梁（decktransverse）——适用？作用？23四、甲板结构（二）舱口围板：舱口四周与甲板垂直的围板。作用：

①增加舱口处的强度；②防止海水灌入舱内；③保证作业人员安全。要求：高度？[600mm/450mm]舱口边围板（sidecoaming）舱口端围板（endcoaming；hatchendcoaming；headledge）舱口hatch货舱hold24四、甲板结构（三）支柱与悬臂梁作用：支撑甲板骨架、保持船体竖向形状设置要求：

①舱口两端中线或舱口四角；②上下两端位于纵横构件的交叉点；③不同层应位于同一垂线上。替代（便于装运大件货）：悬臂梁（cantileverbeam）（四）梁拱和舷弧【作用？】25横骨架式甲板结构26纵骨架式甲板结构27五、舷侧结构——（一）舷侧结构中的构件1.横向构件（1）肋骨按其所在位置不同的分类①主肋骨（mainframe）——船舱肋骨②甲板间肋骨（tweendeckframe）③尖舱肋骨（peakframe）④中间肋骨（intermediateframe）28五、舷侧结构——（一）舷侧结构中的构件1.横向构件（2）肋骨按受力不同的分类①普通肋骨（ordinaryframe）②强肋骨（webframe）（3）肋骨编号在修造船中为了指示肋骨的位置，以及在海损事故报告中用以注明船体受损部位，必须对肋骨进行编号。肋骨的编号一般以尾垂线为0号，但习惯上多以舵杆中心线处的肋骨为0号，向船首依次为1，2，3，……，向船尾依次为–1，–2，……。292.纵向构件舷侧纵桁（sidestringer）：——横骨架式舷侧结构中的纵向构件。——主要作用：支持肋骨舷侧纵骨（sidelongitudinal）——小尺寸的不等边角钢。——主要作用：保证总纵强度。五、舷侧结构——（一）舷侧结构中的构件30五、舷侧结构（二）舷边（gunwale）舷边：甲板边板和舷顶列板的连接部位。舷边的形式：直角舷边；圆弧舷边。舷边连接方式：直角焊接、直角铆接、圆弧连接31五、舷侧结构（三）舷墙（bulwark）和栏杆（handrail）

1.舷墙舷墙作用：1）减少甲板上浪2）保障人员安全3）防止物品滚落舷外高度要求：高度不小于1m2.栏杆——设置及高度要求32六、舱壁结构（一）舱壁的作用

（1）提高抗沉能力；（2）控制火灾蔓延；（3）有利于货物分舱积载；（4）增加船体强度；（5）液货船纵向舱壁可减小自由液面，提高总纵强度。33六、舱壁结构（二）舱壁的种类

按用途舱壁可分为：水密舱壁（watertightbulkhead）

油密舱壁（oil-tightbulkhead）

防火舱壁（fire-resistingbulkhead）

制荡舱壁（washbulkhead）

34六、舱壁结构（三）水密横舱壁结构1.平面舱壁（plainbulkhead）

：由舱壁板和支持舱壁板的骨架组成。2.槽形舱壁（corrugatedbulkhead）

：梯形、弧形槽形方向：一般竖向特点：（优点两个、缺点两个）适用：油船、散货船35一种新型的散货船舱壁结构——顶凳与底凳36六、舱壁结构

（四）深舱、边舱、隔离舱１、深舱（deeptank）：ａ、位置：双层底以外，下自船底或内底，上至甲板或平台。ｂ、作用：？ｃ、设置：人孔、空气管、测量管、输入输出管。２、边舱（wingtank）：顶边舱（topsidetank）、

底边舱（bottom-sidetank）、边翼舱（sidewingtank）。ａ、作压载水舱；ｂ、有利货物装卸；ｃ、斜顶板和斜底板还参与总纵弯曲。＊边翼舱：即双层船壳，加强船体强度、增加抗沉性。37七、艏艉结构（一）船首部结构距首垂线0.2~0.25L向船首的区域。1.船首柱（附：首端形状）首柱（stem）的作用：

汇拢外板、加强船首局部强度、保持船首形状首柱的类型：

a.钢板首柱b.铸钢首柱c.混合首柱382.首尖舱内的加强措施每一肋位设升高肋板（raisedfloor）；设强胸横梁（pantingbeam）首部舷侧为横骨架式时，每个肋位处上下间距不大于2m设置；沿每列强胸横梁必须设置舷侧纵桁；开孔平台、制荡舱壁等的设置。七、艏艉结构——（一）船首部结构393.球鼻首（bulbous）加强要求【p.51:1）～5）】；4.首尖舱外舷侧的加强：设置间断的舷侧纵桁；5.船首底部的加强1）对横骨架式双层底结构，应？2）对纵骨架式双层底结构，应？七、艏艉结构——（一）船首部结构40七、艏艉结构——首部结构的加强部位防撞舱壁首垂线0.15L0.25L（首部）41七、艏艉结构（二）船尾部结构尾尖舱舱壁至尾端区域内的结构。1.尾端形状2.船尾柱（sternpost）船尾柱的作用连接两侧外板和龙骨，加强尾部结构，支持与保护螺旋浆和舵。尾柱的要求和类型42要求：

a.下部：船尾柱下部应从螺旋桨轴毂前端向船首延伸至少三个肋距（framespacing），并与平板龙骨固接。

b.上部：与尾肋板或舱壁固接。类型：

有浆穴船尾柱、无舵柱船尾柱、无舵柱底骨船尾柱。七、艏艉结构——尾柱的要求和类型43七、艏艉结构——

（二）船尾部结构3．船尾尖舱的加强措施每一肋位设实肋板（升高肋板）；设舷侧纵桁和强胸横梁（间距不大于2.5m，或开孔平台）；舷侧若为纵骨架时，舱顶应设适当数量的强横梁；设制荡舱壁（尾尖舱上部和尾突出体内）。444.尾尖舱以上舷侧的加强5.尾突出体部位：尾尖舱以上向后突出的部分作用：a、b、c结构特点斜肋骨（cantframe）斜横梁（cantbeam）七、艏艉结构——

（二）船尾部结构45八、冰区加强

（一）冰级（iceclass）划分

B1*冰级：最严重冰况；

B1冰级：严重冰况；

B2冰级：中等冰况；

B3冰级：轻度冰况；

B冰级：除大块固定冰以外的漂流浮冰（如中国沿海情况）。46八、冰区加强

（二）冰带1．冰带首部区——从首柱向后至舷侧平直部分前端线之后0.04L处之间的区域。对B1*和B1冰级,超过前端线的水平距离不必大于6m,对B2、B3冰级不必大于5m。2．冰带中部区——从冰带首部区的后边界线向后至舷侧平直部分后端线之后0.04L处之间的区域。对冰级B1*和B1,超过后端线的水平距离不必大于6m,对冰级B2和B3,不必大于5m。3．冰带尾部区——从冰带中部区的后边界线至尾柱间的区域。47图2-36冰带48八、冰区加强

（三）B级冰区加强冰带外板的加强，其纵向范围从首柱向后至满载水线最大宽度处，但不超过0.2L。垂向范围从LWL以上500mm至BWL以下500mm。中间肋骨的垂向设置范围为压载水线以下1000mm至满载水线以上1000mm处,其两端不必连接。但如果不设置中间肋骨，则肋骨间距应不大于船中部60%，并应不大于500mm。钢板焊接首柱自满载水线以上600mm处以下部分的板厚应为规范值的1.1倍,但不必大于25mm；首柱其余部分的厚度可逐渐减薄至上甲板处的船端外板厚度。49九、防火结构（一）耐火分隔——等级（7级）A级分隔细分为4级：A-60、A-30、A-15、A-0B级分隔细分为2级：B-15、B-0C级分隔A、B、C三类耐火分隔的相互比较？材料；防挠加强；构造的标准耐火试验能力；隔热材料；完整性和温升的要求。

50“标准耐火试验”是指将需要试验的舱壁或甲板的试样置于试验炉内，加温到大致相当于下列标准时间——温度曲线的一种试验，试样暴露表面面积应不少于4.65m2，其高度（或甲板长度）应不少于2.44m，试样应尽可能与设计的结构近似，如适合时至少包括一个接头。标准时间——温度曲线是连接下列各温度点（在起始炉温以上测量）的一条光滑曲线。自开始至满5min时556°C

自开始至满10min时659°C

自开始至满15min时718°C

自开始至满30min时821°C

自开始至满60min时925°C九、防火结构——（二）相关定义51“不燃材料”是指某种材料加热至约750°C时，既不燃烧，亦不发出足量的造成自燃的易燃蒸气。这是通过规定的试验程序所确定，除此以外的任何其他材料均为“可燃材料”。“钢或其他等效材料”中的“其他等效材料”是指任何不燃材料本身或由于所设隔热物，经标准耐火试验规定的相应曝火时间后，在结构性和完整性上与钢具有同等的效能（例如设有适当隔热材料的铝合金）。

“低播焰性”是指通过规定的试验程序，被试表面能有效地限制火焰的蔓延。九、防火结构——（二）相关定义52“主竖区”是指船体、上层建筑和甲板室以“A级分隔”分成的区段。要求：

1）竖区在任何甲板的平均长度一般不超过40m；

2）载客超过36人的客船，船体、上层建筑及甲板室应以

A-60级分隔为主竖区；

3）最大长度和宽度可延伸至48m。九、防火结构——（二）相关定义53九、防火结构

*货船、油船起居区域和服务区域的防火结构在起居区域和服务区内应采用下列三种方法之一进行保护：IC法是在起居处所和服务区内，以不燃的B级或C级分隔作内部分隔舱壁。一般不设自动喷水器、探火和失火报警系统，但应设固定式探火和失火报警系统，并在走廊或脱险通道上设手动火警按钮。IIC法在起居处所和服务区内设自动喷水系统、固定式探测保护系统和手动火警按钮。

IIIC法在可能发生火警的所有起居处所和服务区设固定式探火和失火报警系统。对内部分隔舱壁的形式不予限制。54十、其他（一）船舶减摇结构和减摇装置1．舭龙骨长度约1/4~1/3船长，其作用是减轻船舶横摇；舭龙骨不参与总纵弯曲，一般在舭龙骨上开有一些切口，且不将其直接焊在舭部外板上，而是用覆板垫在舭列板和球扁钢（舭龙骨）的中间。2．稳定鳍3．减摇水柜4．回转仪减摇装置55十、其他（二）轴隧、尾轴管和轴包架轴隧（shafttunnel）——形式：拱顶和平顶作用：保护尾轴；便于人员检查维修；设置管系；机舱的应急出口（逃生孔）；兼作自然通风口。尾轴管（sterntube）轴包架（shaftbossing）一、油船1.单壳油船单壳油船有单壳单底或单壳双底结构的油船;对于船长大于65m的单壳油船，货油舱区域的甲板骨架、船底骨架和内底骨架应为纵骨架式，舷侧可为纵骨架式或横骨架式；对于船长小于65m的单壳油船，可全部采用横骨架式。2.双壳油船（具有双层底、双壳、机舱位于尾部，并从事原油或石油产品运输）

（1）货油舱（cargooiltank）的布置（2）双层底的要求（3）舱壁（4）货油舱舱口

二、集装箱船1．船体的基本结构形式为双层底和双层壳舷侧结构，且在双层壳舷侧的顶部设置有抗扭箱（torsionbox）结构，或在保证船体结构强度的前提下，采用双层底和具有抗扭箱或其他等效结构的单层壳舷侧结构代替。2．舷侧顶部采用纵骨架式结构，且在船长大于l00m时，其双层底内也采用纵骨架式结构。3．货舱区域内的强力甲板为纵骨架式结构，且在货舱区域内的强力甲板构件尺寸保持不变。4．在单层壳舷侧采用纵骨架式结构时，其强肋骨、双层底内的实肋板和抗扭箱的横框架布置在同一剖面上并最终构成整体框架，以保证船舶的横向强度。5．在舱内集装箱角座下方的双层底内设置有旁桁材。且在纵骨架式双层底内的横舱壁下面及在舱长中点处和距横舱壁1/4舱长处的支持结构下面均设置有实肋板。6．水密横舱壁的顶部和底部一般设置为箱形结构。7．船首部自首垂线起向后0.1L之间与夏季载重线以上区域的舷侧结构按规范要求采取加强措施。三、散装货船（通用型散货船）1．纵骨架式的顶边舱和底边舱在货舱水密舱壁处设置有水密隔壁或制荡舱壁；2．舱口垂向列板及顶边舱斜板的顶列板厚度不小于开口线外甲板厚度的60%；3．船长190m及以上的单壳散装货船在货舱区的主肋骨与其上、下肘板为整体式结构，且为对称横剖面。4．对船长190m及以上的散装货船，若其横舱壁为垂直槽形舱壁，则应设底凳，在甲板下一般设顶凳。对较小的散货船可不设底凳和顶凳，槽形舱壁可以从内底一直延伸到甲板。四、矿砂船1．货舱区域的船底和货舱开口线外的强力甲板均为纵骨架式结构。2．为保证横向强度，边舱内的水密横舱壁与中舱内的水密横舱壁位置一致。3．在内底板与纵舱壁折角处的双层底内设有旁桁材。4．边舱内在纵舱壁的折角处设有开孔的水平隔板或水平框架，以保证纵舱壁的横向抗压能力。5．其双层底的结构采用重货加强的结构形式，满足实肋板间距不大于2.5m、桁材间距不大于3.6m等要求。6．纵舱壁的最下一列斜壁板厚度与内底板等厚，并向上逐渐减薄。横舱壁的上、下部通常设有顶凳及底凳结构。第五节船舶管系船舶管系的种类（按用途分，危险品运输船除外）舱底水管系（污水管系，bilgepipingsystem

）压载水管系（ballast

system

）通风管系（ventilatingsystem）消防管系（甲板水、锚链水）甲板排水管系（deckscupper）日用水管系其他（如：卫生排泄系统）组成、作用与要求污水沟和/或污水井（bilgedrainage&bilgewell）吸口与过滤器（suction&strumbox)舱底水泵与舱底水管（bilgepump&bilgepipe）

泥箱与油水分离器（mudbox&oil-waterseparator）

测量管（soundingpipe）

注意舱底水管系及其各组成部分的作用区别一、舱底水管系二、压载管系作用：打排或调驳压载水。组成：压载舱与吸口（专用压载舱、舱长大于35m时？）压载水管（ballastpipe)

（机舱内、机舱前、机舱后分别如何布置？）调驳阀箱（controlvalvecasing）——设于机舱内空气管（airpi