船体板架结构

船体板架结构第1页/共99页主要学习目的掌握船舶结构骨架形式掌握船舶各部分结构特点掌握船舶型材构件的力的传递形式掌握各型材在不同部位的名称及连接特点第2页/共99页引言船体结构一般概述第3页/共99页1.构件名称（1）根据构件大小：主要构件：在结构构件中支撑着其他构件的大型组合构件，这一类构件称为主要构件，如甲板纵桁、舷侧纵桁、强横梁、强肋骨等。次要构件：由角钢或球扁钢制成的构件，在甲板下面纵向布置的称为甲板纵骨；在甲板下横向布置的称为甲板横梁；在舷侧竖向布置的称为肋骨；布置在舱壁板上的称为舱壁扶强材；连接两个构件的构件，一般称为肘板。强构件上的加强构件如加强筋等第4页/共99页1.构件名称（2）根据结构构件和桁材在船体结构中承担着不同的强度作用分为：1）纵向构件：参与总纵弯曲的构件，即承担着总纵弯曲强度的构件。属于纵向构件的有：甲板、甲板纵桁、甲板纵骨、船底纵桁、船底纵骨、内底板、纵向舱壁、船体外板等。在船中0.4L船长区域内的纵向构件，特别是位于甲板舷边和舱口角隅等部位不允许存在任何裂纹。在结构上这些构件必须符合下列条件：（1）布置在船长中部0.4L船长区域内；（2）在纵向是连续的；（3）构件的横向接缝是牢固的。2）横向构件是能承担横向强度的构件，属于这类构件的有：横舱壁、横梁、强横梁、肋板、横梁肘板、舭肘板等。第5页/共99页2船体的结构形式钢质的船体结构可以看成由水密钢板和骨架组成的变截面的空心梁。(船梁shipgirder）板架受力（点击此处观看视频）骨架形式：横骨架式纵骨架式混合骨架式第6页/共99页横骨架式当船体甲板板和外板里面的支撑骨材横向布置较密，而纵向布置较稀时，这种形式的船体结构称为横骨架式船体结构。肋骨框架的作用是加强船体外板和甲板，并共同承担着船体的横向强度。横骨架式船体结构船的纵强度，主要是由船体外板和甲板以及少量的大型纵向构件来承担。横骨架式船体结构适用于要求纵向强度不大的中小型船舶。优点：船体结构强度可靠，结构简单，建造容易。另外，舱内肋骨和甲板下横梁尺寸较小，结构整齐，不影响装卸货物。缺点：船体的纵向强度主要是由甲板板和船体处板来承担，为了承担较大的纵向强度，必须把甲板板和外板做得较厚，增加了船体重量。第7页/共99页纵骨架式在甲板和外板里面的支撑骨材纵向布置得较密、横向布置得较稀的一种骨架形式。在横向布置少量的强肋骨、强横梁和肋板组成大型肋骨框架。船体外板和甲板板与纵向连续构件一起承担着纵强度。船体的横向强度主要是由大型肋骨框架及其附连的甲板和外板来承担。不过船的首尾端是采用横骨架式结构。主要用在纵向强度要求较高的大型油船和矿砂船上。优点船体的纵向强度大，甲板板和船体外板可以做得薄些，船体重量轻。缺点由于货舱内布置着大型肋骨框架，有碍货物装卸。不过它不妨碍像油船那样的液体货物装卸。第8页/共99页混合骨架式混合骨架式船体结构，在主船体的中段的强力甲板和船底采用纵骨架式结构，而在舷侧和下甲板上采用横骨架式结构，首尾端采用横骨架式结构。目前在大、中型干货船上广泛采用。优点1。是吸取了横骨架式船体结构与纵骨架式船体结构的优点，船体纵向强度大，并有足够的横向强度，建造也容易。2。结构较为简单，建造也较容易。3。货舱内突出的大型构件少，不妨碍货物装卸，舱容利用率较高。缺点：舷侧与甲板、船底的交接处，结构连接性不太好。舷侧的横向构件多，而甲板、船底的横向构件少，因此，舷侧上有部分横向构件不能与甲板和船底的横向构件组成横向框架。第9页/共99页想一想：下面各图采用何种结构形式船首船尾第10页/共99页船首船尾第11页/共99页第12页/共99页第13页/共99页第14页/共99页KABCD舭列板EFGS舷顶列板第一节外板和甲板板一、外板第15页/共99页（1）基本概念和名称外板（shellplate）构成船体底部、舭部及舷侧的外壳，它有许多块钢板合并焊接而成。因为船体沿肋骨围长的曲率变化较大，钢板的长边通常沿船长方向布置，以便于加工成型。端接缝（butt）边接缝（seam）平板龙骨（platekeel）船底板（bottomplate）舭列板（bilgestrake）舷侧外板（sideplate）舷顶列板（sheerstrake）外板参入船体的总纵强度并传递横向载荷第16页/共99页端接缝边接缝第17页/共99页（2）外板承受的力(1)总纵弯曲——船底板是船梁的下翼板,舷侧外板是船梁的复板,承受总纵弯曲应力.(2)横向载荷——外板直接承受舷外水压力,以及舱内液体压力.这些横向载荷使板产生局部弯曲.(3)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.对于在冰区航行的船舶,外板还受到冰块的撞击和挤压.(4)偶然性载荷——如碰撞、搁浅等意外载荷第18页/共99页（3）外板的厚度分布（一）第19页/共99页外板的厚度分布（二）第20页/共99页在易产生应力集中的部位、受振动力或波浪冲击力较大的部位都需将外板加厚或加复板（doublingplate）。如船壳外板开口周围，锚链筒出口处设置锚穴（anchorrecess），舷侧货舱门的周围；外板的连续性发生突然变化的部位，如桥楼两端的舷侧外板；与尾柱连接的外板，轴毂处的包板，尾轴架托掌固定处的外板；船首部位受波浪冲击力作用的船底外板和舷侧外板等处，船尾端螺旋桨区域受到激振力。冰区航行的船舶在冰带区部分要加强（4）局部加强第21页/共99页（5）外板的布置——外板展开图每块钢板的位置、大小、厚度和形状在外板展开图上表示；在外板展开图上表示下列内容：在图中把全船外板的每一列钢板和每一块钢板都用字母和数字编成号。习惯上的编排方法是：平板龙骨的一列钢板定义为K列板，左右相邻的两列板为A列板，再次的为B列板，依次类推，而每一列钢板中的每一块钢板，从尾向首排列号数。在图中标注有每块钢板的厚度、规格尺寸、边接缝和端接缝的位置。但也有的外板展开图中，只注钢板的厚度而不标注钢板的长宽尺寸，这种情况下可利用比例尺在图上量取钢板的横向尺寸，而钢板的长度可根据钢板所占的肋位数和肋骨间距近似地估算出来。在图中标注有外板上的开口和加强覆板的位置、形状和尺寸。在图纸上标注有与外板的内表面相连的纵向和横向构件的位置，以及舭龙骨的位置，如肋板、舷侧纵桁、肋骨、横舱壁、基座纵桁等与外板的交线。第22页/共99页边接缝边接缝与纵向构件的角焊缝应避免重合和夹角过小。外板的排列须充分利用钢板的规格，尽可能减少钢板的剪裁我国钢板规格：厚度6~40mm，宽度1200~3000mm，长度6000~14000mm外板的排列应力求整齐美观，特别是水线以上部分的舷侧外板，尽可能与甲板边线平行，并保持相同的宽度，到两端要进行并板。第23页/共99页端接缝：承受总纵弯曲应力，要求比较严格。应考虑到建造工艺上船体分段的布置情况同时又充分考虑钢板的长度；各列板的端接缝应尽可能布置于同一剖面上外板的端接缝距离肋位1/4或3/4处；第24页/共99页二、甲板板连续甲板：Upperdeck（strengthdeck）、seconddeck、thirddeck等间断甲板：platformdeck甲板板(deckplate)许多钢板合并焊接而成甲板边板(deckstringer)沿甲板外缘与舷侧邻接的一列甲板板舷弧(sheer)

上甲板边线沿纵向向首尾端升高的曲线

梁拱(camber)

上甲板沿横向的拱形梁拱高度取为甲板宽度的1∕100至1∕50

第25页/共99页甲板板主要承受如下各种力的作用:

(1)总纵弯曲——上甲板是船梁的上翼板,承受总纵弯曲应力.

(2)横向载荷——上甲板承受上浪水压力或甲板货物的载荷;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.第26页/共99页甲板板厚度分布在各层甲板中,上甲板在保证船体总纵强度中的作用最大,故较下层甲板为厚.与外板的情况类似,上甲板参与船舶总纵弯曲时,中部受力最大,故在船中0.4L区域内的甲板板应厚些,向首尾两端则逐渐减薄.沿船宽方向,甲板边板是上甲板中最厚的一列板,它的厚度应不小于其它甲板板和舷侧外板的厚度.如果在露天钢甲板上铺设木板,且这些木铺板又能与钢甲板牢固地连接在一起,在此情况下,钢甲板的厚度可减薄1mm.甲板上的木铺板厚度一般取40—60mm.机舱或货舱开口处破坏了甲板的纵向连续性，对总纵强度贡献不大，故这些地方的板厚可以减小第27页/共99页舷边连接舷边角钢铆接a、b（淘汰）圆弧舷板连接c（淘汰）舷边直接焊接d、e甲板开口处的加强第28页/共99页第二节船底结构概述：船底可分为单底（singlebottom）和双层底（doublebottom）；按骨架式可分为横骨架式和纵骨架式。作用在底部结构上的力：总纵弯曲引起的拉伸应力和压缩应力；局部横向载荷；偶然载荷第29页/共99页1、横骨架式单底中内龙骨旁内龙骨肋板中内龙骨：centerkeelson旁内龙骨：sidekeelson肋板：floor舭肘板：bilgebracket流水孔：drainhole舭肘板流水孔注意：中内龙骨、旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？第30页/共99页横骨架式单层底第31页/共99页横骨架式单底受力龙骨及外板承受总纵弯曲应力众多的横向肋板承受横向载荷，具有很强的横向强度一般适用于中小型船舶，大型船舶的首尾部分或机舱部分第32页/共99页2、纵骨架式单底船底纵骨：bottomlongitudinal问题：中内龙骨、旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？与横骨架式单底的区别？第33页/共99页纵骨架式单底受力纵骨是纵向连续构件，参与船体总纵弯曲。所有龙骨连续贯通，肋板间断在龙骨处间断。目前，单底船舶越来越少，逐步被双底结构代替。第34页/共99页单底小结单底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不同；横骨架式：适用于小型船舶和大型船舶首尾端底部结构。中内龙骨仅在舱壁处间断，旁内龙骨遇横向构件间断，横向构件遇旁内龙骨连续，肋板可以用T型材也可以折边板。纵骨架式：纵骨连续，穿越肋板，肋板遇内龙骨均间断，如纵向构件剖面尺度大于肋板要加防倾肘板；肋板在内龙骨间要加加强筋。第35页/共99页3、横骨架式双底内底板中底桁：bottomcentergirder旁底桁：bottomsidegirder内底板：innerbottomplate主肋板：solidfloor水密肋板：watertightfloor框架肋板：bracketfloor人孔：manhole减轻孔：lighteninghole中底桁旁底桁主肋板框架肋板水密肋板对应单底是什么构件？第36页/共99页主肋板水密肋板框架（组合）肋板横向双层底肋板第37页/共99页第38页/共99页横骨架式双底受力及力的传递船底板、内底板、中底桁材纵向连续，承受总纵弯曲。肋板承受横向载荷力的传递：

外板－>肋板－>旁底桁、中底桁、纵舱壁、舷侧骨架－>横舱壁第39页/共99页4、纵骨架式双底中底桁旁底桁内底板船底纵骨内底纵骨主肋板水密肋板第40页/共99页第41页/共99页箱形中底桁ductkeel纵向强度布置管系侧板第42页/共99页纵骨架式双底受力及力的传递纵骨和船底桁材、内外底板一起承受总纵弯曲。力的传递：

内底板、外板－>船底纵骨－>肋板（横舱壁）－>底桁材、舷侧骨架－>横舱壁第43页/共99页双底小结现代大型货船底部结构主要以双底纵骨架式为主。不同点：双底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不同；横骨架式中为了保证主肋板的刚性，在两个人孔之间设置垂直加强筋（折边板），而纵骨架式中为了保证主肋板的刚性，在内底和船底纵骨之间设置加强筋（扁钢），且为了保证中底桁的结构强度，在肋板间设置横向肘板相同点：双底横骨和纵骨架式中，为了保证船体纵向强度，中底桁除在船舶艏艉区域可以间断外，要保持连续性，且水密；所有的横向构件均在中底桁处间断。旁底桁间断于间断于主肋板和水密肋板处，除横舱壁处不能开减轻孔外，其他地方均可开减轻孔；第44页/共99页讨论题下图船舶底部结构为何种形式？并说出结构名称。横骨架式和纵骨架式的外板谁厚？中内龙骨与中底桁材有何区别？单底横骨架式和纵骨架式均有肋板和内龙骨，它们的作用有什么区别？纵骨架式双层底与横骨架式双层底结构上有哪些不同？单底结构与双层底结构的优缺点？第45页/共99页1234第46页/共99页第三节舷侧结构横骨架式纵骨架式第47页/共99页1、横骨架式舷侧结构根据肋骨布置方式不同，有三种形式：单一肋骨形式强肋骨、舷侧纵桁和主肋骨组成双层壳舷侧结构形式第48页/共99页单一肋骨形式第49页/共99页单壳横骨架式舷侧结构主肋骨：mainframe甲板间肋骨：

tween-deckframe强肋骨：webframe中间肋骨：

intermediateframe舷侧纵桁：sidestringer第50页/共99页横骨架式双壳舷侧结构第51页/共99页主肋骨与肘板的连接第52页/共99页横骨架式舷侧结构特点肋骨支撑舷侧外板，保证舷侧横向强度。舷侧纵桁支撑主肋骨。强肋骨用于减小舷侧纵桁的跨距从而减小舷侧纵桁的腹板高度。因此，舷侧纵桁遇强肋骨时，舷侧纵桁间断，强肋骨连续。力的传递： 外板－>主肋骨－>舷侧纵桁－>强肋骨、舱壁－>甲板骨架、底部骨架第53页/共99页2、纵骨架式舷侧结构舷侧纵骨：sidelongitudinal强肋骨：webframe舷侧纵桁：sidestringer第54页/共99页纵骨架式双壳舷侧结构第55页/共99页纵骨架式舷侧结构特点舷侧纵骨是纵骨架式舷侧结构的纵向连续构件，舷侧纵骨支撑外板承受舷侧水压，参与总纵弯曲。强肋骨支撑舷侧纵骨。舷侧纵桁是强肋骨的支点，主要为减小强肋骨的跨距，从而减小强肋骨的腹板高度。力的传递： 外板—>纵骨－>强肋骨—>甲板骨架、舷侧纵桁、底部骨架第56页/共99页散货船舷侧第57页/共99页第58页/共99页讨论题纵、横骨架式舷侧结构都可能有强肋骨和舷侧纵桁，它们的作用有何不同？双舷侧的优势和劣势。纵向强度大开口纵向强度补偿抗沉性舱容损失结构重量压载水管理第59页/共99页第五节甲板结构横骨架式纵骨架式上甲板主要承受总纵弯曲应力，因此在大中型船舶中普遍采用纵骨架式；而下甲板主要承受横向载荷，一般采用横骨架式结构。第60页/共99页纵骨架式横骨架式甲板纵骨强横梁甲板横梁甲板纵骨：decklongitudinal甲板纵桁：deckgirder强横梁：webbeam肘板：bracket横梁：transversal舱口纵桁：hatchsidegirder梁肘板：beamknee舱口围板第61页/共99页纵骨架式甲板结构特点甲板纵骨参与总纵强度。强横梁不仅保证横向强度，而且作为甲板纵骨的支点。甲板纵桁支撑强横梁，纵向连续，承受总纵弯曲。第62页/共99页纵骨架式甲板骨架第63页/共99页讨论题横骨架式甲板纵骨架式甲板图中舱口之间采用横骨架式，两侧采用纵骨架式，为何这样选用？第64页/共99页回顾一下什么是纵骨架式和横骨架式第65页/共99页2023/4/25（五）舱壁第五节舱壁结构结构

船上有许多横向和纵向布置的舱壁（bulkhead），它们将船体内部空间分隔成若干舱室，供居住、工作、载货等。横舱壁（transversebulkhead）：保证船体的横向强度和刚性，作为纵向构件的支撑结构纵舱壁（longitudinalbulkhead）：长纵舱壁提供船体总纵强度，分隔自由液面。第66页/共99页2023/4/252.舱壁的种类按用途分类：水密舱壁液体舱壁轻舱壁防火舱壁按结构形式分：平面舱壁（planebulkhead）槽形舱壁（corrugatedbulkhead）第67页/共99页2023/4/25纵舱壁横舱壁平面舱壁舱壁板（bulkheadplate）舱壁骨架垂直扶强材（verticalstiffener）水平扶强材（horizontalstiffener）水平桁（horizontalgirder）竖桁（verticalgirder）第68页/共99页平面舱壁第69页/共99页第70页/共99页2023/4/25槽形舱壁（corrugatedbulkhead）

第71页/共99页2023/4/25槽形舱壁的结构三角形矩形梯形弧形

其中以梯形应用较广。下墩上墩槽体第72页/共99页2023/4/25槽形舱壁的优缺点优点：在保证同样的强度条件下，可以减轻结构重量，节省钢材。同时，由于取消扶强材及其肘板，从而减少了装配和焊接的工作量。在散货船和油船上更便于清舱工作。

缺点：它在垂直于槽形方向的承压能力较差；对于杂货船舱容有影响。第73页/共99页轻舱壁screen

bulkhead只起分隔舱室作用而不承受载荷的舱壁,通常用作上策建筑舱室的隔壁.轻舱壁也具有一定的刚性,与之前的舱壁在结构上相似,只是构件尺寸较小.平面轻舱壁由舱壁板和扶强材组;用压筋板(swaged

plate)作轻舱壁,称为压筋舱壁,可省掉扶强材.第74页/共99页2023/4/25第六节首尾结构首尾部的受力特点：首尾部与船中相比，所受的纵总弯距较小，局部外力是主要的。如波浪冲上甲板和对船底的砰击作用。在冰区航行的船舶首部还受浮冰的撞击和冰层的挤压。船尾除受静水压力外，还承受舵和螺旋桨的自身重量和螺旋桨运转时的水动压力、激振力。第75页/共99页2023/4/251、船首、尾形状(a)直立型首(b)前倾型首(c)飞剪型首(d)球鼻型首(a)椭圆型尾(b)巡洋舰型尾(c)方型尾第76页/共99页2023/4/25第77页/共99页2023/4/25方尾第78页/共99页2023/4/252、首部结构名称第79页/共99页2023/4/25首部结构名称首尖舱（forepeak），首柱（stem），防撞舱壁（collisionbulkhead）强胸横梁（pantingbeam）：上面没有甲板覆盖，起着加强作用的结构。制荡舱壁（washbulkhead）：设置在首尖舱中线面上的开孔的舱壁，它的作用是防止首尖舱内的压载水左右摇荡和缓和冲击的作用。锚链舱（chainlocker）第80页/共99页第81页/共99页2023/4/25球艏首柱第82页/共99页2023/4/253、尾部结构名称第83页/共99页2023/4/25尾部结构名称尾尖舱（aftpeak）舵机舱尾柱（sternframe）扇形肋骨（斜肋骨cantframe）斜横梁（cantbeam）强胸横梁制荡舱壁（washbulkhead）

第84页/共99页第85页/共99页2023/4/25第七节上层建筑结构上层建筑（superstructure）船楼:两侧伸出的两舷或