第三节-船体强度与结构课件

船体强度和结构一、船体强度的基本观念

船体强度是指船体结构抵抗各种外力作用的能力。船体强度可分为总纵弯曲强度

(亦称为纵向强度)、横向强度、局部强度、扭转强度四种。

7/29/20231第三节船体强度与结构

1.总纵弯曲强度

1)船体发生总纵弯曲变形的原因

作用在船体上有各种各样的力,例如船舶重力、惯性力、浮力，波浪冲击力、螺旋桨运转时的水动压力、机器运转时的振动力等等。在这些力的作用下，船舶结构有可能会发生各种各样变形或破坏。其中对船体最危险的是由于船舶重力和浮力引起的沿着整个船长方向上发生的总纵弯曲变形和破坏。

船舶静浮于水中，对于整个船体来讲，重力和浮力大小相等，方向相反，且重心

G和浮心

B作用于同一条垂线上，如图

1-59（a）所示。但对于沿船长方向上某一小区段来讲，其重力和浮力的大小并不一定相等，如图

1-59（

b）所示。如果将船体沿船长方向分成若干个可活动的小分段，则在各个分段上，重力大于浮力的分段会下沉，而重力小于浮力的分段会上浮。但由于船体是一个弹性的整体结构，不允许各分段有上下相对移动，而只能沿船长方向发生纵向弯曲变形。

因此，引起船体结构发生纵向弯曲变形的原因，主要是由于沿船长方向每一点上的重力和浮力分布不均匀造成的。7/29/20232第三节船体强度与结构2）总纵弯曲力矩和剪力

船体结构抵抗总纵弯曲力矩和剪力作用的能力称为船体总纵弯曲强度，简称纵向强度。

⑴总纵弯曲力矩和剪力

由于外力的作用，沿船长方向分布，将会产生一种沿船长各区段上下参差不齐的变形趋势和纵向弯曲变形趋势，这种内部之间的相互作用力称为内力。内力分为两种，一种是由内部上下移动趋势构成的内力，称为剪力，另一种是由弯曲变形趋势引起的内力，称为弯曲力矩。（2）船体总纵弯曲变形的形式

船体总纵弯曲变形的形式有中拱和中垂两种。如果船体中部浮力大于重力，而首尾端浮力小于重力，则船体将发生中部上拱、首尾端下垂，称为中拱。船体发生中拱变形时，甲板受拉，船底受压，如图

1-59（

c）所示。如果船体中部重力大于浮力，而首尾端重力小于浮力，则船体将发生中部下垂而首尾上翘，称为中垂。船体发生中垂变形时，甲板受压，船底受拉，如图1-59（

d）所示。7/29/20233第三节船体强度与结构⑶最不利的浮力和重力的大小及分布

研究表明，使船体可能发生最大弯曲力矩和剪力的原因，是浮力和重力的大小以及分布处于下述状态：①浮力的大小和分布当船舶在海上遇到这样一种波浪：波的形状为坦谷波，即波峰较陡而波谷平坦，且波长λ等于船长L，波高H等于波长λ的1/20(L≥120m时)或波高等于λ／30+2m(L＜120m时)，船与波的相对位置是波峰位于船中或波谷位于船中时，船舶所受到的浮力分布对船体总纵弯曲强度是最为不利的。上述这种波称为标准波。7/29/20234第三节船体强度与结构

②重力的大小和分布船舶重力大小和沿船长方向的分布，主要决定于船舶的装载状态。研究表明，在载重分布合理的情况下，船舶满载出港、满载到港、压载出港、压载到港，船舶重力的分布对船体总纵弯曲强度都是不利的分布。如果遇到标准波，则作用在船体上的弯曲力矩和剪力有可能达到最大值。

油船满载航行中，如遇到标准波，且波谷位于船中，则船体可能会发生最大的中垂弯曲变形。

中机型货船满载航行中，如果遇到标准波，且波峰位于船中，则船体可能会发生最大的中拱弯曲变形。

7/29/20235第三节船体强度与结构

4)总纵弯曲力矩和剪力沿船长方向的分布作用在船体上的总纵弯曲力矩和剪力沿船长方向的分布如图

1-60所示。

(1)船体的最大弯曲力矩一般位于船中

0．

4船长范围内。

(2)船体的最大剪力位于距首尾两端约

1／

4船长附近。

(3)最大弯曲力矩处，剪力值等于零。

(4)由于船舶首尾两端是自由的，所以船体首尾两端的弯曲力矩和剪力总是等于零。7/29/20236第三节船体强度与结构

2。横向强度、局部强度和扭转强度

1）横向强度

船体横向强度是指船体结构抵抗横向作用力的能力。

船体横向强度主要是由横梁、肋骨、肋板，肘板组成的肋骨框架和横舱壁以及与它们相连的外板、甲板板等来承担。一般海船的船体横向强度是足够的。

2）局部强度局部强度是船体结构抵抗局部外力作用的能力。在局部外力作用下局部结构的变形或破坏。常见的有：当船舶压载航行在波浪中发生纵摇时，由于船首吃水太浅会使船首底部受到猛烈地砰击作用，而使船底板发生凹陷变形；船舶靠码头时船体舷侧外板与码头的碰撞和挤压；在冰区航行时船体受冰块的挤压作用；船舶尾部受螺旋桨的激振力作用；桅和吊杆及各种甲板机械设备等对船体结构的局部作用力都会船体结构发生局部变形或破坏。对于较大的局部作用力一般也不进行计算，而主要是根据经验采取局部加强的办法。7/29/20237第三节船体强度与结构

3）扭转强度

扭转强度是指整个船体结构抵抗扭转变形和破坏的能力。

当船舶斜置于波浪中，或首尾货舱内的货物堆放在不同的舷侧一边时，以及由于其它原因产生的首尾左右不对称的作用力，都会使船舶所受到的重力和浮力不能对称且均匀地分布，于是会产生扭转力矩，使船体发生扭曲变形。一般说来，由于船舶舱口较小，均有足够的抗扭强度，而对于甲板上货舱口较大的集装箱船，则需要采取一定的结构措施，例如采用双层船壳，以提高抗扭强度。7/29/20238第三节船体强度与结构二、船体结构构件

船体结构构件是指船体结构中的每一个加工单元，如一块钢板、一根角钢都是一个构件。

结构构件按其用途可分为主要构件和次要构件；按其在船体结构中所承担的不同强度作用可分为纵向构件和横向构件。

1．主要构件

在船体结构中，用于支撑其它构件的、由组合型钢制成的大型组合构件称为主要构件，它是船体的主要支撑构件，如甲板纵桁、舷侧纵桁、船底纵桁、强横梁、强肋骨、实肋板等。

2．次要构件

在船体结构中，作为甲板、外板、舱壁板等板材的扶强构件称为次要构件，如横梁、肋骨、纵骨、舱壁扶强材等。

3．纵向构件

在船体结构中，承担总纵弯曲强度的构件称为纵向构件，有：甲板纵桁、甲板纵骨、舷侧纵桁、舷侧纵骨、船底纵桁、船底纵骨、中内龙骨、旁内龙骨、甲板、内底板、纵向舱壁、船体外板等。

4．横向构件

在船体结构中承担横向强度的构件称为横向构件，有：横梁、强横梁、肋骨、肋板、舭肘板、舭肘板、横舱壁等。

7/29/20239第三节船体强度与结构三、船体结构型式

船体是一个由骨架支撑的、外面由甲板板和外板包围的水密结构。甲板板和外板由钢板制成。

船体结构按结构中骨架的排列方式可分为横骨架式船体结构、纵骨架式船体结构和混合骨架式船体结构三种。7/29/202310第三节船体强度与结构

1．横骨架式船体结构

主船体中甲板板和外板里面的支撑骨架，横向构件布置较密，纵向构件布置较稀的船体结构称为横骨架式船体结构。这种船体结构型式实质上是一个由一系列间距很小的肋骨框架以及少量的大型纵向构件组成的。肋骨框架由甲板下的横梁、两舷侧的肋骨、底部的肋板以及连接它们的梁肘板和舭肘板组成，如图

1-63所示。横骨架式船体结构的优点是：船体结构强度可靠、结构简单、建造容易，由于肋骨及横梁的尺寸均比较小，所以货舱容积损失较少不影响装卸货物。缺点是：为了承担较大的纵向强度，必须把甲板板和船体外板做得较厚，致使船体重量增加，因此横骨架式船体结构仅适用于要求纵向强度不大的中、小型船舶。

7/29/202311第三节船体强度与结构2．纵骨架式船体结构

主船体中甲板板和外板里面的支撑骨架，纵向构件布置较密，横向构件布置较稀的船体结构称为纵骨架式船体结构。这种船体结构实质上是由许多间距较小的纵向连续构件和少量的大型肋骨框架组成。纵向连续构件包括：纵向桁材

(甲板纵桁、船底纵桁、内龙骨等)、纵骨

(甲板纵骨、舷侧纵骨、船底纵骨等)。大型肋骨框架由强横梁、强肋骨和肋板组成，如图

1-64所示。

纵骨架式船体结构的纵向强度由船体外板、甲板板以及纵向连续构件一起承担。横向强度主要由大型肋骨框架及其附连的甲板板和外板来承担。由于船舶的首尾端纵向强度要求较小，所以采用纵骨架式船体结构的船舶，其首尾端是采用横骨架式结构的。纵骨架式船体结构的优点是：船体纵向强度大，甲板板和船体外板可以做得薄些，减轻船体重量。缺点是：由于货舱内布置有大型肋骨框架，舱容的利用率较低些，且货物装卸不便，但它并不妨碍液体货物的装卸。因此，纵骨架式船体结构主要适用于要求纵向强度较高的大型油船。3．混合骨架式船体结构

混合骨架式船体结构，其主船体中段的强力甲板和船底采用纵骨架式结构，而舷侧和下甲板采用横骨架式结构，如图

1-65所示，其首尾端亦采用横骨架式结构。混合骨架式船体结构吸取了横骨架式船体结构和纵骨架式船体结构的优点，即船体纵向强度大，也有足够的横向强度，所以目前在大、中型干货船上得到广泛采用．7/29/202312第三节船体强度与结构7/29/202313第三节船体强度与结构7/29/202314第三节船体强度与结构四、船体结构1．船体外板和甲板板1）船体外板⑴船体外板的组成

船体外板由船底外板、舭部外板和舷侧外板三部分组成。船底外板包括中心线处的平板龙骨及其两侧的船底板；舭部外板又称为舭列板；舷侧外板包括舷侧列板和舷顶列板，如图

1-66所示，舷顶列板又称为舷侧厚板。

外板由许多块钢板拼接而成，钢板的长边都是沿船长方向布置。由许多块钢板逐块端接而成的连续长条板称为列板。平板龙骨称为

K列板，其左右相邻两列板为一列板，再次为

B列板，依次类推，如图

1--66所示。7/29/202315第三节船体强度与结构⑵外板的作用

①保证船体水密性。

②承担船体总纵弯曲强度、横向强度和局部强度。

③承受各种作用力，如舷外水压力、波浪冲击力、坞墩反作用力、外界的碰撞、挤压和搁浅等作用力。

7/29/202316第三节船体强度与结构

⑶外板厚度分布

外板厚度分布的原则是按总纵弯曲力矩沿船长方向的分布和总纵弯曲应力沿船深方向的分布规律来确定，对于个别受力较大的部位和外板开口，则采用局部加强。

①外板厚度沿船长方向的分布根据船体总纵弯曲力矩沿船长方向分布情况，船中

0。4L区域内，外板厚度最大，向首尾两端逐渐减薄，离船端

0．

075L区域内的外板厚度最薄，如图

l-67所示。平板龙骨的厚度不得小于规范所要求的船底板厚度加2毫米。另外，平板龙骨的宽度应在整个船长内保持不变。②外板厚度沿肋骨围长方向的分布根据弯曲应力沿船深方向的分布情况，平板龙骨和舷顶列板较其它列板都厚一些。因为这些区域受拉、压应力交替作用，易疲劳，且平板龙骨还要承受坞墩的反作用力，舷顶列板因位于与上甲板连接处，容易产生应力集中。规范规定在船中

0．

4L区域内的舷顶列板的厚度，在任何情况下均应不小于强力甲板边板厚度的

0．

8倍。

7/29/202317第三节船体强度与结构

③局部加强

在容易产生应力集中的部位、受振动或波浪冲击力较大的部位以及外板开口处都需将外板加厚或加覆板，例如：

(1)与尾柱连接的外板、轴毂处的包板以及多桨尾轴架托掌固定处的外板厚度，应不小于端部外板厚度的

1．

5倍，也不小于中部外板的厚度。(2)锚链管处的外板及其下方一块板应予加厚或用复板。(3)舷侧货舱门等开口角隅应采用足够大的圆角，在船中

0．

5L范围内应加厚板或复板。(4)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，船首部位受波浪砰击力作用的船底外板和舷侧外板等处都需局部加强。

⑷外板展开图

外板展开图是表示全船外板的每块钢板的位置、大小、厚度和形状的图纸。由于船体表面通常有纵向和横向双重曲度，故不可能用平面图形表示出船体外板的真实形状和大小，只将船体表面的横向曲度伸直（将肋骨线形伸直），而船体表面的纵向曲度不展直，是用投影长度代表实际长度（因纵向曲度较小，误差不大）。因此，在外板展开图中，外板的横向尺寸是实际长度，而纵向尺寸是投影长度。

7/29/202318第三节船体强度与结构

2）甲板板

（

1）甲板板的作用

甲板板是船体甲板结构的组成部分。其作用是保证顶部水密、遮蔽下面空间、保证船体总纵强度和横向强度。

在船体总纵弯曲变形时承担最大抵抗力的甲板称为强力甲板。一般船舶的上层连续甲板(上甲板)均为强力甲板。7/29/202319第三节船体强度与结构

（

2）甲板板的厚度分布

①强力甲板板是各层甲板中最厚的甲板。原因是：在各层甲板中，强力甲板距中和轴最远，是承担总纵弯曲应力作用的主要甲板。②在强力甲板中，船中

0。4L区域内的甲板板最厚，向两端逐渐减薄，如图

1-68所示。

③强力甲板中，甲板边板最厚。原因是：甲板边板位于舷边折角处，容易引起应力集中。④舱口之间的甲板板较其它处的甲板板薄。原因是：舱口之间的甲板板被舱口切断不连续，不参与总纵弯曲。（

3）甲板板的排列①钢板的长边沿船长方向布置，并平行于船体中心线。②甲板边板顺着甲板边线布置。③大舱口之间以及首尾端的甲板，因地方狭窄，一般将钢板横向布置。7/29/202320第三节船体强度与结构

（

4）甲板开口处的加强在甲板板上需要开设大小不同的开口，如货舱口、机舱口、人孔、梯口等。甲板板上的开口角隅处容易产生应力集中，因此必须加强。

①甲板上的小开口

甲板上的小开口，如人孔等，一般采用圆形或椭圆形，可不必采取补偿和加强措施，但椭圆形小开口的长轴应沿船长方向布置，且开口的长宽比不小于

2。

②机炉舱、货舱口等矩形大开口

强力甲板和第二甲板上的机炉舱、

货舱开口的角隅是圆形时，角隅处要求加厚板，如图

1-69所示。加厚板的厚度应较同层甲板板分别增加

4

毫米和

2．

5毫米

。第三甲板及以下甲板

(包括平台甲板)的舱口角隅处一般不要求加厚板。

7/29/202321第三节船体强度与结构

2．船底结构

船底结构有单层底结构和双层底结构，按骨架排列型式，有横骨架式和纵骨架式。因此船底结构可分为四种结构型式。

7/29/202322第三节船体强度与结构1）单层底结构

（

1）单层底结构的主要构件

单层底结构由船底外板和船底骨架组成。主要构件有：

①中内龙骨

中内龙骨是用竖直的腹板和面板焊接而成的组合T型钢材，位于船舶中纵剖面处，并焊接在平板龙骨上，与肋板同高度。中内龙骨一般应贯通全船，是一个纵向连续构件，承担总纵弯曲强度、船底局部强度和坞墩的反作用力等，除首尾端外不准有开口。

横骨架式单底结构和纵骨架式单底结构均有中内龙骨。

②旁内龙骨

旁内龙骨用组合T型钢材或钢板折边制成，位于中内龙骨两侧对称布置的纵向构件，其数量按船宽不同每侧各设

l～

2道，与肋板同高，在肋板处间断并焊接在肋板上。其作用与中内龙骨相同。

横骨架式单底结构和纵骨架式单底结构均有旁内龙骨。

7/29/202323第三节船体强度与结构

③肋板

肋板是设在肋骨位置、从一舷伸至另一舷的横向构件，它在中内龙骨处间断，而两端与肋骨通过舭肘板牢固相连。

肋板也是组合

"T"型钢材或钢板折边制成。其主要作用是承担横向强度。

横骨架式单底结构每一个肋位处均设一道肋板，而纵骨架式单底结构则是每隔

3～

4个肋位设—道肋板。

④舭肘板

舭肘板是肋板与肋骨之间的连接构件。

⑤流水孔

在船底肋板、旁内龙骨的下边缘上开有的半圆形小孔。

⑥船底纵骨

在纵骨架式单底结构中，为加强纵向强度，在船底纵向布置有许多间距较小的船底纵骨。7/29/202324第三节船体强度与结构（

2）单层底结构的应用

①横骨架式单层底结构的特点是结构简单、施工方便，但抗沉性差，主要用于小型船舶以及大中型船舶的首尾端。

②纵骨架式单层底结构，其纵向强度比横骨架式结构好，在强度要求相同的条件下，纵骨架式结构的重量比横骨架式结构的轻。但纵骨架式结构施工麻烦、复杂，且其横向骨架一般都比较高大，除装液货外，舱容利用率较低。因此，纵骨架式单底结构主要用于油船或小型军舰。7/29/202325第三节船体强度与结构

2）双层底结构

双层底结构由船底外板、内底板、内底边板及船底骨架组成。

(1)双层底的作用

①当船舶遇到触礁等事故使船底破损时，内底板可阻止海水浸入舱内，确保船舶和货物的安全，提高船舶抗沉性。

②增加船底强度，包括总纵弯曲强度、横向强度、局部强度。

③双层底舱可用作压载水舱、淡水舱、燃油舱等，此外，还可以降低船舶重心，增加船舶稳性。

④大型油船设双层底可防止海洋油污染。7/29/202326第三节船体强度与结构（

2）双层底结构的主要构件

①中桁材(中底桁)

中桁材是位于船舶中纵剖面处的底纵桁，是纵向连续的强力构件，要求在船中部

o．75L区域范围内应连续。为了减小自由液面的影响和增加强度，在船中部

0．

75L区域内不准开人孔或减轻孔等。

中桁材是钢板制成的大型构件，与双层底同高度，其作用是承担总纵弯曲强度、局部强度及坞墩的反作用力等。

横骨架式和纵骨架式双层底结构均设置中桁材。

②旁桁材(旁底桁、侧桁材)

旁桁材是位于中桁材两侧对称布置的底纵桁。据船宽不同每侧各设

1～

2道。旁桁材在肋板处间断，并焊接在肋板上。旁桁材可以开设人孔、减轻孔、流水

(油)孔和空气孔等。

旁桁材也是钢板制成的大型构件，与双层底同高度，其作用与中桁材相同。

横骨架式和纵骨架式双层底结构均设置旁桁材。7/29/202327第三节船体强度与结构

7/29/202328第三节船体强度与结构7/29/202329第三节船体强度与结构

③箱形中桁材(箱形中底桁)

箱形中桁材俗称管隧，由两道平行设置的中桁材侧板与内底板、船底板及骨架共同组成一个水密的箱形结构。

箱形中桁材的结构有以下特点：

·为使箱形中桁材能搁置在坞内墩木上，两中桁材侧板之间的距离不大于

2m。

·为加强结构，箱形中桁材内设有纵向及横向的加强构件。

·箱形中桁材一般只设在机舱前壁至防撞舱壁之间的双层底内。在机舱前壁处设有水密人孔，在箱形中桁材的前端设有通向露天甲板的应急出口，其出口的关闭装置应能两面操纵。

箱形中桁材的作用：

·承担总纵弯曲强度、局部强度及坞墩反作用力。

·可将舱底水管、压载水管系集中布置在箱形中桁材内，避免管子穿过货舱妨碍装货和货物受损，并有利于维修。7/29/202330第三节船体强度与结构

④肋板

肋板是设在双层底内肋位上的横向构件，其主要作用是承担横向强度和起分隔作用。

肋板有以下几种：

·水密肋板或油密肋板。在规定压力下能保持水密或油密的肋板，用来分隔不同用途的双层底舱。

·实肋板。亦称为主肋板，与双层底同高度，在中桁材处间断并焊接在中桁材上。实肋板上开有人孔、减轻孔、流水孔及空气孔等。货舱内的横骨架式双层底结构至少每隔

4个肋距设置一道实肋板。

·组合肋板。横骨架式双层底结构中，在不设置实肋板的肋位上应设置组合肋板。

·轻型肋板。横骨架式双层底结构中，在不设置实肋板的肋位上可设置轻型肋板代替组合肋板。7/29/202331第三节船体强度与结构

⑤内底板和内底边板

·内底板。是双层底顶部的水密铺板。在每个双层底舱内底板的对角线位置上开设两个人孔，并装有水密的人孔盖。

·内底边板是内底边缘与舭列板相连接的一列板。由于该处容易积水，腐蚀较为严重，所以比内底板要厚一些。其结构型式如图

1-74所示。7/29/202332第三节船体强度与结构

下倾式：容易形成舭部污水沟，积聚舱底污水。一般为干货船所采用。

水平式：相当于将内底板延伸到舷侧。其优点是舱内平坦，提高了船舶安全性，且施工方便，但为了排泄舱底积水，要求设置污水阱。水平式多用于客船或近首尾端的双层底结构。

上倾式：其优点是便于装卸散货，但也需设污水阱。一般应用于散货船。折曲式：对提高船舶安全性最好。7/29/202333第三节船体强度与结构⑥纵骨纵骨有船底纵骨和内底纵骨，为纵骨架式双层底结构所有。可使船底板减薄。

为了保证纵骨的连续性，在非水密肋板上开孔让纵骨穿过，但应与肋板和该处的加强筋焊接。而在水密肋板处，一般纵骨是中断的，并用肘板与水密肋板连接。但船长超过200m时，船底纵骨应穿过水密肋板。

⑦舭肘板

每个肋位上都设有舭肘板，用于肋骨下端与肋板的连接。舭肘板上一般开有圆形减轻孔。

（3）双层底结构的应用

①横骨架式双层底结构。一般应用于中小型船舶。

②纵骨架式双层底结构。虽然其施工复杂、麻烦，但在同等强度要求下，其结构重量比横骨架式双层底结构轻。所以目前大型干货船、散装货船、集装箱船的中部均采用这种结构。

7/29/202334第三节船体强度与结构

3．舷侧结构

舷侧结构是指连接船底与上甲板的侧壁。

1）舷侧结构的组成和型式

舷侧结构由舷侧外板和舷侧骨架组成。舷侧骨架是舭肘板至上甲板之间的骨架结构，也有横骨架式和纵骨架式两种。（1）横骨架式舷侧骨架

横骨架式舷侧骨架有两类：

①一类是只设单一的主肋骨，如图1-63所示，一般用于货舱区域的舷侧，但也有应用于全船舷侧的。

②另一类是强肋骨式横骨架舷侧。其骨架有主肋骨、强肋骨和舷侧纵桁等，如图1-75所示。它具有较好的横向强度和局部强度，因而用在机舱或舷侧需要特别加强的船舱中。

（2）纵骨架式舷侧骨架

纵骨架式舷侧骨架由舷侧纵骨、强肋骨等组成，如图1—64所示，这种结构主要用于油船上。7/29/202335第三节船体强度与结构

（3）舷侧的抗冰加强

在冰区航行的船舶，某些部位受到冰的撞击或挤压，必须适当加强。一般在首部货舱的主肋骨之间装设中间肋骨，用于局部加强，如图1-76所示。7/29/202336第三节船体强度与结构

2）舷侧骨架的主要构件（1）肋骨

①主肋骨

主肋骨即通常所称的肋骨，是位于防撞舱壁与尾尖舱舱壁之间，在最下层甲板以下的肋骨，如图1-75所示。

②甲板间肋骨

又称为间舱肋骨。在多甲板船上，位于两层甲板之间的肋骨。

③中间肋骨

中间肋骨是为抗冰加强用的、在主肋骨间距中点处装设的小肋骨。

④强肋骨

是一种比主肋骨尺寸大得多的肋骨，因其腹板较高，所以也称为宽板肋骨，一般都采用组合“T”型钢或带折边的宽板制成。

在横骨架式舷侧结构中设强肋骨是为了局部加强，如机舱、舱口端粱处等。在纵骨架式舷侧结构中，强肋骨用于支撑舷侧纵骨，并与强横梁、肋板一起组成大型肋骨框架，保证船体横向强度。7/29/202337第三节船体强度与结构

（2）舷侧纵骨（图1-64）

是纵骨架式舷侧结构中，在舷侧沿船长方向布置的纵向构件。在安装时，必须保持纵向连续，当与强肋骨相交时，强肋骨腹板应开切口让纵骨通过，在横舱壁处，舷侧纵骨则间断，但要用肘板与横舱壁相连。

（3）舷侧纵桁（图1-75）

是在舷侧沿船长方向布置的大型纵向构件，用与强肋骨同高度的组合“T”型钢或钢板折边制成。它是横骨架式舷侧结构中唯一的纵向构件，多用于机舱及首尾尖舱的舷侧。在纵骨架式舷侧结构中只设纵骨。

舷侧纵桁在肋骨处，其腹板上应开切口让肋骨通过。为保证强肋骨的连续性，舷侧纵桁在强肋骨处间断。舷侧纵桁在横舱壁处也是间断的，但要用肘板与横舱壁可靠连接。（4）梁肘板（图1-76）

用于连接甲板下的横梁与肋骨的三角形钢板。7/29/202338第三节船体强度与结构3）舷侧结构的应用（1）横骨架式舷侧结构一般用于小型船舶、干货船、运煤或谷物的散装货船、中小型油船。（2）纵骨架式舷侧结构广泛应用于大型油船及矿砂船。7/29/202339第三节船体强度与结构

4．甲板结构

1）甲板结构的组成、型式及其应用

甲板结构由甲板板和甲板骨架组成。甲板骨架有横梁、强横梁、舱口端梁、甲板纵桁、甲板纵骨、舱口围板等构件组成。

按骨架排列型式，甲板结构也有横骨架式和纵骨式两种。

（1）横骨架式船体结构中的各层甲板均采用横骨架式甲板结构。

（2）纵骨架式和混合骨架式船体结构中的强力甲板采用纵骨架式甲板结构。除强力甲板以外的其它各层甲板均采用横骨架式甲板结构，因为它们距中和轴较近，承担总纵弯曲强度较小。

（3）强力甲板的舱口之间的甲板，因不参与总纵弯曲，故也采用横骨架式甲板结构。7/29/202340第三节船体强度与结构

2）甲板骨架的组成

横骨架式甲板骨架有普通横粱、舱口端梁、甲板纵桁等构件组成。

纵骨架式甲板骨架有强横梁、舱口端梁、甲板纵桁和甲板纵骨等构件组成。

3）甲板骨架和主要构件

（1）横梁

横粱是设置在甲板板或平台甲板板之下各肋位上的横向构件。

①普通横梁：简称横梁，由不等边角钢或球缘扁钢制成。见图1—63所示、

②强横粱

是由组合“T”型钢或钢板折边制成。每隔3～4个肋位布置一道，并与强肋骨、实肋板布置在同一个肋位上，以组成大型肋骨框架，见图1—64所示。其作用是加强横向强度，并支承甲板纵骨。与甲板纵桁相交时，一般是甲板纵桁间断。

③半粱

是布置在舷侧至舱口边之间的横梁，见图1—63。

④舱口悬臂梁

是布置在舷侧至舱口边之间的强横梁。

⑤舱口端梁

是布置在舱口两端肋位上的强横梁，通常由组合“T”型钢制成。它与舱口围板的下半部分做成一个整体，用来加强舱口结构。

7/29/202341第三节船体强度与结构（2）甲板纵绗

甲板纵桁是甲板下沿船长方向布置的大型纵向构件，由组合“T”钢制成。通常在甲板下设有2～3道，其中有两道与舱口边板对齐，兼作舱口纵桁。当它与普通横梁相遇时，应在其腹板上开切口让横梁穿过。见图1-64和图1-65。

（3）甲板纵骨

甲板纵骨是纵骨架式甲板结构中，沿船长方向布置的小型构件，由不等边角钢或球扁钢制成。当它与强横梁相遇时，应在强横梁腹板上开切口，让纵骨连续通过。见图1—64和图1－65。

（4）舱口围板

舱口围板是设在货舱口四周的围板。露天干舷甲板上，舱口围板高度应不小于600mm。7/29/202342第三节船体强度与结构

5．支柱、舷墙和舱壁

1）支柱船舱内设支柱的作用：(1)

支撑甲板和平台，保持竖向不变形。(2)

可减小横梁、甲板纵桁等构件的尺寸。(3)

使货舱开口处得到加强。(4)

支持一层甲板上的载荷，并将所受的力传递到下层较强的构件上。

现代干货船的货舱内，一般设4根支柱，布置在舱口的四个角上，或设2根支柱，布置在横向舱口围板的中点。

支柱多由空心钢管制成，也有采用组合型钢。规范规定油船内不得选用管形支柱或空心矩形支柱。7/29/202343第三节船体强度与结构

2）舷墙及栏杆

在露天干舷甲板以及在上层建筑和甲板室甲板的露天部分均应装设舷墙或栏杆。

舷墙的主要作用：减少甲板上浪，保障人员安全和防止甲板上的物品滚落舷外。

舷墙由钢板制成，安装在舷顶列板的上方，但不能与舷顶列板焊接成坚固的整体，以使舷墙不参与总纵弯曲。舷墙和栏杆的高度应不小于1．0m。栏杆的最低一根横杆距甲板应不超过230mm，其它横杆的间距应不超过380mm。7/29/202344第三节船体强度与结构3）舱壁结构（1）

舱壁的作用：①将主船体分隔成许多舱室。②横向舱壁承担船体的横向强度，并进行水密分舱。③纵向舱壁承担总纵弯曲强度，并减小自由液面对稳性的影响。④与甲板等结构对船体进行耐火分隔，防止火灾的蔓延。⑤有利于不同货种的积载。7/29/202345第三节船体强度与结构（2）舱壁的种类

根据舱壁的作用可分为：

①水密舱壁

在规定的水压下能保持不渗漏水的舱壁。干货船货舱是由水密横舱壁进行分隔的。

②油密舱壁

在规定的压力下能保持不渗透油的舱壁。油船的货油舱和船舶的燃油舱等均采用油密舱壁进行分隔。

③防火舱壁

用于分隔防火主竖区，在一定的火灾温度下能限制火灾蔓延的舱壁。客船起居处所的舱壁和机舱的舱壁等应用防火舱壁。

④制荡舱壁

在纵舱壁上开有流水孔，用于减少舱内液体摇荡时所产生的冲击力。它一般设在首、尾尖舱以及深舱内。

⑤轻型舱壁

是一种仅起简单隔离作用的轻型结构舱壁，设有密性、强度和防火要求。7/29/202346第三节船体强度与结构（3）水密舱壁的数目和要求

船中机舱的水密舱壁数不少于4个；船尾机舱的水密舱壁数不少于3个。我国“规范”还规定，所有船舶均应设有下列水密横舱壁：

①防撞舱壁

防撞舱壁是位于船首最前端的一道水密横舱壁。是极为重要的抗沉舱壁。其作用是一旦船首破损，可阻止水流入其它船舱。要求从船底水密地通至干舷甲板。在防撞舱壁上不允许开门、人孔、通风管道或任何其它开口。

②尾尖舱舱壁：是位于船尾最后一道水密横舱壁。该舱壁应水密地通至舱壁甲板。

③机炉舱两端水密横舱壁

机炉舱的前后端必须设置水密横舱壁与其它舱室隔开。对于尾机型船，机炉舱后舱壁即为尾尖舱舱壁。7/29/202347第三节船体强度与结构

（4）舱壁的结构型式

①平面舱壁

平面舱壁由平的舱壁钢板和加强壁板用的骨架组成，如图1-79所示。

舱壁板由钢板焊接而成，钢板的长边较多采用水平方向布置，船底的一列板最厚，向上逐渐减薄。

②槽形舱壁槽形舱壁由钢板模压而成，如图1-80所示。它以形成的槽形(弧形、梯形等形状)来代替扶强材，增强舱壁的强度和刚度。槽形舱壁一般竖向布置，它与平面舱壁相比有以下优点：·在强度要求相同的条件下，槽形舱壁材料省，结构重量轻。·无扶强材和肘板等构件，焊接工作量减少，又便于应用自动焊。·清舱工作比较方便。槽形舱壁的缺点是所占的舱容较大，不利于装载包装货物，而且竖向布置，抵抗横向压力较差。因其便于清舱，所以适用于油船和散货船以及干货船的深舱舱壁等。7/29/202348第三节船体强度与结构7/29/202349第三节船体强度与结构五、船体首、尾端结构

1．船首端结构

船体首端通常是指距首垂线0．25L处向船首部分的船体结构。

1）船首端的特点

（1）船首端所受到的总纵弯曲力矩较小，但受到的局部作用力较大。

（2）首尖舱区域内，多数采用横骨架式结构，肋骨间距较小，构件尺寸较大，设有许多空间骨架构件，如图1-81所示。7/29/202350第三节船体强度与结构2）船首端骨架结构的加强

（1）首尖舱区域的加强

首尖舱区域是指上甲板以下、防撞舱壁以前的部分。

①肋骨常延伸到上甲板，肋骨间距一般不超过600mm。

②每个肋位上都设有升高肋板。升高肋板是指高度向船首逐渐升高的实肋板。

③在中纵剖面处设置中内龙骨，其尺寸与升高肋板相同。

④每隔一档肋位处设置垂向间距不大于2m的强胸横粱。

⑤每道强胸横梁处设置舷侧纵桁，或用开孔平台结构代替强胸横梁和舷侧纵桁。

⑥在中纵剖面处设置制荡舱壁，并支持强胸横梁。

⑦当首尖舱长度超过l0m时，尚应在首尖舱内设置横向的制荡舱壁或强肋骨，以对其作横向的附加加强。

7/29/202351第三节船体强度与结构

（2）首尖舱外的舷侧加强

在防撞舱壁之后至距首垂线0．15L处的区域的舷侧，肋距一般应不大于700mm，且沿首尖舱内的舷侧纵桁或开孔平台的延伸线上设置间断的舷侧纵桁，或外板厚度增厚5％-15％。

（3）船首底部的加强

船首底部由于波浪砰击作用，从首垂线向后至0．25L～0．3L范围内的底部平坦部分应予以加强。

①增加船底板厚度。

②对横骨架式双层底骨架：应在每个肋位处设置实肋板；应设置间距不大于3个肋骨间距的旁桁材，并在旁桁材中间设置半高旁桁材，且旁桁材和半高旁桁材尽量向首延伸。

③对纵骨架式双层底骨架：应在每隔一个肋位处设置实肋板；应设置间距不大于3倍纵骨间距的旁桁材，旁桁材应尽量向船首延伸。7/29/202352第三节船体强度与结构3）首柱

首柱是船体最前端的构件，其作用是：连接舷侧外板、甲板和龙骨末端，并加强船首，保证船首端形状不变。首柱有钢板焊接首柱、铸钢首柱和混合首柱，如图1-82和图1-83所示。（1）钢板焊接首柱钢板焊接首柱由厚钢板和纵向加强筋及水平肘板等焊接而成，其优点是：①与外板、甲板、龙骨等连接牢固。②重量轻、制造方便、成本低，碰撞时仅发生局部变形，损坏小，且容易修理。（2）铸钢首柱（全铸钢首柱少见）铸钢首柱由铸钢浇铸而成，其特点是：①可以制成较复杂的断面形状，以适应首端线型和满足强度的要求。②刚性大而韧性差，受到撞击时易发生裂缝，而且重量大、制造费工。

（3）混合首柱在大型船舶上，常把设计水线以下的形状复杂的部位做成铸钢首柱，而设计水线以上的部分采用钢板焊接首柱，这样就兼顾了铸钢首柱和钢板焊接首柱的优点。

7/29/202353第三节船体强度与结构7/29/202354第三节船体强度与结构

2．船尾端结构

船舶尾端通常是指尾尖舱舱壁以后的区域，包括尾尖舱和尾部悬伸端。

1）船尾端结构的特点（1）船尾端所受的总纵弯曲力矩较小，但所受的局部作用力较大，例如：螺旋桨运转时的水动压力；舵和螺旋桨的重力。

（2）船尾端一般采用横骨架结构。

2）船尾端的加强

（1）尾尖舱内的加强

①尾尖舱的肋距应不大于600mm，每个肋位上必须设置实肋板，单螺旋桨船的肋板应伸至尾管以上足够高度，如图1-84所示。②在舷侧除了肋骨之外，在肋板以上应设置竖向间距不大于2．5mm的强胸横粱和舷侧纵桁，或开孔平台结构。

③中纵剖面处也设有制荡舱壁。7/29/202355第三节船体强度与结构

（2）尾尖舱上面的舷侧加强

为抵抗波浪的拍击作用：

①在尾尖舱上面的甲板间舱舷侧设间断舷侧纵桁，或增加外板厚度。

②设置不大于4档肋骨间距的强肋骨。7/29/202356第三节船体强度与结构3）尾柱尾柱是设置在单桨船或有中舵的双桨船尾部中纵剖面上的大型构件。其作用：(1)

连接尾端底部结构、舷侧外板和龙骨等构件。(2)

支持和保护舵和螺旋桨。(3)

增强船体尾端结构。尾柱的结构型式有如下几种：

（1）多支承尾柱(具有桨穴尾柱)

这种尾柱有舵柱、尾柱底骨，螺旋桨位于桨穴内，适用于不平衡舵（多支承舵、平板舵）、如图1-85（a）所示。因海船很少用不平衡舵，已不多见。

（2）双支承尾柱(无舵柱尾柱)

这种尾柱无舵柱，但有尾柱底骨，适用于平衡舵（双支承舵），如图1-85（b）所示。

（3）半悬挂尾柱（无舵柱底骨尾柱）这种尾柱既无舵柱，又无尾柱底骨，适用于半平衡舵（半悬挂舵），如图1-85（c）所示。

7/29/202357第三节船体强度与结构7/29/202358第三节船体强度与结构六、机炉舱结构的加强、基座和轴隧

1．机炉舱结构的加强

1）机炉舱的特点

（1）机炉舱内装有主机、辅机、锅炉等重型机械设备，所以机炉舱承受的局部负荷大。

（2）主、辅机运转时会产生振动力、惯性力等，容易引起船体振动。

（3）舱内油、水会使船体钢板腐蚀。

（4）因主、副机检修拆装的需要，机舱在甲板上的开口较大，并要求不设二层甲板，尽可能不设支柱，所以容易引起机炉舱结构强度不足。

2）机炉舱结构的加强由于机炉舱具有上述特点，根据“规范”的要求，对机炉舱区域的结构提出以下加强措施。7/29/202359第三节船体强度与结构

（1）甲板结构的加强

①当强力甲板上机炉舱开口的角隅是圆形时，其角隅以及第二甲板机舱开口角隅处的甲板要求加厚板。

②在机舱区域内，纵骨架式强横梁应设在强肋骨所处的肋位上。

（2）舷侧结构的加强

①在横骨架式机舱区域内，当主肋骨跨距大于6m时，应设置支持主肋骨的舷侧纵桁。

纵桁的腹板高度应不小于主肋骨高度的2．5倍。也可采用间断的舷侧纵桁，但其间距一般应为2．5m，其腹板高度与主肋骨高度相同。

②当机舱位于船尾部、且为横骨架式结构时，在机舱区域从船底到上甲板的舷侧范围内，应设置其间距为不大于5个肋骨间距的强肋骨。

③在横骨架式的机舱区域内，强肋骨的腹板高度应不小于相邻肋骨高度的2．5倍。7/29/202360第三节船体强度与结构（3）船底结构的加强