第四章船体板架结构.pptx

主要内容o引言 船体结构骨架类型o第一节 外板和甲板板o第二节 船底板架结构o第三节 甲板板架结构o第四节 舷侧板架结构o第五节 舱壁板架结构o第五节 艏艉部结构o第六节 其他板架结构o典型船舶的各部分的船体结构特点主要学习目的o掌握船舶结构骨架形式o掌握船舶各部分结构特点o掌握船舶型材构件的力的传递形式o掌握各型材在不同部位的名称及连接特点引言 船体结构一般概述1.构件名称（构件名称（1）o根据构件大小：n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。n次要构件：o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；o连接两个构件的构件，一般称为肘板。o强构件上的加强构件如加强筋等1.构件名称（构件名称（2）o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：n1）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。n2）横向构件n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。2 船体的结构形式船体的结构形式o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 ship girder）o板架受力（点击此处观看视频）o骨架形式：n横骨架式n纵骨架式n混合骨架式横骨架式o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。o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。o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。纵骨架式o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。o优点n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。o缺点n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。混合骨架式o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。o优点n1。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。n2。结构较为简单，建造也较容易。n3。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。o缺点：n 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。想一想：下面各图采用何种结构形式船首船尾船首船尾KABCD 舭列板EFGS 舷顶列板第一节 外板和甲板板一、外板一、外板（1）基本概念和名称o外板（shell plate）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。o端接缝（butt）o边接缝（seam）o平板龙骨（plate keel）船底板（bottom plate）舭列板（bilge strake）舷侧外板（side plate）舷顶列板（sheer strake）o外板参入船体的总纵强度并传递横向载荷端接缝边接缝（2）外板承受的力o(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.o(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.o(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.o(4)偶然性载荷如碰撞、搁浅等意外载荷（3）外板的厚度分布（一）外板的厚度分布（二）o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（doubling plate）。如船壳外板开口周围，锚链筒出口处设置锚穴（anchor recess），舷侧货舱门的周围；o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；o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；o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。o冰区航行的船舶在冰带区部分要加强（4）局部加强（5）外板的布置外板展开图o每块钢板的位置、大小、厚度和形状在外板展开图上表示；o在外板展开图上表示下列内容：1.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。2.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。3.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。4.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。o边接缝n边接缝与纵向构件的角焊缝应避免重合和夹角过小。n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n我国钢板规格：厚度640mm，宽度12003000mm，长度600014000mmn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。o端接缝：承受总纵弯曲应力，要求比较严格。n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；n各列板的端接缝应尽可能布置于同一剖面上n外板的端接缝距离肋位1/4或3/4处；二、甲板板o连续甲板：Upper deck（strength deck）、second deck、third deck等o间断甲板：platform decko甲板板(deck plate)许多钢板合并焊接而成o甲板边板(deck stringer)沿甲板外缘与舷侧邻接的一列甲板板 o舷弧(sheer)上甲板边线沿纵向向首尾端升高的曲线o梁拱(camber)上甲板沿横向的拱形梁拱高度 取为甲板宽度的1100至150o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.甲板板厚度分布o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.o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.o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.o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4060mm.o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o舷边连接n舷边角钢铆接a、b（淘汰）n圆弧舷板连接c（淘汰）n舷边直接焊接d、eo甲板开口处的加强第二节 船底结构o概述：n船底可分为单底（single bottom）和双层底（double bottom）；n按骨架式可分为横骨架式和纵骨架式。n作用在底部结构上的力：o总纵弯曲引起的拉伸应力和压缩应力；o局部横向载荷；o偶然载荷1、横骨架式单底、横骨架式单底中内龙骨中内龙骨旁内龙骨旁内龙骨肋板肋板中内龙骨：center keelson旁内龙骨：side keelson肋板：floor舭肘板：bilge bracket流水孔：drain hole舭肘板舭肘板流水孔流水孔注意：中内龙骨、注意：中内龙骨、旁内龙骨与肋板，旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？谁断，谁连续？横骨架式单层底横骨架式单层底横骨架式单底受力横骨架式单底受力n龙骨及外板承受总纵弯曲应力n众多的横向肋板承受横向载荷，具有很强的横向强度n一般适用于中小型船舶，大型船舶的首尾部分或机舱部分2、纵骨架式单底、纵骨架式单底船底纵骨：bottom longitudinal问题：问题：中内龙骨、旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？与横骨中内龙骨、旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？与横骨架式单底的区别？架式单底的区别？纵骨架式单底受力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。n目前，单底船舶越来越少，逐步被双底结构代替。单底小结o单底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不单底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不同；同；o横骨架式：适用于小型船舶和大型船舶首尾端横骨架式：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，骨遇横向构件间断，横向构件遇旁内龙骨连续，肋板可以用肋板可以用T型材也可以折边板。型材也可以折边板。o纵骨架式：纵骨连续，穿越肋板，肋板遇内龙纵骨架式：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。防倾肘板；肋板在内龙骨间要加加强筋。3、横骨架式双底、横骨架式双底内底板中底桁：中底桁：bottom center girder旁底桁：旁底桁：bottom side girder内底板：内底板：inner bottom plate主肋板：主肋板：solid floor 水密肋板：水密肋板：watertight floor框架肋板：框架肋板：bracket floor人孔：人孔：manhole减轻孔：减轻孔：lightening hole中底桁旁底桁主肋板框架肋板水密肋板对应单底对应单底是什么构是什么构件？件？主肋板水密肋板框架（组合）肋板横向双层底肋板横骨架式双底受力及力的传递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n力的传递：外 板肋板旁底桁、中底桁、纵舱壁、舷侧骨架横舱壁4、纵骨架式双底、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箱形中底桁箱形中底桁 duct keel纵向强度布置管系侧板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。n力的传递：内底板、外板船底纵骨肋板（横舱壁）底桁材、舷侧骨架横舱壁双底小结o现代大型货船底部结构主要以双底纵骨架式为主。o不同点：n双底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不同；双底横骨和纵骨架式横纵向构架的布置密度不同；n横骨架式中为了保证主肋板的刚性，在两个人孔之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肋板间设置横向肘板o相同点：n双底横骨和纵骨架式中，为了保证船体纵向强度，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，且水密性，且水密；所有的横向构件均在中底桁处间断。所有的横向构件均在中底桁处间断。n旁底桁间断于间断于主肋板和水密肋板处，除横舱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；壁处不能开减轻孔外，其他地方均可开减轻孔；讨论题n下图船舶底部结构为何种形式？并说出结构名称。n横骨架式和纵骨架式的外板谁厚？n中内龙骨与中底桁材有何区别？n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？n纵骨架式双层底与横骨架式双层底结构上有哪些不同？n单底结构与双层底结构的优缺点？1234第三节 舷侧结构o横骨架式o纵骨架式1、横骨架式舷侧结构、横骨架式舷侧结构l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单一肋骨形式单壳横骨架式舷侧结构主肋骨：main frame甲板间肋骨：tween-deck frame强肋骨：web frame中间肋骨：intermediate frame舷侧纵桁：side stringer横骨架式双壳舷侧结构主肋骨与肘板的连接横骨架式舷侧结构特点l肋骨支撑舷侧外板，保证舷侧横向强度。l舷侧纵桁支撑主肋骨。l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。l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2、纵骨架式舷侧结构、纵骨架式舷侧结构舷侧纵骨舷侧纵骨 ：side longitudinal强肋骨：强肋骨：web frame舷侧纵桁：舷侧纵桁：side stringer纵骨架式双壳舷侧结构纵骨架式舷侧结构特点l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。l强肋骨支撑舷侧纵骨。l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。l力的传递：外板纵骨强肋骨甲板骨架、舷侧纵桁、底部骨架散货船舷侧讨论题纵、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五节 甲板结构l横骨架式l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。纵骨架式横骨架式甲板纵骨强横梁甲板横梁n甲板纵骨：甲板纵骨：deck longitudinal 甲板纵桁：甲板纵桁：deck girdern强横梁：强横梁：web beam 肘板：肘板：bracketn横梁：横梁：transversal n舱口纵桁：舱口纵桁：hatch side girdern梁肘板：梁肘板：beam knee舱口围板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。纵骨架式甲板骨架讨论题横骨架式甲板横骨架式甲板纵骨架式甲板纵骨架式甲板图中舱口之间采图中舱口之间采用横骨架式，两用横骨架式，两侧采用纵骨架式，侧采用纵骨架式，为何这样选用？为何这样选用？o回顾一下什么是纵骨架式和横骨架式2024/4/19 周五（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。u横舱壁（transverse bulkhead）：保证船体的横向强度和刚性，作为纵向构件的支撑结构u纵舱壁（longitudinal bulkhead）：长纵舱壁提供船体总纵强度，分隔自由液面。2024/4/19 周五2.舱壁的种类n按用途分类：u水密舱壁u液体舱壁u轻舱壁u防火舱壁n按结构形式分：u平面舱壁（plane bulkhead）u槽形舱壁（corrugated bulkhead）2024/4/19 周五纵舱壁横舱壁平面舱壁n舱壁板（舱壁板（bulkhead plate）n舱壁骨架舱壁骨架 u垂直扶强材（垂直扶强材（vertical stiffener）u水平扶强材（水平扶强材（horizontal stiffener）u水平桁（水平桁（horizontal girder）u竖桁（竖桁（vertical girder）平面舱壁2024/4/19 周五槽形舱壁（槽形舱壁（corrugated bulkheadcorrugated bulkhead）2024/4/19 周五槽形舱壁的结构n三角形n矩形n梯形n弧形 其中以梯形应用较广。下墩上墩槽体2024/4/19 周五槽形舱壁的优缺点槽形舱壁的优缺点n优点：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。n缺点缺点：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。轻舱壁screen bulkheado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.o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.2024/4/19 周五第六节 首尾结构首尾部的受力特点：u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。u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。2024/4/19 周五1、船首、尾形状、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 2024/4/19 周五2024/4/19 周五方尾2024/4/19 周五2、首部结构名称2024/4/19 周五首部结构名称n首尖舱（fore peak），首柱（stem），防撞舱壁（collision bulkhead）n强胸横梁（panting beam）：上面没有甲板覆盖，起着加强作用的结构。n制荡舱壁（wash bulkhead）：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。n锚链舱（chain locker）2024/4/19 周五球艏首柱首柱2024/4/19 周五3、尾部结构名称2024/4/19 周五尾部结构名称n尾尖舱（aft peak）n舵机舱n尾柱（stern frame）n扇形肋骨（斜肋骨cant frame）n斜横梁（cant beam）n强胸横梁n制荡舱壁（wash bulkhead）2024/4/19 周五第七节 上层建筑结构n上层建筑（superstructure）u船楼:两侧伸出的两舷或距离舷边的距离小于船宽的4%u甲板室（deck house）n船楼u首楼（forecastle）u桥楼（bridge）u尾楼（poop）1、基本概念：2024/4/19 周五2、上层建筑主要受力n总纵弯曲：主要由中部较长的上层建筑提供，因其侧壁作为舷侧板的延续，将随主体一起弯曲，承受很大的总纵弯曲应力。n风、波浪冲击n重力n船舶主体沿船长方向是连续的，而上层建筑是间断的，船体在上层建筑端部附近结构发生突变，当船舶总纵弯曲时，在船中的上层建筑端部会产生严重的应力集中现象。2024/4/19 周五3、上层建筑结构、上层建筑结构为了满足不同的强度要求，即参与总纵强度程度可以分为强力和轻型两类。强力甲板室：在船中0.5L区域内，若甲板室长度大于船体长15%及其本身高度6倍，且又支持在主船体三道横舱壁或强肋骨框架之上应视为强力甲板室主要是甲板和围壁的板和扶强材。一般来说甲板室尽量避免参与主体的总纵弯曲2024/4/19 周五2024/4/19 周五第八节 其它结构n支柱（pillar）n基座（foundation or seating）n舷墙（bulwark）n护舷材（fenderbeam）n舭龙骨（bilge keel）基座o受力：n机械装置重量n船舶横倾是承受机械装置所引起的倾覆力矩及水平力n船体总纵弯曲时，较长的基座纵桁受到总纵弯曲应力作用，纵桁两端会产生应力集中n内燃机往复运动产生的不平衡力n船舶在波浪中运动时，机械装置产生的惯性力舷樯（bulwark）o减少波浪和海水冲上甲板，保障人员的安全和不使甲板上的东西滚落船外。舭龙骨（bilge keel）o又称为防摇龙骨，是减少船舶摇摆的一种简易装置，一般安装在船中部1/31/4船长范围内。第八节 典型船体结构形式o单壳散货船双壳油船矿砂船