1、第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第一節(jié)第一節(jié) 船體受力與船體強度船體受力與船體強度第二節(jié)第二節(jié) 船體結(jié)構(gòu)用鋼材及連接方式船體結(jié)構(gòu)用鋼材及連接方式第三節(jié)第三節(jié) 船體結(jié)構(gòu)的型式船體結(jié)構(gòu)的型式學習目標學習目標 知識目標知識目標 1能簡單敘述船體結(jié)構(gòu)主要受力及船體強度概念； 2能簡單敘述船體結(jié)構(gòu)用鋼材種類及構(gòu)件連接方式； 3能正確描述船體結(jié)構(gòu)基本組成及結(jié)構(gòu)形式。 能力目標能力目標 1能分析船體總縱彎曲產(chǎn)生的原因及受力較大的部位； 2能根據(jù)船體結(jié)構(gòu)受力情況，確定船體結(jié)構(gòu)采用的形式。 船體結(jié)構(gòu)的形式與船體受力情況有很大關(guān)系，研究船體受力的

2、目的就是使所設計的船體結(jié)構(gòu)，在外力的作用下，能具有足夠的強度和剛性，達到最小的重量，降低建造成本和提高船舶運營的經(jīng)濟性。本章以船體受力及強度為出發(fā)點，介紹船體結(jié)構(gòu)基本形式。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第一節(jié)第一節(jié) 船體受力與船體強度船體受力與船體強度一、作用在船體上的力一、作用在船體上的力二、船體強度概念二、船體強度概念第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識一、作用在船體上的力一、作用在船體上的力 船舶從建造、下水、停泊、航行及進塢修理等全部過程中，受到各種外力的作用，這些外力常常會使船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形或損壞。船體受力主要有總縱彎曲力、橫向載荷和其它局部力。1.

3、船體的總縱彎曲2.作用在船體上的橫向載荷3.其它局部受力情況第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識1.船體的總縱彎曲船體的總縱彎曲是指作用在船體上的重力、浮力、波浪水動力和慣性力等而引起的船體繞水平橫軸的彎曲。它由靜水總縱彎曲和波浪總縱彎曲兩部分迭加而成。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（1）船體靜水總縱彎曲 船舶在靜水中受到的外力有船舶及其裝載的重力和水的浮力。重力P的方向向下，浮力D的方向向上。重力和浮力在靜水中處于平衡狀態(tài)，即重力和浮力大小相等方向相反，作用在同一鉛垂線上，見圖1-2-1a）。 但對于船體的某一段，重力和浮力的大小并不相等，如圖1-2-1b)

4、所示。重力大的一段有下移的趨勢，浮力大的一段有上移的趨勢。由于船體是一整體結(jié)構(gòu)，各段不可能發(fā)生上下移動，在船體結(jié)構(gòu)內(nèi)必然有內(nèi)力產(chǎn)生，使船體發(fā)生彎曲。當船體中部向上彎曲時，稱為中拱彎曲；當船體中部向下彎曲時，稱為中垂彎曲。船體彎曲時，在船體內(nèi)產(chǎn)生彎曲力矩，彎矩的最大值在船體的中部，向首尾部逐漸減小，見圖1-2-1c)。由于船舶裝載情況及船體浸水部分形狀總是變化，因而船體各段重力和浮力的不平衡也總是存在。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（2）船體波浪總縱彎曲 在波浪狀況下，船體內(nèi)產(chǎn)生的總縱彎矩會比靜水中大。當波長與船長相等或接近時，船體的彎曲最嚴重。 彎曲形式（圖1-2-2）：波

5、峰在船中時中拱彎曲甲板受拉伸、底部受壓縮波谷在船中時中垂彎曲甲板受壓縮，底部受拉伸第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識2.作用在船體上的橫向載荷（圖1-2-4）船體在靜水或波浪中，它的各部分結(jié)構(gòu)還受到局部的水壓力和貨物等橫向載荷，會產(chǎn)生局部彎曲。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識3.其它局部受力情況作用在船體上的其它力有：船體上機器和螺旋槳運轉(zhuǎn)時的振動力，船首端的波浪砰擊和水面漂浮物的撞擊等局部的外力，油船的油貨艙內(nèi)液體的晃動載荷，以及船舶進塢或擱淺時受到船底下墩木或河床的反力作用等。此外，船舶在波浪狀態(tài)下航行，由于升降、俯仰和搖擺等運動而產(chǎn)生慣性力，這對船體結(jié)構(gòu)

6、會產(chǎn)生不利的影響，例如船舶橫搖時會引起肋骨的歪斜和船體的扭曲，見圖1-2-5。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識二、船體強度概念二、船體強度概念由于船舶受以上各種外力的作用，船體結(jié)構(gòu)的強度和剛性不足，就有可能使船體總的或局部的結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂或不允許的變形。船體結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強度和剛性，以抵抗這些外力。船體結(jié)構(gòu)應具備的三種強度：1.船體的總縱強度2.船體的橫向強度3.船體的局部強度第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識1.船體的總縱強度船體結(jié)構(gòu)抵抗縱向彎曲不使整體結(jié)構(gòu)遭受破壞或不允許的變形的能力稱為總縱強度。船舶在下水、進塢和航行過程中都會產(chǎn)生總縱彎曲。船舶在波浪中

7、產(chǎn)生的總縱彎矩較靜水時為大，因此遠洋船舶的總縱強度要求較高。通常可以將船體看作為變斷面的空心梁（簡稱船梁），總縱彎曲時船體梁上彎曲正應力分布如圖1-2-3所示。船體上最大的總縱彎曲正應力通常是在上甲板和船底部。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識2.船體的橫向強度橫向強度是指橫向構(gòu)件（如肋骨框架和橫艙壁等）抵抗橫向載荷的能力。船舶在使用過程中會受橫向載荷作用，例如，船舶在進塢時容易發(fā)生橫向變形，這時橫艙壁的作用很重要。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識3.船體的局部強度局部強度是指個別構(gòu)件對局部載荷的抵抗能力。有時船體的總強度能保證，但局部強度不一定能保證。如船艙

8、破損時的水壓力和在超過構(gòu)件承載能力的外力作用下，局部構(gòu)件也可能發(fā)生破壞或嚴重變形。除了必要的強度之外，船體上的板和骨架還必須保證有足夠的剛性，使其變形不超過允許的限度。對于受平面壓縮力的薄板，應保證其穩(wěn)定性，不使其產(chǎn)生皺折而降低強度。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二節(jié)第二節(jié) 船體結(jié)構(gòu)用鋼材及連接方式船體結(jié)構(gòu)用鋼材及連接方式一、

9、船體結(jié)構(gòu)用鋼材一、船體結(jié)構(gòu)用鋼材二、船體構(gòu)件的連接方法二、船體構(gòu)件的連接方法第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識一、船體結(jié)構(gòu)用鋼材一、船體結(jié)構(gòu)用鋼材1.鋼材的等級 船體結(jié)構(gòu)用鋼材按其化學成分和性能分為兩大類共10個等級。 1)一般強度船體結(jié)構(gòu)鋼：又稱碳素鋼。按其性能自低向高排列，有A、B、D、E四個等級。目前，這類鋼材在中小型船舶修造中廣泛采用。 2)高強度船體結(jié)構(gòu)鋼：又稱船用低合金鋼。按其強度和缺口沖擊韌性分為6個等級。目前主要用于大型遠洋船舶，可以減小構(gòu)件尺寸，減輕船體結(jié)構(gòu)重量。 此外，還有不銹鋼和耐低溫鋼等類型。前者用于散裝液體化學品船的貨艙結(jié)構(gòu)。后者用于冷凍式液化氣船的貨

10、艙結(jié)構(gòu)。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識2.鋼材的類型 1)鋼板、型鋼及組合型材：鋼板與型鋼是船體結(jié)構(gòu)用的主要鋼材。鋼板主要用于船殼板、甲板板和分艙隔板等，折邊板通常用作船體結(jié)構(gòu)較大的骨架。型鋼主要用于船體骨架以支撐船殼板等，一般由軋鋼廠滾軋成型；型鋼是標準件，按其剖面形狀分，常用的有扁鋼、球扁鋼、角鋼和槽鋼等。組合型材主要用作船體骨架，常用的有組合T型材、組合角鋼等。船體結(jié)構(gòu)中常用的板材和型材如圖1-2-6所示。 2)鑄鋼與鍛鋼：鑄鋼是用鋼水在砂模中澆鑄成型的鋼件。船體首柱、尾柱、系纜樁等常采用鑄鋼件。鍛鋼是紅熱鋼坯經(jīng)過反復錘煉而成型的鋼件。形狀簡單的軸、舵桿等多采用鍛鋼件

11、。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識二、船體構(gòu)件的連接方法二、船體構(gòu)件的連接方法 早期的鋼質(zhì)海船用鉚接方法建造。先在主要連接的構(gòu)件上鉆孔，再將燒紅的鉚釘插入兩連接件疊放的鉚釘孔中，并將燒伸出部分用鉚釘槍打成釘頭。鉚釘冷卻后收縮，將構(gòu)件拉緊密合。這種方法的優(yōu)點是構(gòu)件若產(chǎn)生裂紋不易穿過鉚接縫。缺點是勞動效率低，連接強度差。目前此種方法在修造船中已基本淘汰。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識 現(xiàn)代船舶修造的基本方法是焊接。工業(yè)上焊接方法有上百種之多，在修造船中采用的主要屬熔化焊，即對構(gòu)件連接處用局部加熱方法，使之達到或接近液態(tài)而熔合，冷卻后凝為一體。以電弧熱作加熱源的

12、稱為電弧焊，在修造船中用得最多。以乙炔氣和氧氣燃燒作加熱源的稱為氣焊，多用于焊接薄板和鑄鋼件的修補，在修造船中也常使用。此外，還有電渣焊、二氧化碳氣體保護焊等，也在船舶修造的某些場合使用。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識 船體結(jié)構(gòu)中構(gòu)件之間經(jīng)焊接連接后形成的接縫稱為焊縫。 船體結(jié)構(gòu)中最常見的焊縫型式是對接焊縫和角焊縫，個別地方還可見到塞焊縫。(圖1-2-7為焊縫型式)第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識第三節(jié)第三節(jié) 船體結(jié)構(gòu)的型式船體結(jié)構(gòu)的型式一、船體結(jié)構(gòu)概況二、

13、板架結(jié)構(gòu)的骨架形式三、船體結(jié)構(gòu)的形式第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識一、船體結(jié)構(gòu)概況1.船體的基本組成船體結(jié)構(gòu)型式依據(jù)船舶的類型而定。船體分為主船體和上層建筑主船體部分有船首、船中、船尾；上層建筑部分有首樓、橋樓、尾樓及甲板室。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識 主船體是船體結(jié)構(gòu)的主要部分，是由船底(shipbottom)、舷側(cè)(shipside)、上甲板(upperdeck)圍成的水密的空心結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部空間又由水平布置的下甲板（lowerdeck）、沿船寬方向垂直布置的橫艙壁（transversebulkhead）和沿船長方向垂直布置的縱艙壁（longitu

14、dinalbulkhead）分隔成許多艙室。貨船上通常有貨艙、機艙、首尖艙和尾尖艙等。首、尾端的橫艙壁也叫首尖艙艙壁(forepeakbulkhead)和尾尖艙艙壁(afterpeakbulkhead)。 如圖1-2-8所示為某船體的基本構(gòu)成。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識1.組成船體的板架 船體是由鋼板和骨架組成的長箱形結(jié)構(gòu)，整個船的主體可分為若干板架結(jié)構(gòu)，如甲板板架、舷側(cè)板架、船底板架和艙壁板架等，如圖1-2-9所示。各個板架相互連接，相互支持，使整個主船體構(gòu)成堅固的空心水密建筑物。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識二、板架結(jié)構(gòu)的骨架形式二、板架結(jié)構(gòu)的骨

15、架形式板架結(jié)構(gòu)三種形式： 縱骨架式 橫骨架式 混合骨架式第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識 板架結(jié)構(gòu)通常是由板和縱橫交叉的骨材和桁材組成，如圖1-2-10所示。較小的骨材數(shù)目多，間距??；較大的桁材數(shù)目少而間距大。根據(jù)較小骨材布置的方向分類。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（1）縱骨架式：數(shù)目多而間距小的骨材沿船長方向布置。 優(yōu)點是多數(shù)骨材縱向布置，骨材參與船梁抵抗縱向彎曲的有效面積，提高了船梁的縱向抗彎能力，增加了船體的總縱強度。并且由于縱向骨材布置較密，可以提高板對總縱彎曲壓縮力作用時的穩(wěn)定性。因而相應地可以減小板的厚度，減輕結(jié)構(gòu)重量。 缺點是施工比較麻煩。

16、第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（2）橫骨架式：數(shù)目多而間距小的骨材沿船寬方向布置。 優(yōu)點是多數(shù)骨材橫向布置，橫向強度較好，施工比較方便，建造成本低。 缺點是在同樣受力情況下，外板和甲板的厚度比縱骨架式的大，結(jié)構(gòu)重量較大。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（3）混合骨架式：縱橫方向的骨材相差不多，間距接近相等。 這種骨架式除了在特殊場合，一般很少用到。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識三、船體結(jié)構(gòu)的型式三、船體結(jié)構(gòu)的型式根據(jù)強度和使用要求，船體結(jié)構(gòu)可采用縱骨架式板架和橫骨架式板架的單一或組合型式。船體結(jié)構(gòu)的型式分為三種：單一橫骨架式船體結(jié)構(gòu)單一縱骨架式船體結(jié)構(gòu)混合骨架式船體結(jié)構(gòu)第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（1）單一橫骨架式船體結(jié)構(gòu)： 是指上甲板、船底和舷側(cè)均為橫骨架式板架結(jié)構(gòu)的船體結(jié)構(gòu)型式。 對總縱強度要求不高的一些小型船舶和內(nèi)河船多為此種骨架型式，如圖1-2-11所示。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（2）單一縱骨架式船體結(jié)構(gòu)： 是指上甲板、船底和舷側(cè)均為縱骨架式板架結(jié)構(gòu)的船體結(jié)構(gòu)型式。 對總縱強度要求較高的軍艦、大型油船及其它大型遠洋貨船等采用此種結(jié)構(gòu)型式，如圖1-2-9所示。第二章第二章 船體結(jié)構(gòu)的一般知識船體結(jié)構(gòu)的一般知識（3）混合骨架式