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1、2022/11/24,船体结构与制图,主讲：夏利娟 Email: ,2022/11/24,旧的回忆,船体结构节点绘制与识读板材与常用型材的表达方法 板、型材连接的画法 船体结构图样的表达方法 绘制和识读节点视图计算机绘制结构节点图,2022/11/24,新的故事,船体结构受力和强度船体骨架结构形式典型船体结构,重点掌握：典型船体结构名称（中英文）结构型式和结构受力特点,2022/11/24,一、船体的受力和强度,1、船体的受力,行驶于水中的船舶可能受到哪些力呢？,2022/11/24,作用在船体上的力,重力：船舶本身重量（如船壳、机器、设备重量）和船舶载重量（如燃油、货物、人员重量）之和水压力
2、其它作用力：波浪冲击力冰块撞击力机器和螺旋桨运转的振动力等,浮力,水压力,2022/11/24,2、总纵弯曲,船体的总纵弯曲是指：作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等引起的船体绕水平横轴的弯曲。船体的总纵弯曲是由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成。,2022/11/24,船舶在静水中的总纵弯曲,总体平衡,局部不平衡,中拱hogging,中垂sagging,2022/11/24,2022/11/24,2022/11/24,船舶在波浪中的总纵弯曲,2022/11/24,中拱hogging,中垂sagging,在波浪状况下，船体内产生的总纵弯矩会比静水中大；当波长与船长相等或接近时，
3、船体的弯曲最严重；中性面：在甲板与船底之间，沿水平方向有一层在船体总纵弯曲时既不拉伸，也不被压缩。,船舶在波浪中的总纵弯曲,船舶在中垂和中拱时甲板和船底的受力和变形特点？,2022/11/24,船体在总纵弯曲时的受力特点,船体横剖面：,船长方向：,2022/11/24,3、船体强度,什么叫船体强度？,船体承受外力而不被外力破坏的能力,主要包括三方面的强度要求：船体的总纵强度：船体结构抵抗纵向弯曲使整体结构不遭受破坏或产生不允许变形的能力称为总纵强度；总纵弯曲可使整条船舶发生断裂或永久性纵向变形，一条船必须有足够的纵向构件来抵抗总纵弯曲；船体结构中主要有甲板、外壳板、连续的纵向舱壁和连续的纵向骨
4、材。横向强度：横向构件抵抗横向载荷的能力。局部强度：个别构件对局部载荷的抵抗能力。,规范计算直接计算,2022/11/24,二、船体骨架的布置形式,1、骨架的作用,抗弯,2022/11/24,板架受压的稳定性,船体结构必须由板和骨材组成板架，才具有足够的抗弯能力和稳定性！,2022/11/24,1底部板架；2舷侧板架；3甲板板架；4舱壁板架,1桁材；2骨材；3板,2022/11/24,2、船体骨架的两种布置形式,横骨架式如果船体结构的某一部分（如船底、舷侧、甲板等）横向构件布置的密，间距小，而纵向构件布置的稀，间距大，该布置方式称为横骨架式。 （Transversal system of fr
5、aming）纵骨架式如果船体结构的某一部分纵向构件布置的密，间距小，而横向构件布置的稀，间距大，该布置方式称为纵骨架式。（Longitudinal system of framing）,对于整个船体而言，有些部分采用横骨架式，有些部分采用纵骨架式，这种结构形式称为纵横混合骨架式。,何谓纵向构件？,何谓横向构件？,2022/11/24,2、两种布置形式的特点,纵骨架式：纵向布置骨材多，骨材参与船梁抵抗纵向弯曲的有效面积大，提高了船梁的纵向抗弯能力，增加了船体的总纵强度；在同样受力情况下，板的厚度较横骨架式薄，结构重量轻。施工比较麻烦。大型船舶一般采用纵骨架式结构 。横骨架式：总纵强度差、横向强度
6、比较强；同样受力的情况下，需要的外板和甲板的厚度大，结构重量较大；施工较方便，建造成本比较低。一般应用在中小型船舶中。,2022/11/24,想一想：下面各图采用何种结构形式,船首,船尾,2022/11/24,船首,船尾,2022/11/24,2022/11/24,2022/11/24,2022/11/24,三、典型船体结构,学习思路：,2022/11/24,1首柱；2球鼻首；3锚链舱；4首尖舱；5横舱壁；6首楼甲板；7首楼； 8甲板间舱；9货舱；10双层底；11上甲板；12下甲板；13机舱；14轴隧；15尾尖舱；16舵机舱；17尾楼；18尾楼甲板；19艇甲板；20驾驶甲板；21罗经甲板；22
7、桅屋；23舷侧；24平板龙骨；25舭部；26梁拱,船体的基本构成,2022/11/24,（一）外板和甲板板,接缝：端接缝(Butt)和边接缝(Seam)外板板列名称：船底板（Bottom Plate）平板龙骨（Plate Keel）(K列板)舭列板（Bilge Strake）舷侧外板（Side Plate）舷顶列板（Sheer Strake）(S列板),1、外板,2022/11/24,端接缝,边接缝,2022/11/24,K 平板龙骨,A,B,C,D 舭列板,E,F,G,S 舷顶列板,外板板列名称,2022/11/24,外板的受力,总纵弯曲：船底和舷侧分别为船梁的下翼板和腹板，承受总纵弯曲；横
8、向载荷：舷外水压力和舱内液体压力；动力载荷：首部波浪冲击力、尾部螺旋桨工作时的水动压力等；意外载荷：碰撞、搁浅等。,2022/11/24,外板的厚度分布,沿船长方向变化0.4L区域内外板厚度较大，在首尾端0.075L外板较薄。思考：为何如此布置呢？沿肋骨围长方向变化平底龙骨、舷顶列板的板厚相对较厚 思考：为何如此布置呢？局部加强：首端锚孔区域、尾端螺旋桨区域、外板开口等 ；冰区船体外板的加强。,将结构布置与受力特点结合考虑受力决定结构布置,2022/11/24,2、甲板板,名称：上甲板（Upper Deck）、下甲板（lower deck）第二甲板（Second Deck）、第三甲板(Thir
9、d Deck)平台甲板（Platform Deck）、甲板边板（deck stringer）舷弧（sheer）、梁拱（camber）甲板板承受载荷：总纵弯曲：上甲板是船梁的上翼板，承受总纵弯曲应力。横向载荷：甲板货物或甲板上浪水压力等,2022/11/24,甲板板厚度分布,上甲板板厚在所有甲板板中最厚在船中0.4L区域内的甲板应厚些，向首尾两端则逐渐减薄。沿船宽方向，甲板边板是甲板板中自首至尾有效的纵向连续构件，承受总纵弯曲应力，因此甲板边板的厚度厚于其它板列。甲板开口处以及甲板间断处应该进行局部加强,分别找出为什么！,2022/11/24,（二）船底结构,单底（single bottom）横
10、骨架式纵骨架式双底（double bottom）横骨架式纵骨架式,2022/11/24,1、横骨架式单底,中内龙骨,旁内龙骨,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,流水孔,注意：中内龙骨、旁内龙骨与肋板，谁断，谁连续？,2022/11/24,中内龙骨与横舱壁的连接1-肋板；2-中内龙骨；3-横舱壁；4-扶强材；5-船底板；6-肘板；7-水平肘扳；8-中内龙骨面板,2022/11/24,横骨架式单底受力及力的传递,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
11、有很强的横向强度,力的传递：外 板肋板中内龙骨、旁内龙骨、纵舱壁、舷侧骨架横舱壁,一般适用于中小型船舶，大型船舶的首尾部分或机舱部分,2022/11/24,2、纵骨架式单底,纵骨架式单层底结构1-船底板；2-中内龙骨；3-旁内龙骨；4-肋板；5-船底纵骨；6-肘板；7-加强筋,2022/11/24,船底纵骨：bottom longitudinal,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？,2022/11/24,纵骨架式单底受力及力的传递,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。,力的传递：外 板船底纵骨肋板中内龙骨、旁内龙骨、纵舱壁、舷侧骨
12、架横舱壁,目前，单底船舶越来越少，逐步被双底结构代替。,2022/11/24,3、横骨架式双底,内底板,中底桁：bottom center girder旁底桁：bottom side girder内底板：inner bottom plate主肋板：solid floor 水密肋板：watertight floor框架肋板：bracket floor人孔：manhole减轻孔：lightening hole,中底桁,旁底桁,主肋板,框架肋板,水密肋板,对应单底是什么构件？,2022/11/24,主肋板,水密肋板,框架（组合）肋板,横向双层底肋板,2022/11/24,内底板,(a)下倾式；(b)
13、上倾式；(c)水平式；(d)折曲式,轻型肋板,内底边板类型,2022/11/24,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,2022/11/24,4、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,2022/11/24,箱形中底桁的结构形式1-肋板；2-中底桁；3-纵骨；4-水密底纵桁；5-内底横骨；6-肘板,箱形中底桁1-船底横骨; 2-水密底纵桁; 3-纵骨; 4-内底板; 5-内底横骨; 6-主肋板; 7-肘板; 8-船底中心线,2022/11/24
14、,箱形龙骨,纵向强度布置管系,侧板,2022/11/24,纵骨与肋板的连接形式,肋板结构(a)主肋板；(b)肋板间结构1-减轻孔；2-主肋板；3-加强筋；4-内底纵骨；5-人孔；6-船底纵骨；7-内底边板；8-肘板；9-内底板；10-旁底桁，11-中底桁,肋板,纵骨,2022/11/24,双层底舭肘板的结构形式1-主肋骨；2-舭肘板；3-趾端；4-加强筋；5-肋板；6-强肋骨；7-舭肘板面板,舭肘板,2022/11/24,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,纵骨架式双层底与横骨架式双层底的区
15、别 纵骨架式双层底结构中，在内底板下和船底板上布置大量的纵骨，这些纵骨与船底纵桁、内外底板等一起承担总纵强度及局部强度，可以减小船底板厚度纵骨架式双层底结构中，每隔34个肋位布置一道主肋板，而在主肋板之间不设置框架肋板。,2022/11/24,散货船底部结构特点,设置纵骨的底边舱结构1-纵骨；2-强框架腹板；3-围绕扁钢；4-小肘板；5-水密旁底桁；6-横框架；7-斜顶板；8-加强筋；9-肋板,2022/11/24,无纵骨的底边舱结构(a)主肋板结构；(b)肋板间结构1-内底板；2-肋板；3-纵骨；4-箱形中底桁；5-间断旁底桁；6-连续旁底桁；7-旁底桁；8-斜顶板；9-加强筋；10-肘板,
16、纵骨架式全底桁船底结构,2022/11/24,油船底部结构特点,油船纵骨架式双层底结构1-开孔横隔板；2-舷侧纵骨；3-舷侧外板；4-舭肘板；5-斜板纵骨；6-人孔；7-实肋板；8-旁底桁；9-内底板；10-水平加强筋；11-中底桁；12-内底板；13-船底纵骨；14-船底外板,2022/11/24,集装箱船底部结构特点,集装箱船底部结构1-中底桁；2-内底板；3-内底纵骨；4-舭龙骨；5-加强筋；6-旁底桁；7-船底纵骨,2022/11/24,讨论题,下图船舶底部结构为何种形式？并说出结构名称。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
17、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？,2022/11/24,1,2,3,4,2022/11/24,（三）舷侧结构,单层、双层、多层横骨架式、纵骨架式,舷侧结构的受力：舷外水压力舱内货物的横向压力或液体压力总纵弯曲时的作用力波浪冲击、碰撞、冰块撞击或挤压力等,2022/11/24,1、横骨架式舷侧结构,主要优点：制造方便横向强度好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,2022/11/24,单一肋骨形式,2022/11/24,单壳横骨架式舷侧结构,主肋骨：main frame甲板间肋骨：tween-deck
18、frame强肋骨：web frame中间肋骨：intermediate frame舷侧纵桁：side stringer,2022/11/24,横骨架式双壳舷侧结构,2022/11/24,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,2022/11/24,2、纵骨架式舷侧结构,舷侧纵骨 ：side longitudinal强肋骨：web frame舷侧纵桁：side stringer,2022/1
19、1/24,纵骨架式双壳舷侧结构,2022/11/24,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。舷侧纵桁的作用是增加舷部的刚度，并将一部分载荷传给横舱壁。,力的传递：外板纵骨强肋骨甲板骨架、舷侧纵桁、底部骨架,2022/11/24,散货船舷侧,2022/11/24,散货船舷侧结构1-顶部边水舱；2-主肋骨；3-底部边水舱,散货船双层舷侧结构l-舷侧外板；2-内壳纵壁；3-舷侧纵桁；4-强肋骨(开孔横隔板)；5-顶边舱；6-底边舱；7-平台；8-加强筋,2022/11/24,集装箱船舷侧,1-主肋骨；2-平台甲
20、板；3-肋骨；4-舷侧纵骨；5-甲板；6-外板；7-舷侧纵舱壁；8-舷边舱,2022/11/24,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,2022/11/24,（四）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。,2022/11/24,纵骨架式,横骨架式,甲板纵骨,强横梁,甲板横梁,甲板纵骨：deck longitudinal 甲板纵桁：deck girder强横梁：web beam 肘板
21、：bracket横梁：transversal 舱口纵桁： hatch side girder梁肘板：beam knee,舱口围板,2022/11/24,横骨架式甲板结构特点,横向强度好，制造方便；横梁设置在每档肋位上，支持甲板板，并将甲板的横向载荷传给舷侧和甲板纵桁；甲板纵桁作用是支持横梁，同时起着纵向强度和力的传递作用。,2022/11/24,纵骨架式甲板结构特点,纵向强度好，但装配施工比较麻烦；主要用于总纵强度要求较高的大中型船舶的上甲板；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。,2022/11/24,纵骨架式甲板骨
22、架,2022/11/24,讨论题,横骨架式甲板,纵骨架式甲板,2022/11/24,讨论题,甲板纵桁在纵、横甲板骨架形式下的作用有何不同？分别指出下图中的甲板、舷侧、底部结构的结构形式和典型构件名称。,2022/11/24,2022/11/24,（五）舱壁结构,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（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纵舱壁（longitudinal bulkhead）：长纵舱壁提供船体总纵强度，分隔自由液面。,2022/11/24,2. 舱壁的种
23、类,按用途分类：水密舱壁：在规定的水压力下能保持不透水；液体舱壁制荡舱壁轻舱壁防火舱壁按结构形式分：平面舱壁（plane bulkhead）槽形舱壁（corrugated bulkhead）,2022/11/24,纵舱壁,横舱壁,平面舱壁,舱壁板（bulkhead plate） 舱壁骨架 垂直扶强材（vertical stiffener） 水平扶强材（horizontal stiffener） 水平桁（horizontal girder） 竖桁（vertical girder）,2022/11/24,2022/11/24,槽形舱壁（corrugated bulkhead）,2022/11/24
24、,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,2022/11/24,槽形舱壁的优缺点,优点： 与平面舱壁比较，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。,2022/11/24,（六）首尾结构,首尾部的受力特点 ：首尾部与船中相比，所受的总纵弯距较小，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
25、螺旋桨运转时的水动压力、激振力。,2022/11/24,1、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,2022/11/24,2022/11/24,方尾,2022/11/24,2、首部结构名称,2022/11/24,首部结构名称,首尖舱（fore peak），首柱（stem），防撞舱壁（collision bulkhead）强胸横梁（panting beam）：上面没有甲板覆盖，起着加强作用的结构。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
26、水左右摇荡和缓和冲击的作用。锚链舱（chain locker）,2022/11/24,球首,首柱,2022/11/24,3、尾部结构名称,2022/11/24,尾部结构名称,尾尖舱（aft peak）舵机舱尾柱（stern frame）扇形肋骨（斜肋骨cant frame）斜横梁（cant beam）强胸横梁制荡舱壁（wash bulkhead）,2022/11/24,（七）上层建筑结构,上层建筑（superstructure）船楼 :两侧伸出的两舷或距离舷边的距离小于船宽的4% 甲板室（deck house） 船楼首楼（forecastle）桥楼（bridge）尾楼（poop）,1、基本概念
27、：,2022/11/24,2、上层建筑主要受力,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。风、波浪冲击重力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。,2022/11/24,3、上层建筑结构,为了满足不同的强度要求，上层建筑与主船体一样须使用不同的结构形式。主要是甲板和围壁的板和扶强材。,2022/11/24,2022/11/24,（八）其它结构,支柱（pillar） 基座结构 舷墙（bulwark）护舷材（fenderbeam）结构 舭龙骨（bilge keelson）,2022/11/24,基座结构,2022/11/24,舷墙结构 护舷材结构,2022/11/24,舭龙骨结构,2022/11/24,作业,附录1：英译中第二篇,
