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1、,武汉交通职业学院,船舶管理（轮机）,授课老师：师光飞,一、船体强度的基本概念（掌握）,第二节 船体结构与强度,第一章 船舶结构与适航性控制,说明：红色字体为考证题库考题，斜体字内容为趣味及注释添加内容。,三、船舶主要部位的结构（掌握）,二、船体结构、构件（掌握）,教学目标,本节内容大部分为了解内容，本课件紧扣考试大纲，将重点与考点相结合，使学生掌握重要知识点，达到适任考证标准。,船体强度：是指船体结构抵抗各种外力作用的能力。,一、船体强度的基本概念,船体强度的分类：,1）纵向强度（总纵强度)的定义,所谓剪力（Shear Force）就是：作用于同一物体上的两个距离很近（但不为零），大小相等，
2、方向相反的平行力。例如剪刀去剪一物体时，物体所受到两剪刀口的作用力就是剪力。,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。,1、纵向强度,由于外力的作用，沿船长方向分布，作用在船体上向上和向下的负荷(单位船长上重力和浮力的差值)，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，这种趋势构成了船体结构内部之间的相互作用，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。,纵向强度（总纵强度)定义的解释：,1、纵向强度,作用在船体上有各种各样力，例如船舶重力
3、、浮力、惯性力、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、船舶靠码头和装卸货物时的碰撞力、船舶触礁、搁浅以及进坞时墩木的碰撞力或反作用力等等。在这些力的作用下，船舶结构有可能会发生各种变形或破坏。,2）船体发生总纵弯曲变形的原因,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。,1、纵向强度,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。船体受到最大总纵弯曲强度的部位在船中。,1、纵向强度,船体总纵弯曲变形的形式有中拱和中垂两种。一般船舶的中拱中垂引起的扰度不得大于船长的1/1000.,3)船
4、体总纵弯曲变形的形式,1、纵向强度,浮力的大小和分布:当船舶在海上遇到标准波：波的形状为坦谷波，即波峰较陡而波谷平坦，且波长等于船长L，波高H等于波长的120(L120m时)或波高等于30+2m(L120m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。重力的大小和分布:主要决定于船舶的装载状态。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。,4)最不利的浮力和重力的大小及分布,1、纵向强度,5)标准波在
5、船舶航行中的情况视频,1、纵向强度,1）横向强度的定义横向强度是指船体抵抗横向作用力的能力。,横向变形,2、横向强度,横向作用力：水的侧压力、横浪引起的横摇肋骨歪斜。,2、横向强度,定义：船体结构抵抗局部外力作用的能力。船体除发生整体结构的变形或破坏外，还会发生仅在局部外力作用下局部结构的变形或破坏。局部作用力：有波浪冲击力、推力、机械震动力、机器与设备的重力及坞墩反力等外力的作用。,3、局部强度,定义：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
6、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.,扭转变形,4、扭转强度,5、船体强度对船舶抗沉性的影响视频（泰坦尼克号的沉没）,请学生利用已学知识，充分发挥自己的主观能动性，讨论以下问题：1，泰坦尼克号为什么会沉船？2，谈谈泰坦尼克号是否存在设计缺陷？3，我们在实际的船上工作中，应该如何避免类似的事故发生？,课堂讨论,教师点评,1)船体结构构件：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。2)结构构件分类：（1）按其用途可分为主要构件和次要构件；（2）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。,二、船体结构,1、船体结构构件及分类,1)主要构件
7、：船体的主要支撑构件称为主要构件，如强肋骨、舷侧纵桁、强横梁、甲板纵桁、实肋板、船底桁材、舱壁桁材等。2)次要构件：一般是指板的扶强构件，如肋骨、纵骨、横梁、舱壁扶强材、组合肋板的骨材等。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、梁肘板、舭肘板、横舱壁等。,船舶的组成：由主船体、上层建筑和许多其他各种设备所组成。船体（主船体）：是指上甲板以下包括船底、舷侧、甲板、舱壁
8、和首尾等结构所组成的水密空心结构。这些结构全部由板材和骨架组成。,2）、船体结构形式,主船体中的横向构件排列密尺寸小，纵向构件排列间距大尺寸大。结构简单、建造容易。总纵强度主要由外板、内底板、甲板板及纵向构件保证。主要用于对总纵强度要求不高的沿海中小型船和内河船。,A、横骨架式,主船体中的纵向构件排列密尺寸小，横向构件排列间距大尺寸大。由于纵向构件的增多大提高了船体的总纵强度(总纵强度好)，可选用较薄的 板材，使船舶自重减轻。该结构常见于大型油船和矿砂船。,B、纵骨架式,具体活动日程安排,通常船中部位的强力甲板和船底结构因所受的总纵弯矩大，采用纵骨架式。下甲板、舷侧及受总纵弯矩较小，施工不便和
9、波浪冲击力较大的首、尾部采用横骨架式结构。右图船底和上甲板采用了纵骨架式，二层甲板和舷侧采用了横骨架式结构。该骨架结构型式主要应用于大中型干货船。,C、混合骨架式,三、船体结构,1）船体外板,1.船体外板和甲板板,2)外板编号 船壳外板的名称：船壳外板、边接缝、端接缝、列板、船底板、平板龙骨、舭部，该处的列板称为舭列板、舷侧列板、舷顶列板。,3)外板厚度分布,外板厚度分布的原则是根据船体总纵弯曲强度要求，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，则采用局部加强和相应的规定.,4)甲板板的作用,甲板板是船体甲板结构的组成部分。其作用
10、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均为强力甲板。,5)甲板板的厚度分布,甲板板的厚度分布和排列,船底结构是保证船体总纵强度、横向强度和船底局部强度的重要结构。作用于船底上的外力有：水压力、机械设备和货物的负载、总纵弯曲引起的拉伸力和压缩力，进坞坐墩时墩木的反力、机械设备运转时的振动力等。船底结构主要有双层底结构和单层底结构两种类型。,2、船底结构,是由船底板、内底板、内底边板、舭列板及其骨架组成的底部空间。船舶应尽可能在首防撞舱壁至尾尖舱舱壁间设置双层底。当船长L76m时，应在船中部设置双层底，
11、并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽可能接近该处。双层底内的油舱与锅炉给水舱、食用水舱之间，应设有隔离空舱。,(1)双层底结构,双层底结构图示,1.1 双层底的作用,按骨架形式的不同分纵骨架式和横骨架式两种。在船中0.4L区域内的船底板厚度不得小于端部船底板厚度，并逐渐向端部船底板厚度过度。,1.2 双层底的组成,单层底结构主要用于小型船舶、老式油船及内河船舶。结构简单，施工方便，但抗沉性和防泄漏能力差。主要构件有中内龙骨、旁内龙骨、船底纵骨、肋板及舭肘板等。,(2)单层底结构,具体活动日程安排,舷侧结构是保证船体的纵向强度、横向强度，保持船体几何形状和侧壁水密的重要结构。舷侧结构有横骨架式和纵
12、骨架式两大类，主要组成部分有：舷侧外板、肋骨、强肋骨、舷侧纵桁、舷侧纵骨及舷边等。厚度分布特点是船中部较厚，向两端渐薄。,3.舷侧结构,（1)分隔舱室，满足不同用途；（2)横舱壁是保证船体横向强度和刚性的重要构件，其中水密横舱壁是保证船舶抗沉性能的重要结构；（3)纵舱壁可减少自由液面对船舶稳性的影响，较长的纵舱壁还可增强船舶的总纵强度；（4)采用防火结构的舱壁，可在一定时间内防止火灾蔓延。,4.舱壁结构,1)艏端形状直立型首：前倾型首：飞剪型艏：设计水线以上呈凹形曲线，有较大的首楼甲板，利于锚和系泊设备的布置，船首不易上浪。破冰型艏：设计水线以下首柱呈倾斜状，与基线构成30夹角，多见于破冰船。
13、球鼻型艏：设计水线以下首部前端有球鼻型突出体，作用是减少兴波阻力和形状阻力，广泛采用。,5.艏、艉结构,2)艉端形状艉端一般有三种形状：椭圆型尾；巡洋舰型尾：为了提高船舶的推进效率，现代运输船舶广泛采用；方型尾：艉端有横向的尾封板，近年来商船广泛采用，如集装箱船。,椭圆型尾,巡洋舰型尾,方型尾,5.艏、艉结构,本节课主要讲解了船体强度和船体结构的基本概念，船体强度的分类以及不同船体强度对船体的支撑作用；主要包括纵向强度、横向强度、局部强度和扭转强度。讲解了船舶各部位船体结构的基本构造形式，包括主船体、船外板、船底结构、艏艉结构等。其中，基本概念、基本知识为学生们应该重点掌握的内容。,小 结,THANKS！,
