《船舶结构与货运》教学课件—02船体结构.ppt
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- 船舶结构与货运 船舶 结构 货运 教学 课件 02 船体
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1、2023-1-81船舶结构船舶结构与货运与货运2023-1-82课程内容课程内容n 第一章 船舶常识n 第二章 船体结构n 第三章 船舶管系n 第四章 船舶装卸设备n 第五章 货舱、舱盖及压载舱n 第六章 船舶系固设备2023-1-83第二章第二章 船体结构船体结构n第一节第一节 船体结构形式船体结构形式n 第二节第二节 外板和甲板板外板和甲板板n 第三节第三节 船底结构船底结构n 第四节第四节 舷侧结构舷侧结构n 第五节第五节 甲板与货舱结构甲板与货舱结构n 第六节第六节 舱壁结构舱壁结构n 第七节第七节 首尾结构首尾结构n 第八节第八节 冰区加强和防火结构冰区加强和防火结构n 第九节第九节
2、 船体水密与抗沉结构船体水密与抗沉结构n 第十节第十节 船舶总布置图船舶总布置图4第一节第一节 船体结构形式船体结构形式2023-1-842023-1-85通常有人认为船体是由钢板(plate)和骨架(skeleton)组成的长箱型结构。由板和骨架组成的结构称为板架结板架结构构。整个船的主体可分为若干板架结构,如甲板板架、舷侧板架、船底板架、舱壁板架等。甲板板外板板架结构船底结构舷侧结构甲板结构2023-1-86舱壁结构按规范规定,船体结构又可分为主要构件和次要构件。主要构件主要构件船体的主要支撑构件。在结构构件中支撑着其他构件的大型组合构件,包括强肋骨、舷侧纵桁、强横梁、甲板纵桁、实肋板、船
3、底桁材、舱壁桁材等。次要构件次要构件板的扶强构件。包括肋骨、舷侧纵骨、横梁、甲板纵骨、组合肋板、船底纵骨、舷壁扶强材等。2023-1-87根据结构构件在船体结构中承担着不同的强度作用分为:纵向构件纵向构件: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。横向构件横向构件: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。2023-1-882023-1-89按照构件的排列方式,船体结构可分为横骨架式横骨架式、纵骨架式纵骨架式和纵横混合骨架式纵横混合骨架式。一、一、横
4、骨架式船体结构横骨架式船体结构(transverse framing system)在上甲板、船底和舷侧结构中,横向构件数目多,在上甲板、船底和舷侧结构中,横向构件数目多,排列密排列密;而纵向构件数目少,排列疏的船体结构。而纵向构件数目少,排列疏的船体结构。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总纵强度,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。2023-1-810 1-甲板板(deck plating);2-舷顶列板(sheer strake);3-舷侧列板(side strake);4-舭列板(bilge strake);5-船底板(
5、bottom plating);6-中内龙骨(center keelson);7-平板龙骨(plate keel);8-旁内龙骨(side keelson);9-梁肘板(beam knee);10-甲板纵桁(deck girder);11-肋骨(frame);12-强肋骨(web frame);13-舷侧纵桁(side stringer);14-肋板(floor);15-横梁(beam);16-横舱壁板(transverse bulkhead plating)单层底船单层底船 1.主要主要特点特点 1)横向强度和局部强度好横向强度和局部强度好。2)结构简单,容易建造。3)舱容利用率高。4)空船
6、重量大。2.应用应用:总纵强度要求不很高的中小型船舶中小型船舶和内河船和内河船。2023-1-8112023-1-812二、纵骨架式船体结构(二、纵骨架式船体结构(longitudinal framing system)在上甲板、船底和舷侧结构中,纵向构件数目多、在上甲板、船底和舷侧结构中,纵向构件数目多、排列密而横向构件数目少、排列疏的船体结构。排列密而横向构件数目少、排列疏的船体结构。在横向布置少量的强肋骨强肋骨、强横梁强横梁和肋板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
7、结构。主要用在纵向强度要求较高的大型油船和矿砂船上。2023-1-813 1-船底板(bottom plating);2-船底纵骨(bottom longitudinal);3-肋板(floor);4-中桁材(center girder);5-旁桁材(side girder);6-舷顶列板(sheer strake);7-舷侧纵骨(side longitudinal);8-强肋骨(web frame);9-撑杆(strut);10-甲板(deck);11-甲板纵骨(deck longitudinal);12-强横梁(web beam);13-舱口围板(hatch coaming);14-横舱壁
8、(transverse bulkhead);15-纵舱壁(longitudinal bulkhead);16-内底板(inner bottom plating);17-舭龙骨(bilge keel)双层底船双层底船1.主要特点主要特点 1)总纵强度大总纵强度大。2)结构复杂。3)舱容利用率低。4)空船重量小。2.应用应用:大型油船和矿砂船。大型油船和矿砂船。2023-1-8142023-1-815三、混合骨架式船体结构(三、混合骨架式船体结构(combined framing system)在上甲板和船底上甲板和船底采用纵骨架式结构,而在舷侧和下层甲板舷侧和下层甲板 采用横骨架式结构。1.主要
9、特点主要特点 1)既满足总纵强度的要求,又有较好的横向强度。2)结构较为简单,建造也较容易。3)货舱内突出的大型构件少,不妨碍装卸,舱容利用率高。4)舷侧与上甲板、船底的交接处,结构连接性不太好结构连接性不太好。2.应用:大中型干货船和油船大中型干货船和油船。2023-1-8162023-1-8171-船底板(bottom plating);2-中纵桁(center girder);3-旁纵桁(side girder);4-内底边板(margin plate);5-船底纵骨(bottom longitudinal);6-内底板(inner bottom plating);7-实肋板(solid
10、 floor);8-内底纵骨(inner bottom longitudinal);9-加强筋(stiffener);10-人孔(man hole);11-上甲板(upper deck);12-舱口端梁(hatch end beam);13-横梁(beam);14-甲板纵骨(deck longitudinal),15-甲板纵桁(deck girder);16-支柱(pillar);17-二层甲板(tween deck);18-梁肘板(beam knee);19-船舱肋骨(hold frame);20-甲板间肋骨(tween deck frame);21-强肋骨(web frame);22-舷侧
11、列板(side strake);23-舭肘板(bilge bracket);24-舱口端梁(hatch end beam);25-横舱壁(transverse bulkhead);26-舱口围板(hatch coaming);27-舱口围板肘板(hatch coaming bracket);28-舷墙板(bulwark plating);29-舷墙扶强材(bulwark stiffener);30-舭龙骨(bilge keel)2023-1-8182023-1-819一、外板(一、外板(shell plating)又叫船壳板船壳板,包括舷侧板和船底板。其基本组成单位是列板。第二节第二节 外板和
12、甲板板外板和甲板板舷侧板舷侧板船底板船底板1.列板的概念列板的概念外板由一块块钢板对接而成。钢板的长边沿船长方向布置。长边与长边相接叫边接边接,其焊缝叫边接缝(边接缝(seam);短边与短边相接叫端接端接,其焊缝叫端接缝(端接缝(butt)。多块钢板依次端接后就成为长条板依次端接后就成为长条板,称为列板列板(strake)。若干个列板组成外板外板。在首尾部,由于船体瘦削,某两列板会合并为一列板,这列板称为并板(并板(stealer strake)。2023-1-8201-边接缝(seam);2-端接缝(butt);3-并板(stealer strake);4-列板(strake)2023-1-
13、821端接缝边接缝边接缝与纵向构件的角焊缝应避免重合和夹角过小。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。2023-1-822端接缝:承受总纵弯曲应力,要求比较严格。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;各列板的端接缝应尽可能布置于同一剖面上 外板的端接缝距离肋位1/4或3/4处;2023-1-8232023-1-8242.列板名称列板名称 根据各列板所处的位置,分别称为平板龙骨平板龙骨(flat keel)、船底船底列板列板(bottom strake)、舭列板舭列板(bilge strake)、
14、舷侧列板舷侧列板(side strake)和舷顶列板舷顶列板(sheer strake)。2023-1-825 把组成全船外板的每一块钢板都用字母和数字编号,钢板编号钢板编号 由舷侧编号、列板编号和钢板序号三部分组成由舷侧编号、列板编号和钢板序号三部分组成。习惯上的编排方法是:.舷侧编号:P、S,分别表示船舶的左舷、右舷。.列板编号:平板龙骨称为K列板,左右相邻的两列板为A 列板,再次位B列板,依此类推为A,B,C (但I、O、Q三字母不用),直至舷顶列板。.钢板序号:每一列钢板的每一块钢板,从首向尾或或从尾向 首排号。2023-1-826每块钢板在外板中的位置可以表示出来,例如:“K8”表示
15、平板龙骨第8块板;“PC5”表示船壳板(外板)左舷C列第5块板。2023-1-8272023-1-8283.列板的厚度分布列板的厚度分布 1)沿船长方向沿船长方向 在船中船中0.4 L范围内厚度最大范围内厚度最大,向首尾两端逐渐减薄;局部加强局部加强 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);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;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;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;冰区航行的船舶在冰带区部分要加强。2023-1-8
16、292023-1-8302023-1-831 2)横剖面方向横剖面方向 平板龙骨位于船底中心线处,参与总纵弯曲,承受坞墩反力等,要求厚度比相邻船底列板的大2 mm,宽度沿船长方向保持不变。平板龙骨和舷顶平板龙骨和舷顶列板要比其他外板要厚,其余列板从船列板要比其他外板要厚,其余列板从船底列板向底列板向上随着水压力的减少而逐渐减薄。上随着水压力的减少而逐渐减薄。注:舷顶列板宽度不得小于注:舷顶列板宽度不得小于0.1D,0.1D,船中船中0.4L0.4L内,厚度不得小内,厚度不得小于强力甲板边板厚度的于强力甲板边板厚度的0.80.8倍。倍。2023-1-8322023-1-833二、甲板板(二、甲板
17、板(deck plate/plating)1.甲板甲板 根据其作用作用分为:强力甲板(strength deck)、遮蔽甲板(shelter deck)、舱壁甲板(bulkhead deck)、干舷甲板(freeboard deck)、和量吨甲板(tonnage deck)等。强力甲板:对总纵强度贡献最大的甲板。舱壁甲板舱壁甲板:水密横舱壁上伸到达的连续甲板。干舷甲板:按1966年载重线公约量计干舷高度的甲板。量吨甲板:丈量船舶吨位的基准甲板。强力甲板一般为上甲板,厚度为最厚的甲板强力甲板一般为上甲板,厚度为最厚的甲板,最小厚度应不小于,最小厚度应不小于6mm6mm。2023-1-834 早年
18、在大西洋船舶装运家畜、印度洋船舶利用甲板运送大量旅客,为御风雨,在甲板上设置一些轻便的遮蔽物,逐渐演变成为遮蔽甲板形式的船舶。这种遮蔽空间,最初不计入总吨位,后来引起争议,所以把遮蔽甲板上的量吨开口进一步加以规定,作为免除丈量吨位的条件。此后,遮蔽甲板船在国际上流行。但由于遮蔽甲板或甲板间的量吨开口,影响船舶的航行安全,因此1960年国际海上人命安全公约建议案第17项中强调废除为量吨开口所规定的封闭设施,以水密封闭设施代替。1963年10月国际海事协商组织(IMCO,简称海协)第3届大会上审议通过了关于处理遮蔽甲板和其他“开蔽”处所的建议,1964年4月批准了该建议的细则;1965年海协第4届
19、大会通过决议,要求尚未执行上述建议的缔约国政府考虑履行该建建议案;1967年海协第6届大会又通过决议,要求缔约国政府采取措施实行此建议。此后,各国已纷纷实行这个处理量吨开口的办法,在船舶的两舷勘绘吨位标志,至此遮蔽甲板、遮蔽甲板船和量吨开口已趋淘汰。遮蔽甲板简介遮蔽甲板简介2023-1-8352.甲板板的布置甲板板的布置 为了减少甲板上浪及迅速排除积水,船舶上甲板通常为曲面形上甲板通常为曲面形状状。首尾窄中部宽,船长方向中部低于首尾端,船宽方向中间高于两舷。从舱口边至舷边的甲板板从舱口边至舷边的甲板板,钢板的长边沿船长方向布置,且平行于甲板中线。甲板边板(deck stringer)因要保持一
20、定的宽度,故沿舷边呈折线形状。在舱口之间在舱口之间及及首尾端的甲板首尾端的甲板,因不参与总纵弯曲且面积狭窄,可以可以将钢板横向布置。2023-1-8363.甲板板的厚度分布甲板板的厚度分布 1)沿船长方向沿船长方向:船中船中0.4L范围内的甲板板厚度最大范围内的甲板板厚度最大,向首尾两 端可逐渐减薄。在各层甲板中,上甲板保证船体总纵强度中的作用最大,下甲板与船体中性面距离较近,因此下甲板厚度比上甲板薄得多。2)沿船宽方向沿船宽方向 甲板边板甲板边板首尾连续,既参与总纵弯曲,又受船体横向变形力 的作用,并且容易被甲板积水腐蚀,因而厚度最大厚度最大。为防止甲板开口角隅处因应力集中而产生裂缝,该处应
21、为抛抛 物线形、椭圆形或圆形物线形、椭圆形或圆形。在舱口之间的甲板板舱口之间的甲板板,由于被舱口切断,不参与总纵弯曲,其厚度较其它甲板板薄厚度较其它甲板板薄。2023-1-8372023-1-838一、双层底结构一、双层底结构 指由船底板、内底板及其骨架围成的水密空间结构。钢规要求,应尽可能在防撞舱壁(首尖舱舱壁)和尾尖舱舱壁防撞舱壁(首尖舱舱壁)和尾尖舱舱壁之间设置双层底。之间设置双层底。高度760mm。对于客船,50mL61m,至少应至机舱前壁至防撞舱壁或尽可能接近该处之间设双层底;61mL76m,至少应在机舱以外设双层底,并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱 壁或尽可能接近该处;L76m,应在船
22、中部设置双层底,并应延伸至防撞舱壁及尾尖舱舱壁或尽 可能接近该处。第三节第三节 船底结构船底结构2023-1-839作用:1.增加船体的横向、总纵强度和船底的局部强度增加船体的横向、总纵强度和船底的局部强度;2.可作为燃油舱、滑油舱、压载水及淡水舱;3.提高了船舶的抗沉性;4.对液货船,它还提高了船体抗泄漏能力;5.作为压载水舱作为压载水舱,能调节船舶的吃水和纵倾、横倾和 稳性,改善船舶的航行性能。6.承受舱内货物和机械设备的负载。2023-1-840双层底结构示意图双层底结构示意图2023-1-8411.纵向构件纵向构件承受船舶的总纵弯曲力矩、坞墩反力、拍击力及局部的剪力。1)桁材桁材 A、
23、中桁材(中桁材(centre girder):又称中底桁中底桁/龙骨,龙骨,是位于船底中心线,连接平板龙骨和内底板的纵向连续构纵向连续构件件,高度不小760mm。按规范,在船中在船中0.75L范围内范围内保持连续保持连续,不许开孔不许开孔,其,其他区域他区域 (除舱壁前后一个肋距内以外)可以开孔(除舱壁前后一个肋距内以外)可以开孔,但开孔的高度应不大于该处中桁材高度的40%。2023-1-842B、旁桁材(旁桁材(side girder):又称旁底桁,旁底桁,是位于中桁材两侧对称布置的纵向构件,上面可以开减轻孔(lightening hole)、气孔(air hole)和流水孔(drain h
24、ole)。减轻孔作用是在满足强度的条件下,开孔以减轻船舶的重量,同时作为人员和油水的通道。旁桁材一般间断于实肋板和水密肋板处。旁桁材的厚度可比中桁材少旁桁材的厚度可比中桁材少3mm,但均应不小于相应肋板厚度。C、箱形中桁材(箱形中桁材(duct keel):又称箱形箱形龙骨、箱龙骨、箱型中底桁型中底桁,是指位于船底中心线两侧对称布置的纵桁、内、外底板组成水密空心水密空心结构结构。2023-1-8431-水密纵桁水密纵桁(watertight longitudinal girder);2-内底板(inner bottom plating);3-内底纵骨(inner bottom longitud
25、inal);4-内底横骨(inner bottom frame);5-实肋板(soild floor);6-肘板(bracket);7-船底纵骨(bottom longitudinal);8-船底中心线(bottom centre line);9-船底横骨(bottom frame)作用作用:一般从机舱前壁设置到防撞舱壁,不仅起到中桁材的作用,而且还能用于集中布置舱底各种管路和电器线路,故又称管隧(管隧(pipe tunnel)。其宽度不超过2 m。设有水密人孔和通向露天甲板的应急出口,出口的关闭装置能两面操纵,围壁结构与水密舱壁要求相同。2023-1-8442023-1-8452)纵骨纵骨(
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