1、武漢交通職業學院武漢交通職業學院船舶管理（輪機）船舶管理（輪機）授課老師：師光飛授課老師：師光飛 一、船體強度的基本概念（掌握） 第二節第二節 船體結構與強度船體結構與強度 第一章第一章 船舶結構與適航性控制船舶結構與適航性控制說明：紅色字體為考證題庫考題，斜體字內容為趣味及注釋添加內容。 三、船舶主要部位的結構（掌握） 二、船體結構、構件（掌握）教學目標教學目標本節內容大部分為了解內容，本課件緊扣考試大綱，將重點與考點相結合，使學生掌握重要知識點，達到適任考證標準。 船體強度：是指船體結構抵抗各種外力作用的能力。是指船體結構抵抗各種外力作用的能力。船體強度船體強度縱向強度縱向強度局部強度局部

2、強度扭轉強度扭轉強度橫向強度橫向強度 船體強度的分類： 1 1）縱向強度（總縱強度）縱向強度（總縱強度) )的定義的定義所謂剪力（Shear Force）就是：作用于同一物體上的兩個距離很近（但不為零），大小相等，方向相反的平行力。 例如剪刀去剪一物體時，物體所受到兩剪刀口的作用力就是剪力。 船體結構抵抗總縱彎曲力矩和剪力作用的能力稱為船體總船體結構抵抗總縱彎曲力矩和剪力作用的能力稱為船體總縱彎曲強度，簡稱縱彎曲強度，簡稱縱向強度縱向強度。 由于外力的作用，沿船長方向分布，作用在船體上向由于外力的作用，沿船長方向分布，作用在船體上向上和向下的負荷上和向下的負荷(單位船長上重力和浮力的差值單位船

3、長上重力和浮力的差值)，將會產，將會產生一種沿船長各區段上下參差不齊的變形趨勢和縱向彎曲生一種沿船長各區段上下參差不齊的變形趨勢和縱向彎曲變形趨勢，這種趨勢構成了船體結構內部之間的相互作用變形趨勢，這種趨勢構成了船體結構內部之間的相互作用，這種內部之間的相互作用力稱為，這種內部之間的相互作用力稱為內力內力。 內力分為兩種，一種是由內部上下移動趨勢構成的內內力分為兩種，一種是由內部上下移動趨勢構成的內力，稱為力，稱為剪力剪力；另一種是由彎曲變形趨勢引起的內力，稱；另一種是由彎曲變形趨勢引起的內力，稱為為彎曲力矩彎曲力矩。 縱向強度（總縱強度縱向強度（總縱強度) )定義的解釋定義的解釋： 作用在船

4、體上有各種各樣力，例如船舶重力、浮力、作用在船體上有各種各樣力，例如船舶重力、浮力、慣性力、波浪沖擊力、螺旋槳運轉時的水動壓力、機器運慣性力、波浪沖擊力、螺旋槳運轉時的水動壓力、機器運轉時的振動力、船舶靠碼頭和裝卸貨物時的碰撞力、船舶轉時的振動力、船舶靠碼頭和裝卸貨物時的碰撞力、船舶觸礁、擱淺以及進塢時墩木的碰撞力或反作用力等等。在觸礁、擱淺以及進塢時墩木的碰撞力或反作用力等等。在這些力的作用下，船舶結構有可能會發生各種這些力的作用下，船舶結構有可能會發生各種變形變形或或破壞破壞。 其中對船體最危險的是由于船舶重力和浮力引起的沿著整個船長方向上發生的總縱彎曲變形和破壞。 引起船體結構發生縱向彎

5、曲變形的原因，主要是由于沿船長方向每一點上的重力和浮力分布不均勻造成的。 船體受到最大總縱彎曲強度的部位在船中。 船體總縱彎曲變形的形式有中拱和中垂兩種。 一般船舶的中拱中垂引起的擾度不得大于船長的1/1000. 浮力浮力的大小和分布的大小和分布: :當船舶在海上遇到當船舶在海上遇到標準波標準波：波的形狀為：波的形狀為坦谷波，坦谷波，即波峰較陡而波谷平坦即波峰較陡而波谷平坦，且波長，且波長等于船長等于船長L L，波高，波高H H等于波長等于波長的的1 120( L120m20( L120m時時) )或波高等于或波高等于30+2m(L30+2m(L120m120m時時) )，船與波的相對位置是波

6、峰位于船中或波谷位于船船與波的相對位置是波峰位于船中或波谷位于船中時，船舶所受到的浮力分布對船體總縱彎曲強度是最為不中時，船舶所受到的浮力分布對船體總縱彎曲強度是最為不利的。利的。 重力重力的大小和分布的大小和分布: : 主要決定于船舶的主要決定于船舶的裝載狀態裝載狀態。在載重分。在載重分布合理的情況下，船舶滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓布合理的情況下，船舶滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓載到港，船舶重力的分布對船體總縱彎曲強度都是不利的分載到港，船舶重力的分布對船體總縱彎曲強度都是不利的分布。布。如果遇到標準波，則作用在船體上的彎曲力矩和剪力有如果遇到標準波，則作用在船體上的彎曲力矩和剪力

7、有可能達到最大值。可能達到最大值。1）橫向強度的定義）橫向強度的定義橫向強度是指船體抵抗橫向作用力的能力。橫向強度是指船體抵抗橫向作用力的能力。 橫向變形 橫向作用力：橫向作用力：水的側壓力、橫浪引起的橫搖水的側壓力、橫浪引起的橫搖肋骨歪斜。肋骨歪斜。 定義：定義：扭轉強度是指整個船體結構抵抗扭轉變形和破壞的扭轉強度是指整個船體結構抵抗扭轉變形和破壞的能力。能力。 當船舶斜置于波浪中，或首尾貨艙內的貨物堆放在不同的當船舶斜置于波浪中，或首尾貨艙內的貨物堆放在不同的舷側一邊時，以及由于其它原因產生的首尾左右不對稱的舷側一邊時，以及由于其它原因產生的首尾左右不對稱的作用力，都會使船舶所受到的作用力

8、，都會使船舶所受到的重力和浮力不能對稱且均勻重力和浮力不能對稱且均勻地分布地分布，于是會產生扭轉力矩，使船體發生扭曲變形，于是會產生扭轉力矩，使船體發生扭曲變形. .扭轉變形 1) 船體結構構件： 指船體結構中的每一個加工單元，如一塊鋼板、一根角鋼都指船體結構中的每一個加工單元，如一塊鋼板、一根角鋼都是一個構件。是一個構件。 2) 結構構件分類： （1 1）按其用途可分為）按其用途可分為主要構件主要構件和和次要構件次要構件； （2 2）按其在船體結構中所承擔的不同強度作用可分為）按其在船體結構中所承擔的不同強度作用可分為縱向縱向構件構件和和橫向構件橫向構件。 1) 1)主要構件：主要構件：船體

9、的主要支撐構件稱為主要構件，如強肋骨船體的主要支撐構件稱為主要構件，如強肋骨、舷側縱桁、強橫梁、甲板縱桁、實肋板、船底桁材、艙壁、舷側縱桁、強橫梁、甲板縱桁、實肋板、船底桁材、艙壁桁材等。桁材等。 2) 2)次要構件：次要構件：一般是指板的扶強構件，如肋骨、縱骨、橫梁一般是指板的扶強構件，如肋骨、縱骨、橫梁、艙壁扶強材、組合肋板的骨材等。、艙壁扶強材、組合肋板的骨材等。 3 3）縱向構件：）縱向構件：在船體結構中，承擔總縱彎曲強度的構件稱在船體結構中，承擔總縱彎曲強度的構件稱為縱向構件，有：甲板縱桁、甲板縱骨、舷側縱桁、舷側縱為縱向構件，有：甲板縱桁、甲板縱骨、舷側縱桁、舷側縱骨、船底縱桁、船

10、底縱骨、中內龍骨、旁內龍骨、甲板、內骨、船底縱桁、船底縱骨、中內龍骨、旁內龍骨、甲板、內底板、縱向艙壁、船體外板等。底板、縱向艙壁、船體外板等。 4 4）橫向構件：）橫向構件：在船體結構中承擔橫向強度的構件稱為橫向在船體結構中承擔橫向強度的構件稱為橫向構件，有：橫梁、強橫梁、肋骨、肋板、梁肘板、舭肘板、構件，有：橫梁、強橫梁、肋骨、肋板、梁肘板、舭肘板、橫艙壁等。橫艙壁等。 船舶的組成：由主船體、上層建筑和許多其他各種設備所組由主船體、上層建筑和許多其他各種設備所組成。成。 船體（主船體）：是指上甲板以下包括船底、舷側、甲板、是指上甲板以下包括船底、舷側、甲板、艙壁和首尾等結構所組成的水密空心

11、結構。這些結構全部由艙壁和首尾等結構所組成的水密空心結構。這些結構全部由板材和骨架組成。板材和骨架組成。 船體結構形式分類船體結構形式分類（按結構中骨架的排列方式分類）按結構中骨架的排列方式分類）a，橫骨架式船體結構，橫骨架式船體結構b，縱骨架式船體結構，縱骨架式船體結構 c, ,混合骨架式船體結構混合骨架式船體結構 主船體中的橫向構件主船體中的橫向構件排列密尺寸小，縱向排列密尺寸小，縱向構件排列間距大尺寸構件排列間距大尺寸大。大。結構簡單、建造結構簡單、建造容易。容易。 總縱強度主要由外板總縱強度主要由外板、內底板、甲板板及、內底板、甲板板及縱向構件保證。縱向構件保證。 主要用于對總縱強度主

12、要用于對總縱強度要求不高的沿海中小要求不高的沿海中小型船和內河船。型船和內河船。 主船體中的縱向構主船體中的縱向構件排列密尺寸小，件排列密尺寸小，橫向構件排列間距橫向構件排列間距大尺寸大。大尺寸大。 由于縱向構件的增由于縱向構件的增多大提高了船體的多大提高了船體的總縱強度總縱強度( (總縱強度總縱強度好好) )，可選用較薄的，可選用較薄的 板材，使船舶自重板材，使船舶自重減輕。減輕。 該結構常見于大型該結構常見于大型油船和礦砂船。油船和礦砂船。具體活動日程安排具體活動日程安排 通常通常船中部位的強力甲板船中部位的強力甲板和船底結構因所受的總縱和船底結構因所受的總縱彎矩大，采用縱骨架式彎矩大，采

13、用縱骨架式。下甲板、舷側及受總縱彎下甲板、舷側及受總縱彎矩較小，施工不便和波浪矩較小，施工不便和波浪沖擊力較大的沖擊力較大的首、尾部采首、尾部采用橫骨架式結構用橫骨架式結構。 右圖船底和上甲板采用了右圖船底和上甲板采用了縱骨架式，二層甲板和舷縱骨架式，二層甲板和舷側采用了橫骨架式結構。側采用了橫骨架式結構。 該骨架結構型式主要應用該骨架結構型式主要應用于于大中型干貨船大中型干貨船。1）船體外板）船體外板2) 2)外板編號外板編號 船殼外板的名稱船殼外板的名稱：船殼外板、邊接縫、端接縫、列板、船底板：船殼外板、邊接縫、端接縫、列板、船底板、平板龍骨、舭部，該處的列板稱為舭列板、舷側列板、舷、平板

14、龍骨、舭部，該處的列板稱為舭列板、舷側列板、舷頂列板。頂列板。 3)3)外板厚度分布外板厚度分布 外板厚度分布的原則是根據外板厚度分布的原則是根據船體總縱彎曲強度船體總縱彎曲強度要求，要求，按總縱彎曲力矩沿船長方向的分布和總縱彎曲應力沿按總縱彎曲力矩沿船長方向的分布和總縱彎曲應力沿船深方向的分布規律來確定，對于個別受力較大的部船深方向的分布規律來確定，對于個別受力較大的部位和外板開口，則采用局部加強和相應的規定位和外板開口，則采用局部加強和相應的規定. .4) 4)甲板板的作用甲板板的作用 甲板板甲板板是船體甲板結構的組成部分。其作用是保證頂是船體甲板結構的組成部分。其作用是保證頂部水密、遮蔽

15、下面空間、保證船體總縱強度和橫向強度。部水密、遮蔽下面空間、保證船體總縱強度和橫向強度。 在船體總縱彎曲變形時承擔最大抵抗力的甲板稱為在船體總縱彎曲變形時承擔最大抵抗力的甲板稱為強強力甲板力甲板。一般船舶的上層連續甲板均為強力甲板。一般船舶的上層連續甲板均為強力甲板。 5) 5)甲板板的厚度分布甲板板的厚度分布 甲板板的厚度分布和排列 船底結構船底結構是保證船體總縱強度、橫向強度和船底局部強度是保證船體總縱強度、橫向強度和船底局部強度的重要結構。作用于船底上的外力有：水壓力、機械設備的重要結構。作用于船底上的外力有：水壓力、機械設備和貨物的負載、總縱彎曲引起的拉伸力和壓縮力，進塢坐和貨物的負載

16、、總縱彎曲引起的拉伸力和壓縮力，進塢坐墩時墩木的反力、機械設備運轉時的振動力等。墩時墩木的反力、機械設備運轉時的振動力等。 船底結構主要有船底結構主要有雙層底結構雙層底結構和和單層底結構單層底結構兩種類型。兩種類型。 是由船底板、內底板、內底邊板、舭列板及其骨架組成是由船底板、內底板、內底邊板、舭列板及其骨架組成的底部空間。的底部空間。船舶應盡可能在首防撞艙壁至尾尖艙艙壁船舶應盡可能在首防撞艙壁至尾尖艙艙壁間設置雙層底間設置雙層底。當船長當船長L L76m76m時，應在船中部設置雙層時，應在船中部設置雙層底，并應延伸至防撞艙壁及尾尖艙艙壁或盡可能接近該底，并應延伸至防撞艙壁及尾尖艙艙壁或盡可能

17、接近該處處。雙層底內的油艙與鍋爐給水艙、食用水艙之間，應設有雙層底內的油艙與鍋爐給水艙、食用水艙之間，應設有隔離空艙隔離空艙。 (1)(1)雙層底結構雙層底結構雙層底結構圖示雙層底結構圖示1.1 1.1 雙層底的作用雙層底的作用承受艙內承受艙內貨物和機械設貨物和機械設備的負載備的負載提高船體提高船體 的抗泄漏能力的抗泄漏能力提高船提高船 舶的抗沉性舶的抗沉性用作壓載艙用作壓載艙用作油用作油水艙裝載燃水艙裝載燃油、潤滑油油、潤滑油和淡水和淡水增加船增加船體的局部強度體的局部強度雙層底雙層底 按骨架形式的不同按骨架形式的不同分分縱骨架式縱骨架式和和橫骨橫骨架式架式兩種。兩種。 在船中在船中0.4L

18、0.4L區域區域內內的船底板厚度不得的船底板厚度不得小于端部船底板厚小于端部船底板厚度，并逐漸向端部度，并逐漸向端部船底板厚度過度。船底板厚度過度。1.2 1.2 雙層底的組成雙層底的組成 單層底結構主要用于小型船舶、老式油船及內河船舶單層底結構主要用于小型船舶、老式油船及內河船舶。結構。結構簡單，施工方便，但抗沉性和防泄漏能力差。主要簡單，施工方便，但抗沉性和防泄漏能力差。主要構件有中構件有中內龍骨、旁內龍骨、船底縱骨、肋板及舭肘板等內龍骨、旁內龍骨、船底縱骨、肋板及舭肘板等。(2)(2)單層底結構單層底結構具體活動日程安排具體活動日程安排 舷側結構舷側結構是保證船體的是保證船體的縱向強度、

19、橫向強度，縱向強度、橫向強度，保持船體幾何形狀和側保持船體幾何形狀和側壁水密的重要結構壁水密的重要結構。 舷側結構有舷側結構有橫骨架式橫骨架式和和縱骨架式縱骨架式兩大類，主要兩大類，主要組成部分有：舷側外板組成部分有：舷側外板、肋骨、強肋骨、舷側、肋骨、強肋骨、舷側縱桁、舷側縱骨及舷邊縱桁、舷側縱骨及舷邊等。等。 厚度分布特點是厚度分布特點是船中部船中部較厚，向兩端漸薄。較厚，向兩端漸薄。 （1)1)分隔艙室，滿足不同用途；分隔艙室，滿足不同用途； （2)2)橫艙壁是保證船體橫艙壁是保證船體橫向強度和剛性的重要構件橫向強度和剛性的重要構件，其中，其中水密水密橫艙壁是保證船舶抗沉性能的重要結構；橫艙壁是保證船舶抗沉性能的重要結構； （3)3)縱艙壁可減少自縱艙壁可減少自由液面對船舶穩性的影由液面對船舶穩性的影響響，較長的縱艙壁還可，較長的縱艙壁還可增強船舶的總縱強度；增強船舶的總縱強度； （4)4)采用防火結構的采用防火結構的艙壁，可在一定時間內艙壁，可在一定時間內防止火災蔓延。防止火災蔓延。 1) 1)艏端形狀艏端形狀 直立型首：直立型首： 前傾型首：前傾型首： 飛剪型艏：飛剪型艏：設計水線以上呈凹形曲線，有較大的首樓甲板設計水線以上呈凹形曲線，有較大的