船体结构基本知识

2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船体制图船舶工程学院于昌利2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE课程内容•船体结构内容•船体制图的有关规定•型线图•总布置图•船体结构节点的绘制和识读•中横剖面图•基本结构图•肋骨型线图和外板展开图•船体分段划分图•船体分段结构图•计算机绘图实训课程概述2教材编者：杨永祥、峁文玉、翁士纲哈尔滨工程大学出版社出版2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE杨永祥、管义锋编国防工业出版社本书分上、下两篇和附录三部分。上篇介绍了船体图样表达的内容、方法和特点，以及船体制图的有关规定，对识读和绘制船体型线图、总布置图、结构图、分段划分图的方法和步骤作了详细的介绍。下篇主要介绍了如何应用通用绘图软件——AutoCAD进行船体图样的绘制。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE第一节船舶类型运输船：客船、滚装船、杂货船、集装箱船、散货船、油船、LNG等工程船：挖泥船、布设船、浮船坞、半潜船渔业船：网渔船、钓鱼船、捕鲸船等港务船：拖船、引航船、消防船等海洋调查船：海洋调查船、深潜器等战斗舰艇：巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、航空母舰、扫雷艇、潜艇等辅助舰艇：补给舰、训练舰、医院船等42020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTUREBackgroundtoLNMandTheLNMGroup5船舶分类2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船舶分类2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE干货船LNG船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE滚装船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE客船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE散货船和集装箱船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE油船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURELNG船2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE第二节船体结构形式1．船体的基本组成船体结构型式与船舶的类型有关，通常船体大致可分为主船体和上层建筑两部分。主船体部分有船首、船中、船尾；上层建筑部分有首楼、桥楼、尾楼及甲板室。主船体是船体结构的主要部分，是由船底、舷侧、上甲板围成的水密的空心结构。其内部空间又由水平布置的下甲板、沿船宽方向布置的横舱壁和沿船长方向垂直布置的纵舱壁分隔成许多舱室。货船上通常有货舱、机舱、首尖舱和尾尖舱等舱室。首、尾端的横舱壁也叫首尖舱舱壁和尾尖舱舱壁。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船体结构组成主船体结构是指上甲板及其以下的船体基本结构。通常将船体中最上一层从首至尾连续贯通的甲板称为上甲板。主船体从船体纵向来看分为首部、中部和尾部。通常将从首部算起的大约25%-35%船长范围称为首端部。从尾端算起的大约25%船长范围称为尾端部，船体中部40%-50%船长范围属中部。从船体横剖面来看，船体分为船底、舷侧和甲板。舷侧与船底之间过渡区域称为舭部。此外，船体内部用于分割舱室的水平结构（下甲板、平台）和垂直结构（纵、横舱壁）也属于主船体结构。62020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE主船体结构的组成部分2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE上层建筑上层建筑是指上甲板以上各种围蔽结构以及其附属结构（如舷伸平台等）的统称。上层建筑的主要结构是船楼和甲板室。宽度不伸到两舷的上层建筑结构称为甲板室；宽度有一舷伸至另一舷的上层建筑结构称为船楼。位于船体首部、中部和尾部的船楼分别称为首楼、桥楼和尾楼。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船体板架结构的组成及名称船体结构中除了首柱、尾柱及各种支柱等构件以外，一般其结构都是由板材和型材按一定的结构要求连接而成。用于支撑外板、甲板板、舱壁板、内底板及平台板的一切型材统称为船体骨架，通常有人认为船体结构是由板和骨架组成。由板和骨架组成的近似平面结构称为板架结构，船体主要由船底板架结构、舷侧板架结构、甲板板架结构和舱壁板架结构2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE3船体结构相关内容板架结构船舶类型和结构2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船体结构节点的绘制和识读2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTUREshipconstructor2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURETRIBON三维船体漫游2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURETRIBON三维船体漫游2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE第三节船舶受力理论上可以把船体视作一空心的薄壁梁，它所受到的力包括总纵弯曲力、横向力和局部力三大部分。1.总纵强度船体结构抵抗总纵弯曲不使其整体遭受破坏或严重变形的能力称为总纵强度。由于沿着船长方向重力与浮力的分布不均匀性，导致总纵弯曲力产生。如果船舶不是处在静水中，波浪力会使总纵弯曲力加剧。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE中拱弯曲：当波峰处在船中时，变形趋势使船体中部突起，两端下垂，称为中拱弯曲。中垂弯曲：当波谷处在船中时，变化趋势使船体中部下垂，两端上翘，称为中垂弯曲。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE在保证强度的前提下尽可能减轻船舶自重，外板厚度根据需要沿船长方向会发生变化。一般说，在船中部0.4L（L为船长）区域内外板厚度最大，离首尾端0.075L区域内板较薄，在二者之间的过渡区域板厚由中部逐渐向两端减薄过渡。为了保证船舶进坞和搁浅时的局部强度，以及考虑锈蚀、磨损等因素，平板龙骨的宽度和厚度从首至尾应保持不变。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE2.横向强度随着水深的增加，水对船舶的压力的压强也逐渐增大，所以船舶下部的横向强度要求更高一些。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船舶停靠在码头、与其他船舶靠近时经常会发生碰撞，为了保证船舶的结构安全，船舶的水线以上的舷侧部分的结构强度也有较高的要求。船舶外板在靠近船底的位置要求厚度要大一些，沿肋骨围长方向逐渐向上延伸外板的厚度可以逐渐减小，但在舷侧顶列板处在上端，易于受到局部的冲击，从总纵强度角度考虑此处所受到的总纵弯矩也是很大的，所以此处的外板须加厚。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE3.局部强度船舶的锚穴处、系缆桩与甲板的连接处等等，这些位置有很强大的外力或应力，为了保证强度，一般都要对其进行局部强度的加强。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE第三节船体骨架形式1.船体板架结构骨架形式船体板架中，骨材一般沿着船长和船宽方向布置，形成纵横交错的方格，沿某一方向布置数量多的一组骨材，在结构术语中成为主向梁，而与之垂直的另一个方向上的骨材成为交叉构件。一般情况下，交叉构件的尺寸都要比主向梁的尺寸大，所以也称主向梁为次要构件，交叉构件为主要构件。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船体板架结构骨架形式横骨架式板架结构：主向梁沿船宽方向布置，由主向梁和交叉构件所形成的方格的短边沿船长方向分布，这种骨架形式横向骨架密集而尺寸较小，纵向构件排列的间距大，尺寸也大。纵骨架式板架结构；主向梁沿船长方向布置，由主向梁和交叉构件所形成的方格的长边沿船长方向分布，这种骨架形式纵向骨架密集而尺寸较小，横向构件排列的间距大，尺寸也大。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船舶结构形式2.船舶结构形式纵、横式板架结构是指船上局部的板架结构形式。整个船体由若干板架结构组成，根据板架结构在船上的布置情况，船舶的结构形式可以分为三种：（1）横骨架式船舶船体结构全部由横骨架式板架结构组成，横骨架式结构简单，建造容易，横向强度和局部强度好，又因其肋骨和横梁尺寸较小，故舱容利用率较高且便于装卸。这种结构在每个肋位上都设置横向构件，横骨架式结构施工方便，一般应用于对横向强度要求较高而对总纵强度要求不高的沿海中小型船舶和内河船舶。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船舶结构形式（2）纵骨架式船舶船体结构全部由纵骨架式板架结构组成，具有较好的纵向强度，一般应用于对总纵强度要求较高的大型海洋船舶，目前有些内河船舶也才采用这种骨架形式。但是由于纵向构件的增多大大的提高了船舶的总纵强度，因此可以选用较薄的板材，使船舶自重减轻，但施工建造比较复杂，同时由于横向构件尺寸的加大使货舱舱容得不到充分利用而影响载货量，且装卸不便。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船舶结构形式（3）混合骨架式船舶纵横混合骨架船体结构是指在主船体中的一部分结构采用纵骨架式而另一部分结构则采用横骨架式。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，而下甲板、舷侧及在受总纵弯矩较小，建造施工不便和波浪冲击力较大的首、尾部位则采用横骨架式。混合骨架式综合了上述两种骨架形式的优点，因此，既保证了总纵强度，又有较好的横向强度。同时，这种骨架形式也减轻了结构质量，简化施工工艺，并充分利用了舱容和方便装卸。但在纵横构件交叉处结构的连续性较差，在连接节点处容易产生较大的应力集中。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE外板和甲板板一、船体外板外板保证船体水密，使船舶具有漂浮及运载能力，它与船体骨架一起共同保证船体的强度和刚度。船体外板由许多钢板拼合焊接而成，钢板长边通常沿船长方向布置，形成船长方向的一列板，称为列板。二、甲板板为了充分利用船体内部空间，用甲板（或平台）将船体上下部分进行分隔。甲板板由许多钢板拼合焊接而成，钢板的长边通常沿船长方向布置。在所有列边中，沿甲板外援与舷侧临接的一列板称为甲板边板。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE外板和甲板板船舶航行过程，为了减少甲板上浪，总是将船舶首尾部分的主甲板做到比中部的主甲板高一些，这样形成一个两端上翘的曲面形状。上甲板边线沿纵向向首尾端省高的曲线称为舷弧。如果发生了甲板上浪，为了保证将甲板上的积水迅速排出，上甲板沿横向做成中间高、两边低的“鱼脊”形。上甲板沿横向这种中间高，两边低的拱形称为“粱拱”。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE船底结构一.单层底结构1.横骨架式的单层底结构主要由肋板、中内龙骨和旁内龙骨组成，主要适用于拖船、渔船、老式油船和一些小型的内河船舶。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE横骨架式的单层底中内龙骨是一个纵向连续构件，仅在横舱壁处间断。中内龙骨在横舱壁处需进行特殊处理：①在靠近舱壁的那个肋距内，将中内龙骨腹板的高度增大至原来高度的1.5倍，并牢固地与横舱壁焊接。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE横骨架式的单层底②中内龙骨腹板高度保持不变，在横舱壁两侧加设两块连接肘板。肘板的高度、宽度都等于中内龙骨的高度。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE横骨架式的单层底③将中内龙骨的面板在一个肋距内逐渐放宽，形成水平肋板，水平肋板在与横舱壁连接处的宽度至少为原来面板宽度的两倍。2020/2/3SCHOOLOFNAVALARCHITECTURE纵骨架式单层底2.纵骨架式单层底结构主要由内龙骨、船底纵骨、肋板