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第二章 船体结构与船舶管系 第一节 船体结构 第二节 船舶管系 第一节 船体结构 一、概述 1.概念 1)主要构件：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。 2.船体结构的作用 船舶由主船体、上层建筑和许多其他各种设备所组成。 主船体是指上甲板以下包括船底、舷侧、甲板、舱壁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，即由钢板、各种型钢、铸件和锻件等组成。 1)作用在船体上的力：无论是航行、停泊，还是在坞内，船舶都会不可避免地受到各种力的作用，归纳起来主要有：重力、浮力、货物的负载、水压力、波浪冲击力、扭力(如斜浪航行、货载对纵中线左右不对称等)、冰块挤压力、水阻力、推力和机械震动力及坞墩反力等外力的作用，这些力的最终效果就是使船舶产生总纵弯曲、扭转、横向及局部变形。 ①总纵弯曲力矩：指作用于船体并使其沿船长方向发生弯曲的力矩。由静水总纵弯矩与波浪总纵弯矩两部分叠加而成。 静水总纵弯矩：当船舶正浮于静水面上时，从表面上看，重力与浮力大小相等并处于平衡状态，但事实上组成船体各分段的重力与浮力的最终平衡值通常是不相等的。这种重力与浮力沿船长方向的不均匀分布，在产生剪切应力的同时，也产生了总纵弯曲力矩，使船体发生总纵弯曲。弯矩的最大值在船中附近，向首尾端逐渐减小。 波浪总纵弯矩：同样使重力与浮力沿船长方向分布不均匀而产生总纵弯矩。且当波长与船长相等或接近时，该弯矩最为显著，对船体结构的威胁也最大。 对尾机型船而言：空载时中拱，满载时中垂。船舶所受的最大剪切应力位于距首尾两端约1/4船长处。 ②扭转力矩：发生在斜浪航行、货载对纵中线左右不对称时。 ③横向作用力：水的侧压力、横浪引起的横摇→肋骨歪斜。 ④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。 2)作用：船体结构必须具有承受和抵抗各种变形的能力，即在保证船体总纵强度、扭转强度、横向强度和局部强度及坐坞强度的基础上，保持船舶的形状空间，保证船舶的水密，安装各种船舶设备和生活设施，载运旅客和货物。 3.对船体结构的设计与建造要求 1)具有足够的强度、刚度和稳定性，保持可靠的水密性，并能满足营运上的要求； 2)构件本身应有良好的连续性，避免应力集中，同时应能保证安装在其上的机械设备具有良好的工作性能； 3)应有合理的施工工艺，以提高劳动生产率，减轻劳动强度，缩短船台建造周期，降低成本； 4)充分考虑整个船体的美观和今后维修保养的方便性。 二、船体结构的形式、外板编号与总布置图 1.船体结构的形式：按骨架排列形式的不同，船体结构有横骨架式、纵骨架式和纵横混合骨架式三种结构形式。 1)横骨架式：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、横向强度和局部强度好，舱容利用率较高且便于装卸，横向刚性比纵向刚性大。总纵强度主要由外板、内底板、甲板板及纵向构件保证，较长的船则需加厚钢板来保证总纵强度，因此增加了船舶的自重。主要用于对总纵强度要求不高的沿海中小型船和内河船。 2)纵骨架式：是指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，但施工建造比较复杂，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(舱容利用率低，载货量相对减少)，且装卸不便。该结构常见于大型油船和矿砂船。 3)纵横混合骨架式：主船体中的一部分结构采用纵骨架式另一部分结构采用横骨架式。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，下甲板、舷侧及受总纵弯矩较小，施工不便和波浪冲击力较大的首、尾部采用横骨架式结构。左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。 混合骨架式综合了纵、横二种骨架形式的优点，既保证了总纵强度，又有较好的横向强度，同时也减轻了结构重量，简化施工工艺，充分利用了舱容和方便装卸。但在纵横构件交界处结构的连续性较差，在连接节处易产生较大的应力集中。 该骨架结构型式主要应用于大中型散装货船。 2.外板编号 1)船壳外板的名称：船壳外板(由船底、舷侧及舭部构成)由许多块钢板焊接成，钢板的长边沿船长方向布置。长边与长边相接叫边接，焊缝称边接缝，短边与短边相接叫端接，焊缝称端接缝。钢板逐块端接而成的连续长条板称为列板。位于船底平坦部分的各列板称为船底板，位于船体纵中线的一列船底板称为平板龙骨。由船底过渡到舷侧的转圆部分称为舭部，该处的列板称为舭列板。舭列板以上的列板称为舷侧列板，其中与上甲板