船舶结构、设备及制图.pdf

船舶的结构、设备及制图 第一章 船体结构 第一节 船体结构的一般知识 与船体受力情况有很大关系，研究船体受力的目的就是使所设计的 船 力的作用下，能具有足够的强度和刚性，达到最小的重量，降低建 造成本和提高船舶营运的经济性。本章以船体受力及强度为出发点，介绍船体结构形式 和几种典型横剖面结构。 一、船体受力与船体强度 （一）作用在船体上的力 船舶从建造、下水、停泊、航行及进坞修理等全部过程中，受到各种外力的作用， 这些外力常常会使船体结构产生变形或损坏。船体受力主要有总纵弯曲力、横向载荷和 其他局部力。 ! 船体的总纵弯曲 船体的总纵弯曲 （ ）是指作用在船体上的重力、浮力、波浪水 #$%’()*’%+# ,-%*’% 动力和惯性力等而引起的船体绕水平横轴的弯曲。它由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两 部分叠加而成。 （）船体静水总纵弯曲 ! 船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。重力 的方向向下， . 浮力 的方向向上。重力和浮力在静水中处于平衡状态，即重力和浮力大小相等方向 / 相反，作用在同一铅垂线上，如图0 1 ! 1 !+）所示。 但对于船体的某一段，重力和浮力的大小并不相等，如图0 1 ! 1 !, ）所示。重力 大的一段有下移的趋势，浮力大的一段有上移的趋势。由于船体是一整体结构，各段不 可能发生上下移动，在船体结构内必然有内力产生，使船体发生弯曲。当船体中部向上 弯曲时，称为中拱弯曲 （ ）；当船体中部向下弯曲时，称为中垂弯曲 （ ）。 !##$%# ’##$%# 船体弯曲时，在船体内产生弯曲力矩，弯矩的最大值在船体的中部，向首尾部逐渐减 小，如图( ) * ) *+）所示。由于船舶装载情况及船体浸水部分形状总是变化，因而船 体各段重力和浮力的不平衡也总是存在。 图( ) * ) * 船体静水总纵弯曲 ）船体在静水中力的平衡； ）船体变形趋势； ）弯矩曲线 ’ , + （）船体波浪总纵弯曲 ( 在波浪状况下，船体内产生的总纵弯矩会比静水中大。当波长与船长相等或接近 时，船体的弯曲最严重。当波峰在船中时，会使船体发生中拱弯曲，此时船体的甲板受 拉伸，底部受压缩；当波谷在船中时，会使船体发生中垂弯曲，此时船体的甲板受压 缩，底部受拉伸，如图( ) * ) ( 所示。 ( - 作用在船体上的横向载荷 船体在静水或波浪中，它的各部分结构还受到局部的水压力和货物等横向载荷，会 产生局部弯曲。如图( ) * ) . 所示为作用在船体上的横向载荷。 . - 其他局部受力情况 作用在船体上的其他力有：船体上机器和螺旋桨运转时的振动力，船首端的波浪砰 击和水面漂浮物的撞击等局部的外力，油船的油货舱内液体的晃动载荷，以及船舶进坞 或搁浅时受到船底下墩木或河床的反力作用等。 此外，船舶在波浪状态下航行，由于升降、俯仰和摇摆等运动而产生惯性力，这对 船体结构会产生不利的影响，例如船舶横摇时会引起肋骨的歪斜和船体的扭曲， 图! # ! 中拱弯曲和中垂弯曲 ）中拱弯曲； ）中垂弯曲 $ % 图! # 船体的横向载荷 如图! # ’ 所示。 图! # ’ 肋骨的歪斜和船体的扭曲