第一篇第二章船体结构的一般知识

2-1第二章船体结构的一般知识第一节船体受力与船体强度第二节船体结构用钢材及连接方式第三节船体结构的形式2-2学习目标1.能简单叙述船体受力和船体强度概念2.能简单叙述船体结构用钢材及连接方式3.能正确描述船体结构基本组成及船体结构形式4.能分析船体纵总弯曲产生原因及受力大的部位5.能根据船体结构受力情况,确定船体结构形式2-3第一节船体受力与船体强度一.作用在船体上的力二.船体强度概念2-4一、船体总纵弯曲船体的总纵弯曲是指作用于船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等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迭加而成。2-5重力和浮力船舶重力P的方向向下，船舶浮力D的方向向上。船舶重力和船舶浮力在静水中处于平衡状态，即：①重力与浮力的大小相等而方向相反②重心和浮心在同一条铅垂线上2-6１）船体静水总纵弯曲2-7中垂和中拱在船体的某一段，重力和浮力在静水中并不相等。船体中部向上弯曲时称为中拱，船体中部向下弯曲时称为中垂。2-82）船体波浪总纵弯曲当波峰在船体中部时会发生弯曲中拱弯曲，当波凤在船谷中部时会发生弯曲中垂。船体总纵弯曲的特点是：在同一横剖面中，离中和轴越远其受力越大，即上甲板和船底比下甲板和舷侧外板为大；舷侧外板中靠近上甲板和船底的列板比其它列板受力大。在船长方向，船中部区域受力大。2-9弯曲正应力在船梁上的分布2-102、作用在船体上的横向载荷水压力、货物横向载荷2-113、其他局部受力情况１、机器和螺旋桨运转的震动力２、波浪对船首的砰击力３、液体晃动的载荷４、进坞或搁浅的船底受力５、船体运动的惯性力会引起肋骨的变形：弯曲、歪斜、扭曲。2-12二.船体强度概念1、船体的总纵强度船体结构抵抗纵向弯曲不使整体结构遭受破坏或不允许的变形地能力称为总纵强度。2、船体的横向强度横向强度是指横向构件（如肋骨框架和横舱壁）抵抗横向载荷能力。3、船体的局部强度局部强度是指个别构件对局部载荷的抵抗能力。2-13第二节船体结构用钢材及连接方式一、船体结构用钢材二、船体构件的连接方法2-14一、船体结构用钢材《钢质海船入级与建造规范》对船体结构用钢材和类型都有详细规定。1、钢材的等级(1)一般强度船体结构钢，又称碳素钢。有A、B、D、E四个等级。(2)高强度船体结构钢，又称船用低合金钢。对厚度不超过100mm的钢板和宽扁钢分为：有六个等级:A32,D32,E32,A36,D36,E36对厚度不超过50mm的钢板和宽扁钢及型钢分为：有六个等级:A40,D40,E40,F32,F36,F4032、36、40为最小屈服应力值大于314、353、393Ｎ/mm22-15船体结构材料级别构件名称材料级别在中部0.4L区域内在中部0.4L~0.6L区域内在中部0.6L区域外L25m与强力甲板连接的舷顶列板ⅤⅢⅡ强力甲板边板舷顶列板或圆弧形成舷板L=25m与强力甲板连接的舷顶列板ⅣⅢⅡ强力甲板边板舷顶列板或圆弧形成舷板舭列板强力甲板集装箱船抗扭箱结构船底板（包括龙骨板）强力甲板上方的纵向连接构件纵舱壁的上列板顶边壁的上列板ⅢⅠⅠ除上述以外的露天甲板列板舷侧外板纵舱壁的下列板ⅡⅠⅠ挂舵臂的外包板－_Ⅲ舵柱挂舵臂的内衬板舵尾轴架__Ⅱ2-16船体构件应选用的钢板t≤1515t≤2020t≤2525t≤3030t≤3535t≤4040t≤50t50一般强度结构钢ⅠAAAAAABBⅡAAAABBDDⅢAABDDDEEⅣABDEEEEEⅤDEEEEEEE高强度结构钢ⅠA32A36A32A36A32A36A32A36A32A36A32A36A32A36A32A36ⅡA32A36A32A36A32A36A32A36A32A36A32A36D32D36D32D36ⅢA32A36A32A36A32A36D32D36D32D36D32D36E32E36E32E36ⅣA32A36A32A36D32D36D32D36E32E36E32E36E32E36E32E36ⅤD32D36D32D36E32E36E32E36E32E36E32E36E32E36E32E362-17冷藏舱内船体用钢和钢级钢种一般强度结构钢高强度结构钢钢板最低温度0~-10℃-10~-25℃-25~-40℃0~-10℃-10~-25℃-25~-40℃t≤12.5mmBDEA32A36D32D36E32E3612.5t≤25.5mmDE特殊考虑D32D36E32E36特殊考虑t25.5mmE特殊考虑特殊考虑E32E36特殊考虑特殊考虑2-18船体结构用钢材2、钢材的类型(1)钢板、型钢及组合型材钢板厚度：6~40mm,宽度：1200~3000mm,长度：6000~14000mm.(2)铸钢与锻钢2-19型钢2-20型钢2-21组合型材——Ｔ型材1.由面板和腹板焊接而成。2.由工厂按图纸要求加工、装配、焊接。3.一般用于强力构件。2-22符号和表达钢板扁钢宽度ⅹ厚度等边角钢边长ⅹ边长ⅹ厚度不等边角钢长边ⅹ短边ⅹ厚度工字钢高度ⅹ边宽ⅹ厚度槽钢高度ⅹ边宽ⅹ厚度球扁钢高度ⅹ球边宽ⅹ厚度钢管外径ⅹ厚度Ｔ型材长度宽度厚度厚度腹板高度腹板厚度面板宽度面板厚度2-23二、船体构件的连接方法基本方法为焊接。板的连接方法方法有：对接、搭接、角接、复板连接。构件的连接方法还有：T型连接和肘板连接。焊接材料级别船体结构钢级1231Y2Y3YAA、B、DA、B、D、EA32、A36A32、A36、D32、D36A32、A36、D32、D36、E32、E362-24船体构件的连接方式对接时若厚度差大于或等于4mm时，应将厚板边缘削斜。厚板对接时要开坡口，有Ｖ、Ｕ、Ｘ、Ｋ型。2-25第三节船体结构的形式一、船体结构概况二.板架结构的骨架形式三.船体结构的形式2-26一、船体结构概况2-271、船体的基本组成船体可大致分为主船体和上层建筑。主船体部分有：船首、船中、船尾。上层建筑部分有：首楼、桥楼、尾楼和甲板室。2-28主船体是由船壳(船底及船侧)和上甲板围成的具有特定形状的空心体，是保证船舶具有所需浮力，航海性能和船体强度的关键部分，一般用于布置动力装置、装载货物、储存燃油和淡水，以及布置其他各种舱室。在空心结构内部，为保障船体强度、提高船舶的抗沉性和布置各种舱室，通常设置若干强固的水密横舱壁或纵舱壁，并根据需要加设中间甲板（平台板），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。安装在船宽方向的舱壁称为横舱壁，首、尾端的横舱壁称为首尖舱壁和尾尖舱壁。沿船长方向的舱壁称为纵舱壁。为了加强首、尾端，在首端安有首柱，在尾端安有尾柱。2-292-302-312、组成船体的板架板架结构——船体中由交叉布置的骨材（或板材）和覆盖在其上的板构成的一种典型平面结构。板架结构的四周都受到相邻板架的支持。常见的有甲板板架、舷部板架、船底板架以及横舱壁、纵舱壁、平台板等。2-32船体结构中的板架2-33二.板架结构的骨架形式1、纵骨架式数目多而间距小的骨材沿船长方向布置。纵向构件布置较密。2、横骨架式数目多而间距小的骨材沿船宽方向布置。横向构件布置较密。3、混合骨架式横向构件与纵向构件布置疏密程度相差不大。2-34结构初步要求1、主要构件的布置，应确保结构的有效连续性。避免剖面或高度的突然变化。构件两侧对接时，应在一条直线上。主要构件构成连续性支撑，尽量构成完整的环形框架。环形框架结合处应做成足够半径的圆角，一般圆角半径应不小于邻接构件的腹板高度。２、主要构件应设置防倾肘板。防倾肘板厚度应与主要构件相同，应伸至主要构件面板或折边并焊接。３、所有结构应避免应力集中。４、构件与板材直接连接应避免硬点。2-35三.船体结构的形式1、单一横骨架式船体结构对纵总强度要求不高的小船和内河船。2、单一纵骨架式船体结构对纵总强度要求较高的军舰、大型油船和大型远洋货船。3、混合骨架式船体结构上甲板和船底采用纵骨架式板架结构，而舷侧和下层甲板采用横骨架式板架结构。用于杂货船、散货船等大中型船。2-36横骨架式船体结构2-37纵骨架式船体结构2-38混合骨架式船体结构2-39船体结构的设计和建造要求１、具有足够的强度、刚度和稳定性，保证可靠水密性及营运要求。２、构件本身有良好的连续性，避免应力集中，使设备能良好工作。３、有合理的施工工艺，提高劳动生产率，降低成本。４、充分考虑船体美观和维修方便。