船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物第一第二章

船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物構(gòu)造課程性質(zhì)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課授課時間第四學(xué)期理論學(xué)時共24學(xué)時實踐學(xué)時共24學(xué)時考試類型閉卷考試,HarbinEngineeringUniversity,前言海洋蘊藏著豐富的海洋生物、石油、天然氣及礦產(chǎn)資源。21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，目前，世界各國，尤其是發(fā)達國家已將海運、海防、海洋開發(fā)研究列為人類科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。我校也將“三海一核”作為學(xué)校的辦學(xué)特色。為適應(yīng)這種社會需要，船舶與海洋工程專業(yè)的研究范圍，已經(jīng)不限于一般的船舶，而擴展到海洋工程所涉及到的其它部分，如各種工程船舶、海洋石油平臺、海洋潛器等。在我國，已有越來越多工程技術(shù)人員在從事上述海洋工程的設(shè)計研究工作。,HarbinEngineeringUniversity,第一章緒論,HarbinEngineeringUniversity,從工程技術(shù)角度，海洋工程主要分為兩大部分1資源開發(fā)技術(shù)（5種）深海礦物勘探、開采、儲運技術(shù)；海底石油、天然氣鉆探、開采、儲運技術(shù)；海水資源與能源利用（淡化、提煉、潮汐、波力、溫差等）技術(shù)；海洋生物養(yǎng)殖、捕撈技術(shù)；海底地形地貌的研究等。,HarbinEngineeringUniversity,2裝備設(shè)施技術(shù)（3種）海洋探測裝備（海洋各種科學(xué)數(shù)據(jù)的采集、結(jié)果分析，各種海況下的救助、潛水）技術(shù)；海洋建設(shè)（港口、海洋平臺、海岸及海底建筑）技術(shù)；海洋運載器工程設(shè)備（水面各種船舶、半潛平臺、潛水潛器、水下工作站、水下采油裝置、水下軍用設(shè)施等)技術(shù)等。,按廣義的海洋工程概念，本課程的內(nèi)容應(yīng)是海洋工程裝備設(shè)施技術(shù)范疇。在這個范疇中，目前應(yīng)用范圍較廣、發(fā)展較快、技術(shù)較成熟的是海洋建筑技術(shù)與海洋運載器技術(shù)。本課程重點介紹上述兩種技術(shù)中的海洋固定平臺、海洋水面船舶、海洋半潛平臺、海洋坐底平臺、海洋潛器的結(jié)構(gòu)。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,實際上，廣義的海洋工程應(yīng)該包括整個船舶工程和海洋工程。既使將船舶工程與海洋工程分為兩個學(xué)科，其所研究的內(nèi)容、范圍也是很難嚴(yán)格區(qū)別，很難彼此獨立的；而且作為結(jié)構(gòu)研究，人們更難將其嚴(yán)格區(qū)分。例如：人們可以將一個運輸船舶改裝為一個石油鉆井船；一個用于軍事目的如偵察、救生潛器與用于深?？碧降臐撈鲝慕Y(jié)構(gòu)上更不會有太大的區(qū)別。因此,本課程名稱為：船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物構(gòu)造課程性質(zhì)為：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課是船舶工程結(jié)構(gòu)物構(gòu)造與海洋工程結(jié)構(gòu)物構(gòu)造的綜合是船舶與海洋工程專業(yè)的必修課由于海洋工程中的船舶和潛器等的一般情況在大一的船舶概論中都已講述，本章就不詳細介紹，本章主要介紹海洋平臺的種類。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,1.1海洋平臺的種類1）移動式平臺(坐底式平臺（6種）自升式平臺鉆井船半潛式平臺張力腿式平臺牽索塔式平臺)2）固定式平臺(混凝土重力式平臺（2種）鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺）,1.1.1移動式平臺移動式平臺是一種裝備有鉆井設(shè)備，并能從一個井位移到另一個井位的平臺，它可用于海上石油的鉆探和生產(chǎn)。1.坐底式平臺坐底式平臺又叫鉆駁或插樁鉆駁，適用于河流和海灣等30m以下的淺水域。不但作業(yè)水深有限，而且也受到海底基礎(chǔ)(平坦及堅實程度)的制約。所以這種平臺發(fā)展緩慢。,HarbinEngineeringUniversity,然而我國渤海沿岸的勝利油田、大港油田和遼河油田等向海中延伸的淺海海域，潮差大而海底坡度小，對于開發(fā)這類淺海區(qū)域的石油資源，坐底式平臺仍有較大的發(fā)展前途。圖1-1為我國自行設(shè)計建造的“勝利1號”坐底式鉆井平臺。,HarbinEngineeringUniversity,“勝利1號”坐底式鉆井平臺。,80年代初，人們開始注意北極海域的石油開發(fā)，設(shè)計、建造極區(qū)坐底式平臺也引起海洋工程界的興趣。目前已有幾座坐底式平臺用于極區(qū)，圖1-2即是其中一種，它可加壓載坐于海底，然后在平臺中央填砂石以防止平臺滑移，完成鉆井后可排出壓載起浮，并移至另一井位。,HarbinEngineeringUniversity,圖12極區(qū)坐底式平臺,圖1-3為三角形坐底式平臺，平臺由三個粗立柱與多個細圓柱組成，每個大立柱下部有一個矩形箱體。,HarbinEngineeringUniversity,圖13三角形坐底式平臺,圖1-4為單立柱坐底式平臺，平臺下部由兩根水平布置粗圓柱及一些細圓柱組成一個水平框架，使平臺穩(wěn)穩(wěn)地坐于海底。,HarbinEngineeringUniversity,圖l4為單立柱坐底式平臺,2自升式平臺又稱甲板升降式或樁腿式平臺，見圖1-5、圖1-6。優(yōu)點主要是所需鋼材少、造價低，在各種海況下都能平穩(wěn)地進行鉆井作業(yè)；缺點是樁腿長度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深約在120m左右。超過此水深，樁腿重量增加很快，同時拖航時樁腿升得很高，對平臺穩(wěn)性和樁腿強度都不利，見圖1-5為殼體式樁腿自升式平臺。,HarbinEngineeringUniversity,圖1-6為桁架式樁腿自升式平臺。,HarbinEngineeringUniversity,3鉆井船鉆井船是浮船式鉆井平臺，它通常是在機動船或駁船上布置鉆井設(shè)備。平臺是靠錨泊或動力定位系統(tǒng)定位。按其推進能力，分為自航式、非自航式；按船型分，有端部鉆井、舷側(cè)鉆井、船中鉆井和雙體船鉆井；按定位分，有一般錨泊式、中央轉(zhuǎn)盤錨泊式和動力定位式。浮船式鉆井裝置船身浮于海面，易受波浪影響，但是它可以用現(xiàn)有的船只進行改裝，因而能以最快的速度投入使用。圖17為一鉆井船。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖1-7鉆井船,4半潛式平臺隨著海洋石油開發(fā)的發(fā)展，作業(yè)海域已延伸到更深的海域，在深海中使用受水深限制的自升式和坐底式平臺，難以完成鉆井作業(yè)，而鉆井船由于在開闊的海域搖擺大，故作業(yè)率很低。所以搖擺性能好，在相當(dāng)深的海域能進行鉆井作業(yè)的半潛式平臺就應(yīng)運而生。半潛式平臺可采用錨泊定位和動力定位，錨泊定位的半潛式平臺一般適用于200m一500m水深的海域內(nèi)作業(yè)。,HarbinEngineeringUniversity,半潛式和坐底式鉆井裝置統(tǒng)稱為支柱穩(wěn)定式鉆井裝置。坐沉在海底的稱為坐底式(或可沉式)，浮在水中的為半潛式。半潛式平臺有三角形、矩形、五角形和“V”字形之分。圖1-8至圖1-12所示為半潛式平臺的幾種形式。,HarbinEngineeringUniversity,圖1-8,圖1-10,圖1-11,圖1-9,圖18至圖112所示為半潛式平臺的幾種形式,圖1-12“V”字形半潛式平臺,HarbinEngineeringUniversity,由于它具有小的水線面面積，使整個平臺在波浪中的運動響應(yīng)較小，因而它具有出色的深海鉆井的工作性能，一般在作業(yè)海況下其升沉不大于(1m1.5m)，水平位移不大于水深的5%6%，平臺的縱橫傾角不大于(23)。這種性能對漂浮于水面的鉆井平臺具有十分重要的意義.,HarbinEngineeringUniversity,5牽索塔式平臺牽索塔式平臺得名于它支撐平臺的結(jié)構(gòu)如一桁架式的塔，該塔用對稱布置的纜索將塔保持正浮狀態(tài)。在平臺上可進行通常的鉆井與生產(chǎn)作業(yè)。原油一般是通過管線運輸，在深水中可用近海裝油設(shè)施進行輸送。,圖113為牽索塔式平臺。牽索塔式平臺比導(dǎo)管架平臺、重力式平臺更適合于深水海域作業(yè)，它的應(yīng)用范圍在200m650m,HarbinEngineeringUniversity,圖1-13牽索塔式平臺,牽索塔式平臺在波浪載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)數(shù)值分析指出，其樁基處的彎矩比塔的其它部分要小得多，整個系統(tǒng)上的水平力也主要由系纜系統(tǒng)承受。從其恢復(fù)力與塔的偏離平衡位置的關(guān)系曲線可以看出，當(dāng)塔的偏離增大到一定程度時，系在牽索上原來固定在纜索上而沉于海底的重塊被提起離開海底，從而使索內(nèi)的張力增加變得緩慢，亦即比重塊未被提起時吸收更多的能量。這樣在遇到大幅值長周期的風(fēng)暴波時，系統(tǒng)變軟，更大的順應(yīng)性出現(xiàn)。,6.張力腿式平臺張力腿式平臺是利用繃緊狀態(tài)下的錨索產(chǎn)生的拉力與平臺的剩余浮力相平衡的鉆井平臺或生產(chǎn)平臺，如圖114所示。張力腿式平臺也是采用錨泊定位的。張力腿式平臺自1954年提出設(shè)想以來，迄今已有近60年的歷史。,HarbinEngineeringUniversity,圖1-14張力腿式平臺,作用于張力腿式平臺上的各種力并不是穩(wěn)定不變的。在重力方面會因載荷與壓載水的改變而變化；浮力方面會因波浪峰谷的變化而增減；擾動力方面因風(fēng)浪的擾動會在垂向與水平方向產(chǎn)生周期變化。所以張力腿的設(shè)計，必須周密考慮不同的載荷與海況。對于平臺的水下構(gòu)件，不論垂向或水平的，都會因波浪的波峰與波谷的作用而產(chǎn)生影響。因此如何選取水下構(gòu)件的形狀與尺度，使波浪擾動力的作用為最小，減小平臺在波浪中的運動以及錨索上的周期性載荷，是張力腿式平臺的研究課題之一。,一般張力腿式平臺的重心高、浮心低，非錨泊情況時要求初穩(wěn)性高為正值，為此要求穩(wěn)心半徑大或水線面的慣性矩大，這樣在平臺發(fā)生嚴(yán)重事故時，仍能正浮于水面。要求達到此目的，就要把立柱設(shè)計得較粗，這樣必然會使平臺在波浪中的運動響應(yīng)較大。也有一種把立柱設(shè)計得很細，雖然初穩(wěn)性高可能出現(xiàn)負值，但在錨索拉力的作用下也是穩(wěn)定的。這種平臺在波浪中的運動響應(yīng)較小，造價也可能低些，不過安全性差些。,1.1.2固定式平臺固定式平臺一般是平臺固定一處不能整體移動。1.混凝土重力式平臺這種平臺的重量可達數(shù)十萬噸，正是依靠自身的巨大重量，平臺直接置于海底?，F(xiàn)在已有大約20座混凝土重力式平臺用于北海，如圖115(a)。2鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺通過打樁的方法固定于海底，它是目前海上油田使用最廣泛的一種平臺，如圖115(b)。,HarbinEngineeringUniversity,圖1-15（a)混凝土重力式平臺,圖1-15(b)鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺,HarbinEngineeringUniversity,第二章船體（沉墊）結(jié)構(gòu)海洋工程結(jié)構(gòu)物可以分為移動式和固定式兩種，移動式海洋工程結(jié)構(gòu)大都有一個封閉箱體結(jié)構(gòu)，以保證能提供足夠的浮力，漂浮于海面或海中一定深度。這種封閉的箱形殼體結(jié)構(gòu)，實際上是一般船舶的主體結(jié)構(gòu)，也是其它海洋平臺的主要部分，我們稱之為船體或沉墊(平臺中)。本章主要介紹船舶(沉墊）主體結(jié)構(gòu)。,HarbinEngineeringUniversity,2.1船體與沉墊的受力狀態(tài)2.1.1船體與沉墊的兩種主要工作狀態(tài)活動式平臺要經(jīng)過建造、下水、停泊、拖航、作業(yè)及檢修等不同的過程，但在工作期間，船體與沉墊有兩種明顯不同的工作狀態(tài)，即拖航(漂浮)狀態(tài)和作業(yè)狀態(tài)。船體處于漂浮狀態(tài)時，其受力和變形同一般海上駁船并無原則區(qū)別。,HarbinEngineeringUniversity,一、船體與沉墊在漂浮狀態(tài)的受力1船體的總縱強度作用在船體上的重力、浮力、波浪水動力和慣性力等而引起的船體繞水平橫軸的彎曲稱為總縱彎曲，總縱彎曲由靜水總縱彎曲和波浪總縱彎曲兩部分疊加而成。船體抵抗總縱彎曲變形和破壞的能力稱為船體總縱強度。(1)船體在靜水中的總縱彎曲船舶在靜水中受到的外力有船舶及其裝載的重力和水的浮力。重力包括船體本身結(jié)構(gòu)的重量和機器、裝備、燃料、水、供應(yīng)品、船上人員及行李和載貨的重量。,HarbinEngineeringUniversity,重力的方向向下，合力P通過船舶的重心G點。浮力的方向向上，浮力D等于船體排開水的體積V和水的重度乘積，其合力通過浮心B點。重力和浮力在靜水中處于平衡狀態(tài)。設(shè)想將船體沿船長方向分割成若干段，由于重力與浮力沿船長方向分布不一致，故作用在每一段上的重力和浮力并不相等。,如果將段與段之間的約束解除，每一段為了重新取得平衡，必須會產(chǎn)生上下移動趨勢，直到以取得靜力平衡為止，如圖2-1所示。圖2-1船體變形的趨勢,HarbinEngineeringUniversity,事實上船體是一個整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)然不可能發(fā)生如圖2-1所示的那樣變動。不讓它們自由變動，在船體結(jié)構(gòu)內(nèi)部必然有內(nèi)力產(chǎn)生，使船體發(fā)生彎曲(中拱彎曲或中垂彎曲)。船體各段重力與浮力的不平衡總是存在的，因為船上各種重量除了固定的結(jié)構(gòu)和機械設(shè)備外，常隨著裝載的情況而變動，而浮力的大小和分布則是由船體浸水部分的形狀決定的。由于船體外形是光順的，因此浮力曲線是一光順曲線，而重力曲線則是階梯形狀曲線。,HarbinEngineeringUniversity,長度方向上重力與浮力的差值即為作用在船體上的外載荷。船體受到外載荷會發(fā)生彎曲變形，在船體內(nèi)產(chǎn)生彎曲力矩，圖2-2是船長方向的彎矩曲線圖。而對于半潛式平臺的沉墊，受到平臺立柱傳來的集中力作用，其承受的總縱彎矩更大。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-2船體在靜水中的浮力、重力、載荷、位移、剪力和彎矩曲線,(2)船體在波浪中的總縱彎曲在波浪狀況下，船體內(nèi)產(chǎn)生的彎矩會較靜水中為大。一般認(rèn)為波浪長度等于船長時，船體的彎曲最為嚴(yán)重。當(dāng)波峰在船中時，會使船體中部向上彎曲，稱為中拱彎曲(hogging)。當(dāng)波谷在船中時，會使船體中部向下彎曲，稱為中垂彎曲(sagging)。中拱彎曲時，船體的甲板受拉伸，底部受壓縮。中垂彎曲時，船體的甲板受壓縮，底部受拉伸，如圖2-3所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-3船體在波浪中的中拱彎曲與中垂彎曲,2、船體橫向強度在外力作用下船體發(fā)生的變形或破壞不是在船體縱向，而是在船體橫方向。例如，在水壓力與重力作用下，船體發(fā)生橫向彎曲變形，如圖2-4中(a)、(d)所示。在波浪中航行時，由于船體左右兩舷水壓力不對稱作用，使船體的肋骨框架發(fā)生歪斜變形，如圖2-4中(b)所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-4船體橫向彎曲變形,HarbinEngineeringUniversity,船體結(jié)構(gòu)必須具有足夠的能力抵抗這些外力的作用，保持船體橫向的正常形狀，不發(fā)生變形或破壞。船體結(jié)構(gòu)的這種能力稱為船體橫向強度。保證船體橫向強度的結(jié)構(gòu)，主要是橫艙壁，其次是由肋骨、橫梁與肋板組成的橫向框架以及與這些構(gòu)件相連的外板與甲板板等。,實踐表明，對于比較瘦長的水面船舶來說，在正常航行條件下，如果船體的總縱強度有了充分保證，船體橫向強度通常也就有了保證。但是，仍需指出，船體在塢修過程中由于重力與墩木反力作用，加之拆卸部分構(gòu)件對原船體強度有所削弱，此時船體也會產(chǎn)生嚴(yán)重變形或破壞，如圖2-4中（c）所示。因此，通常也要進行塢內(nèi)強度校核性計算。,HarbinEngineeringUniversity,對于短而寬，寬深比值較大(BD比較大)或甲板有大開口的船體來說，橫向強度一般就比較嚴(yán)重了，往往是總縱強度要求有了保證，而橫向強度還不能達到要求，在這種情況下就要側(cè)重考慮橫向強度，據(jù)此來確定船體結(jié)構(gòu)的一系列問題。否則，將因橫向強度不足而產(chǎn)生總體性的橫向變形與破壞。,HarbinEngineeringUniversity,3、船體的扭轉(zhuǎn)強度當(dāng)船體斜向地處于波浪中航行時，船體首、尾部的波浪表面具有不同的傾斜方向，由于重力與浮力的分布不協(xié)調(diào)，再加上波浪的動力影響，船體結(jié)構(gòu)除了總縱彎曲外，還產(chǎn)生整個船體的扭轉(zhuǎn)，如圖2-5所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-5船體扭轉(zhuǎn)變形,當(dāng)首、尾部的重量分別堆集于不同一側(cè)時，也會有扭矩產(chǎn)生，使船體發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形或破壞。船體結(jié)構(gòu)抵抗扭轉(zhuǎn)力矩作用的能力稱為船體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)強度。船體總縱強度與船體扭轉(zhuǎn)強度都屬船體總強度范疇。對一般水面船舶來說，由于其具有較多的橫艙壁及橫向肋骨框架，而且開口較小，因此具有較大的抗扭剛度，所以，由于扭轉(zhuǎn)所引起的剪切應(yīng)力通常比較小，故對船體強度的影響不大。,HarbinEngineeringUniversity,但是，對于寬深比較大而艙壁少的船舶或甲板上有長大開口的船舶來說，扭轉(zhuǎn)強度則是一個比較嚴(yán)重的問題，必須妥善設(shè)計，確保船體結(jié)構(gòu)具有足夠的扭轉(zhuǎn)強度。實踐表明，扭轉(zhuǎn)強度與總縱強度有其密切的內(nèi)在聯(lián)系，當(dāng)船體扭轉(zhuǎn)強度不足而發(fā)生扭曲變形時，有的縱向構(gòu)件(包括板)將扭曲、斷裂、失穩(wěn)，從而也削弱了船體的總縱強度。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,二、船體與沉墊作業(yè)狀態(tài)的受力船體與沉墊作為平臺的主要部分，處于作業(yè)狀態(tài)時，按其受力情況的不同，一般可分為三種類型。第一種是拖航就位后，樁腿插入海底一定深度，將船體升離水面以上一定高度，如插樁自升式平臺的上層平臺，此時船體重量及作用在船體上的各種載荷均通過樁腿傳到海底。,HarbinEngineeringUniversity,第二種是通過充水使下船體潛入水中，平臺下沉到工作吃水深度，用系泊系統(tǒng)定位，如半潛式平臺中的下船體，此時船體受到重力、浮力、風(fēng)力、波浪力、水流力、系泊力等多種載荷，半潛式平臺應(yīng)根據(jù)基本工作狀態(tài)、運動狀態(tài)及較為嚴(yán)重的波浪作用狀態(tài)等不同的工況，確定計算載荷，進行受力分析。,第三種是將船體坐于海底，如坐底式或帶有整體沉墊的自升式平臺的沉墊，沉墊(下船體)除受到本身的重量、浮力及作用于沉墊的波浪力外，還要受到通過支撐結(jié)構(gòu)傳來的集中載荷、力矩以及海底地基的反力等?；顒邮狡脚_的船體與沉墊，無論在拖航或作業(yè)狀態(tài)，除承受由合成的靜載荷、活動載荷所產(chǎn)生的總體彎矩、垂直剪力以及扭矩引起的總應(yīng)力外，還要承受由靜水壓力或其他載荷引起的加強骨材支撐之間的局部彎曲，以及加強骨材之間的板的局部彎曲所引起的局部應(yīng)力。,HarbinEngineeringUniversity,對于支撐在橫向剛性構(gòu)件之間的船體構(gòu)件，例如在肋板之間的船底外板，在漂浮狀態(tài)中，除發(fā)生上述縱向總彎曲變形外，由于水壓力的作用，還會產(chǎn)生局部縱向彎曲變形，所以對這類構(gòu)件，其縱向彎曲變形應(yīng)為總縱彎曲變形與局部彎曲變形之和。在強度計算中，其彎曲應(yīng)力也將由相應(yīng)的彎曲應(yīng)力疊加而成。各種平臺在不同工況下的受力情況，在以后的各章中，將有詳細介紹。,HarbinEngineeringUniversity,2.1.2船體總強度與局部強度上述以船體結(jié)構(gòu)總體受力變形狀態(tài)(縱向彎曲變形、縱向彎曲應(yīng)力)為基礎(chǔ)進行的船體結(jié)構(gòu)強度校核，叫作船體總縱強度校核。船體的總強度是屬于全船性的、總體性的問題。如果船體某一斷面上總強度不足，可能造成甲板或船底斷裂，甚至引起全船的折斷。所以總強度是船體結(jié)構(gòu)設(shè)計首先應(yīng)當(dāng)保證的。,HarbinEngineeringUniversity,除此之外，船體結(jié)構(gòu)還有局部強度問題。局部強度與船體結(jié)構(gòu)總體受力變形狀態(tài)并無直接關(guān)系。由局部強度不足引起的某些船體構(gòu)件的損壞，雖其影響范圍一般不屬于全船性的，但它往往影響平臺的正常作業(yè)，在某些情況下，也會擴及整個平臺(全船)。例如，樁孔孔壁、開孔構(gòu)件孔邊、泥漿泵艙底部板架、機艙底部板架及機動船，如普通船舶、鉆井船等首部要考慮碰撞，尾部推進器產(chǎn)生局部脈動壓力等的局部強度都應(yīng)當(dāng)給予足夠的保證。,HarbinEngineeringUniversity,船體與沉墊的最大應(yīng)力，通常發(fā)生在風(fēng)暴存在(或正常作業(yè))狀態(tài)。雖然船體在拖航漂浮狀態(tài)下，不是船體總強度的設(shè)計控制條件，但它是某些局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計控制條件。,HarbinEngineeringUniversity,2.2船體與沉墊的結(jié)構(gòu)組成船體結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的空間系統(tǒng)，如圖2-6所示。它是由板和骨架(交叉體系)組成的。由鋼板及骨架構(gòu)成的基本構(gòu)件稱為板架。船底、船側(cè)、甲板和艙壁等板架組成整個船體。鋼板上必須設(shè)置骨架，否則要滿足強度和穩(wěn)定性的要求，就得把鋼板的厚度大大增加，這樣不僅板太厚不經(jīng)濟，而且不易制造。因此船體上的板離不開骨架，通過骨架使所有的板架能很好地相互連接、相互支持并傳遞載荷。,HarbinEngineeringUniversity,2.2.1外板一、外板的分布外板指船底部、舭部、舷部外殼板，由許多塊鋼板焊接而成。由于船體沿肋骨圍長的曲率變化較大，鋼板的長邊通常沿船長方向布置，便于加工成型。鋼板橫向的接縫稱為端接縫，縱向的接縫稱為邊接縫。鋼板逐塊端接而成的連續(xù)長板條稱為列板。組成船體外板的各列板的名稱，如圖27所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-7外板組成,HarbinEngineeringUniversity,二、外板的厚度外板上的各塊鋼板因其所在位置的不同，受力也就不同。為了在保證強度的前提下減輕結(jié)構(gòu)重量，外板厚度沿船長方向及肋骨圍長而變化，視其所在位置分別選取不同的厚度。一般說來，在船中0.4L區(qū)域內(nèi)的外板厚度較大，離首尾端0.075L區(qū)域內(nèi)的外板較薄，在兩者之間的過渡區(qū)域，其板厚可由中部逐漸向兩端過渡，如圖2-8所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-8外板厚度沿船長方向變化,三、外板的布置1.外板的邊接縫板的邊接縫與縱向構(gòu)件的角焊縫應(yīng)避免重合或形成過小的交角，否則會影響焊接的質(zhì)量。若縱向構(gòu)件與外板邊接縫的交角小于30時，則應(yīng)調(diào)整接縫改為階梯形，如圖2-9所示。此外，板縫布置與縱向構(gòu)件在很長一段距離中平行時，其間距應(yīng)大于50mm。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-9外板的邊接縫,HarbinEngineeringUniversity,圖2-10外板的并板形式,外板的排列須充分利用鋼板的規(guī)格，盡可能減少鋼板的剪裁，減少焊縫數(shù)量。外板的排列應(yīng)力求整齊美觀，特別是在水線以上部分的舷側(cè)外板，應(yīng)盡可能與甲板邊線平行，并保持相同的寬度伸至船的兩端。當(dāng)肋圍減小時，一般采取把原有的兩列板并成一列板的辦法。并板有雙并板與齒形并板兩種形式，如圖2-10所示。,并板接縫不宜設(shè)在外板的主要列板上或影響美觀的地方。通常使平板龍骨、舭列板和舷頂列板的寬度保持不變，而將水線以下的外板進行并板。2、外板的端接縫各列板的端接縫應(yīng)盡可能布置于同一橫剖面上，這樣有利于減少裝配和焊接的工作量，有利于采用自動焊接，并且容易控制焊接變形。外板的端接縫應(yīng)布置于1/4或3/4肋距處，因為板在該處的局部彎曲應(yīng)力最小，這對端接縫盡量少的承受彎曲變形有利。各列鋼板的長度可根據(jù)具體情況而定。通常在船中部分取長些，而在首尾端則取短些。平臺的沉墊由于沿長度方向曲率變化不大，外板更易于布置。,HarbinEngineeringUniversity,2.2.2甲板板主船體設(shè)一層或幾層全通甲板，自上而下稱為上甲板、第二甲板、第三甲板等。一、甲板板的布置為了簡化工藝，甲板板沿船長方向布置，通常以其邊接縫平行于甲板中線，這樣的布置方式只有甲板邊板的舷側(cè)邊緣須加工成曲線邊，其余的板均可保持直線邊縫，既省加工，又便于焊接，這是現(xiàn)時普遍采用的布置方式。如圖211所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-11甲板板的布置,二、甲板開口處的加強及甲板間斷處的結(jié)構(gòu)1甲板開口處的加強當(dāng)船體總縱彎曲時，在甲板開口的角隅處將產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。由于在中部0.4L區(qū)域以內(nèi)船體承受的總縱彎曲應(yīng)力較大，故必須對一些開口給予加強或補償。甲板上的人孔開口，應(yīng)做成圓形或長軸沿船長方向布置的橢圓形，以緩和應(yīng)力集中的程度。,HarbinEngineeringUniversity,矩形大開口的長邊通常沿船長方向布置。由于大開口的角隅處應(yīng)力集中較嚴(yán)重，故角隅應(yīng)做成圓形、橢圓形或拋物線形。圓形角隅的半徑不得小于開口寬的1/20到1/10，同時在開口角隅處的甲板板要用加厚板或復(fù)板給予加強。加厚板的厚度應(yīng)較甲板板厚增加4mm。常用的加厚板形式如圖212(a)和(b)所示。如果艙口的角隅采用橢圓形或拋物線形，則可不必將角隅處的甲板板加厚，但須符合圖212(c)規(guī)定的要求。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-12艙口角隅處的加強,在有些船舶上，增設(shè)加厚板不僅是為了減少角隅的應(yīng)力集中，而且也作為對甲板剖面積被大開口削弱的補償。在此情況下，沿艙口兩側(cè)可設(shè)置長條形的加厚板，如圖2-13所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-13矩形大開口處的加強,對強力甲板艙口線以外的圓形開口，可采用如圖2-14套環(huán)形式加強開口邊緣，其套環(huán)板的剖面積不小于圖2-14所示的A=0.5rt，式中r為甲板圓形開口半徑，t為甲板板厚度。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-14甲板開口套環(huán)加強,2甲板間斷處的結(jié)構(gòu)上甲板以下的各層甲板若有在機艙、貨艙等處被切斷，這些甲板盡管對保證船體總縱強度的作用不大，但因甲板間斷處的結(jié)構(gòu)連續(xù)性被破壞，在甲板突變的地方可能產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。應(yīng)如圖215所示進行結(jié)構(gòu)加強。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-15平臺甲板末端處的結(jié)構(gòu),2.1.3骨架船體中沿船長方向布置的構(gòu)件稱為縱向構(gòu)件，如縱骨、縱桁等；沿船寬方向布置的構(gòu)件稱為橫向構(gòu)件，如橫梁、肋板等。如果船體結(jié)構(gòu)的某一部分(如船底、舷側(cè)、甲板等)，橫向構(gòu)件布置得密、間距小，而縱向構(gòu)件布置得稀、間距大，則這一部分結(jié)構(gòu)的布置方式稱為橫骨架式，如圖216(a)所示；如果船體結(jié)構(gòu)的某一部分縱向構(gòu)件布置得密，間距小，而橫向構(gòu)件布置得稀、間距大，則這一部分結(jié)構(gòu)的布置方式稱為縱骨架式，如圖216(b)；如果縱橫向構(gòu)件布置的間距接近相等，這種骨架稱為縱橫骨架式，如圖216(c)。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-16船體骨架形式,HarbinEngineeringUniversity,船體骨架結(jié)構(gòu)的布置方式主要應(yīng)根據(jù)船體縱強度和橫強度的要求，使用及施工建造等方面具體情況綜合考慮。以船底板架為例，當(dāng)船底板架上只受水壓力作用時，直接承受水壓力的構(gòu)件是外底板，外底板將水壓力傳給骨架(縱骨、肋板、船底縱桁、龍骨)，然后再傳到骨架的支撐周界(橫艙壁、舷側(cè))上去?？v、橫骨架受力傳遞過程可用圖2-17進行比較。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-17縱橫骨架受力傳遞框圖,2.1.4板架船體各部分的結(jié)構(gòu)除個別構(gòu)件之外，一般均由板材與型材按一定的結(jié)構(gòu)要求組合并堅固連接而成，由這些板材與型材組成的船體各部分的平面結(jié)構(gòu)稱板架結(jié)構(gòu)，如圖218為典型板架結(jié)構(gòu)。各板架結(jié)構(gòu)所在的位置與作用不同，結(jié)構(gòu)各異，組成構(gòu)件的名稱也就各不相同。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-18板架結(jié)構(gòu),一、底部板架結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件外底板(船底板)是船體兩側(cè)舭部之間的船底外板的總部。船底中央的一列板稱平板龍骨；平板龍骨左右兩側(cè)的列板稱龍骨翼板；舭部的列板稱舭列板；其余各列板均稱船底板。內(nèi)底板是內(nèi)底鋪板的總稱。其中，內(nèi)底板左右兩側(cè)與外板相連接的列板稱內(nèi)底邊板；其余各列板均稱內(nèi)底板。如圖219及圖220所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-19單底結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件,HarbinEngineeringUniversity,圖2-20雙底結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件,船底的縱向型材根據(jù)單底船與雙底船的區(qū)分而有不同的名稱。在單底船上，位于船體中央平板龍骨上的縱向大型材稱中內(nèi)龍骨；在中內(nèi)龍骨左右兩側(cè)的縱向大型材稱旁內(nèi)龍骨，如圖219所示。在雙底船上，位于船體中央平板龍骨上的縱向大型材稱中底桁；在中底桁左右兩側(cè)的縱向大型材稱旁底桁，如圖220所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,當(dāng)船底板架結(jié)構(gòu)為縱骨架式時，外底板上的縱向小型材稱船底縱骨；在內(nèi)底板下表面的小型材稱內(nèi)底縱骨。船底的橫向型材總稱為肋板。根據(jù)其作用與結(jié)構(gòu)的不同，可細分為主肋板、框架(組合)肋板、水密(油密)肋板。此外，為減小船舶在航行中的橫搖，在舭板的外表面縱向安置的板狀結(jié)構(gòu)稱舭龍骨。,二、舷側(cè)板架結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件舷側(cè)的橫向型材：肋骨是支持外板與保持船形的橫向骨架的總稱。根據(jù)其結(jié)構(gòu)強度尺寸、所在位置及作用等的不同，可細分為強肋骨、主肋骨、中間肋骨、甲板間肋骨與尖艙肋骨等。舷側(cè)的縱向型材：在舷側(cè)板上縱向安置的尺寸較大的型材稱舷側(cè)縱桁。尺寸較小的型材稱舷縱骨。通常在縱骨架式結(jié)構(gòu)中才有舷縱骨。,HarbinEngineeringUniversity,三、甲板板架結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件如圖219，圖220中所示。甲板是由板與型材組成的板架結(jié)構(gòu)的總稱。甲板左右兩側(cè)與舷頂列板相連接的一列甲板板稱甲板邊板。四、艙壁板架結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件如圖22l所示，艙壁板架由艙壁板及艙壁型材構(gòu)成。艙壁型材：橫艙壁板上垂直或水平安置的小型材稱扶強材；垂直安置的大型材稱豎桁，通常在艙壁中央安置；在艙壁上水平安置的大型材稱水平桁。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-21艙壁構(gòu)件,2.1.5船體(沉墊)中的箱形結(jié)構(gòu)一些箱形主桁(強承載結(jié)構(gòu))可以成為自升式平臺船體的主體構(gòu)架。半潛式平臺等其它平臺的甲板也有采用箱形組合體。從裝載布置上考慮，一般是將平臺或船體大部分裝載重量集中在這些箱形主桁范圍以內(nèi)或盡量靠近箱形主桁。具有四條樁腿的自升式平臺的上層平臺及半潛式平臺的下體(沉墊)一般采用方駁形。平臺結(jié)構(gòu)多采用混合骨架式。一般相鄰兩個樁腿之間用加強的箱形主桁相連，如圖2-22中帶斜線的部分。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,箱形主桁(也稱強承載結(jié)構(gòu))是連接樁腿圍阱的強力結(jié)構(gòu)，是船體的一部分，通常由底部、舷側(cè)、強力甲板及沿主桁長度方向的內(nèi)側(cè)壁或水密艙壁結(jié)構(gòu)所組成。典型方駁形箱形結(jié)構(gòu)橫剖面如圖2-23所示。主要構(gòu)件名稱如下：1底板；2中底桁；3旁底桁；4內(nèi)底邊板；5底縱骨；6內(nèi)底板；7肋板；8內(nèi)底縱骨；9加強筋；10減輕孔；11上甲板；12強橫梁；13橫梁；14甲板縱骨；15甲板縱桁；16支柱；17下甲板；18梁肘板；19艙內(nèi)肋骨；20甲板間肋骨；21強肋骨；22舷側(cè)外板；23舭肘板；24艙口端橫梁；25橫艙壁；26艙口圍板；27肘板；28舷墻；29扶強肘板；30舭龍骨。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-23典型橫剖面圖,除矩形方駁船體外，亦廣泛使用三角形沉墊、五角形、“V”字形等。三樁腿的三角形平臺中剪力和彎矩實際上大部分是沿著三條樁腿連線作用的。因此美國斯堪狄爾公司提出了如圖2-24所示結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該平臺的主桁(強承載構(gòu)件)方向是樁腿的連線方向。一般情況下，主桁長度方向應(yīng)是樁腿連線方向，主桁可以是一個箱形，也可以只有一個垂直艙壁與甲板組成的板桁式或由較強桁架組成桁架式主桁。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-24組件式沉墊結(jié)構(gòu),沉墊結(jié)構(gòu)布置有整體式，也有組件式。圖2-24表示的這種沉墊結(jié)構(gòu)，由幾種類似組件構(gòu)成，同一種組件尺寸和形狀是完全相等的，如圖2-25所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-25組件裝配圖,組件由部件構(gòu)成，它允許盡可能使用相同部件。由于特殊節(jié)點最少，因而大大加快施工進度。組裝工作一般以中心三角形組件為起點，先裝配三條邊上的相同形狀的矩形組件，然后裝配三塊相等的五邊形組件，繼而裝配樁腿圍阱組件和鉆井槽組件。主要組件可根據(jù)船廠的條件，再細分為雙層部件、艙壁和甲板部件等。組件裝配的沉墊仍然是一個整體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是，不僅艙壁剪力分布合理，而且由于底板及甲板加強骨材的布置方向與樁腿連線平行，所以在抵抗平臺彎曲力矩時能充分發(fā)揮作用。,HarbinEngineeringUniversity,2.1.6船體與沉墊基本構(gòu)件設(shè)計一般船體設(shè)計是在長期積累的經(jīng)驗基礎(chǔ)上進行的，已有成熟經(jīng)驗和大量母型結(jié)構(gòu)。但作為活動式平臺的主體結(jié)構(gòu)的船體或沉墊，其結(jié)構(gòu)形式如采用一般像船體那樣的箱型結(jié)構(gòu)，則往往由于尺寸龐大，而帶來建造上的困難；由于保持固定位置的要求，而帶來系泊問題，抗滑問題等。進行平臺與船體結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，首先應(yīng)明確設(shè)計任務(wù)與要求，然后進行船體與平臺結(jié)構(gòu)總布置，選取構(gòu)件，進行強度校核。,HarbinEngineeringUniversity,船體(沉墊)結(jié)構(gòu)設(shè)計是在船體(平臺)的主尺度及總布置基本決定后進行的。因為只有完成上述工作之后，才能提供出船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)及基本數(shù)據(jù)。譬如，在船長L、樁腿數(shù)目及布置給出之后，才便于選取骨架的布置方式。船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是：選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，確定構(gòu)件尺度、材料和合理的連接形式，使船體具有足夠的強度與剛度。船體(沉墊)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求：應(yīng)使船體(沉墊)具有足夠的強度、剛度，良好的技術(shù)經(jīng)濟性能，結(jié)構(gòu)合理，重量輕。力爭增大承受可變載荷，最大限度地滿足使用效能方面的要求。,HarbinEngineeringUniversity,所謂結(jié)構(gòu)合理性，是既保證強度與重量有良好統(tǒng)一性之外，還需保證結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。如果結(jié)構(gòu)不連續(xù)(即存在突變或強力構(gòu)件突然終止)，就會產(chǎn)生應(yīng)力集中(即應(yīng)力在結(jié)構(gòu)不連續(xù)處突然加大到幾倍)，應(yīng)力集中容易引起裂紋以至擴大破壞面。即使在一般情況下不致引起裂紋，但在低溫及材料選得不恰當(dāng)時，可能產(chǎn)生“低溫脆斷”破壞。,HarbinEngineeringUniversity,不能只追求減輕結(jié)構(gòu)重量，而忽視使用要求。如在泵艙內(nèi)設(shè)置較多的支柱，雖然可使結(jié)構(gòu)重量減輕，但卻導(dǎo)致艙容分隔過??；又如在設(shè)計淺海鉆井平臺時，在保證結(jié)構(gòu)強度、剛度的基礎(chǔ)上，力爭減少船體結(jié)構(gòu)重量，主要是為了滿足使用要求，因重量輕吃水小，才能在淺海使用。設(shè)計中要考慮船體與平臺結(jié)構(gòu)的工藝性，例如構(gòu)件尺寸及各種開孔、切口尺寸盡可能統(tǒng)一，以便于施工，雙層底內(nèi)的空間及各種人孔尺寸應(yīng)盡可能大些，以有利于施工和維修。,HarbinEngineeringUniversity,2.2底部結(jié)構(gòu)船體(沉墊)底部結(jié)構(gòu)由底部板與骨架組成。它是整個船體與平臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。有些船體(沉墊)只有一層底部，稱為單底船。有的船體(沉墊)在底部骨架上再鋪設(shè)一層保持緊密的鋼板，形成第二層底部板，稱為雙底船。單底結(jié)構(gòu)只有一層底板，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，大多用于中、小型船的首尾端。,HarbinEngineeringUniversity,雙層底除了底板外，還有一層內(nèi)底板，當(dāng)?shù)撞吭谟|礁或擱淺等意外情況下遭到破損時，雙層底能保證船舶的安全。雙層底艙的空間可裝載燃油、潤滑油和淡水，或用作壓載水艙。除油船外，大多數(shù)海船從首尖艙艙壁到層尖艙艙壁都采用雙層底，小型船舶僅在機艙等局部區(qū)域采用雙層底。,HarbinEngineeringUniversity,2.2.1底部的外力及結(jié)構(gòu)形式一、作用于底部結(jié)構(gòu)的主要外力(1)船體總縱彎曲時底部縱向連續(xù)構(gòu)件(如中底桁、旁底桁、底縱骨及底部板，有內(nèi)底時還包括內(nèi)底板及內(nèi)底縱骨)，將承受比較大的拉伸力或壓縮力。(2)經(jīng)常性橫向載荷：如水壓力、機械設(shè)備等的重力。(3)動力載荷：如機艙區(qū)域及泵艙的底部將受到機器的振動載荷及機械不平衡運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的慣性力等。(4)偶然性載荷：如擱淺、擦底時的碰撞力。上述(1)、(2)兩種外力是底部結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)。,HarbinEngineeringUniversity,二、底部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)底部的骨架形式及底部是否有內(nèi)底兩種情況，底部的結(jié)構(gòu)形式分為四種類型，即單底橫骨架式、單底縱骨架式、雙底橫骨架式與雙底縱骨架式。各種結(jié)構(gòu)形式的組成構(gòu)件及其一般適用范圍，列于表2-1中（P28)。船圖中的各種圖線名稱、形式及其應(yīng)用范圍列于表2-2中（P92)。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,2.2.2橫骨架式底部結(jié)構(gòu)一、單底橫骨架式底部結(jié)構(gòu)1單底橫骨架式底部結(jié)構(gòu)形式如圖226所示。這種底部結(jié)構(gòu)由中內(nèi)龍骨、主肋板、旁內(nèi)龍骨組成。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-26單底橫骨架式底部結(jié)構(gòu),2各組成構(gòu)件的布置(1)主肋板：這是單底船底部骨架中橫向構(gòu)件。應(yīng)按每檔肋骨位置設(shè)置，一般其間距應(yīng)為0.5m一0.7m，隨船的大小和肋板所在的區(qū)域不同而改變。主肋板通常作成T型，也可用折邊板，但因剖面形狀不對稱，其抗彎強度與剛度均比T型材差，一般用于較小船舶。,HarbinEngineeringUniversity,(2)中內(nèi)龍骨：它通常是連續(xù)貫通船長(僅在首尾端可在肋板處間斷)，除參與總縱彎曲及底部板架的局部彎曲而在總縱強度及局部強度中起作用之外，還起著聯(lián)系肋板，防止其歪倒及承受塢墩木反力的作用。通常它的高度與主肋板相同，但其面板面積至少為肋板面板面積的1.5倍。,HarbinEngineeringUniversity,(3)旁內(nèi)龍骨：在中內(nèi)龍骨兩側(cè)可布置12根，間距盡可能均勻分布，在首尾兩端可逐漸減小間距。它起著聯(lián)系肋板，防止其歪傾，承受和分散偶然性集中載荷的作用，并將其傳遞到更多的肋板上。通常它是間斷地設(shè)置在肋板之間。旁內(nèi)龍骨的尺寸一般以主肋板為準(zhǔn)，取同樣的高度及厚度。,HarbinEngineeringUniversity,為了便于構(gòu)件之間相互連接以利于傳遞外力，也為了簡化結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能與甲板縱桁布置在同一平面內(nèi)。這樣，不僅便于布置支柱，也便于使甲板縱桁、艙壁扶強材與旁內(nèi)龍骨組成封閉的縱向框架，能更好地相互支持與傳遞外力。,HarbinEngineeringUniversity,3各構(gòu)件的連接（1）舭部節(jié)點：主肋板與肋骨下端一般采用舭肘板連接。常用的連接形式如圖2-27所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-27舭部節(jié)點形式,（2）橫艙壁處的節(jié)點：內(nèi)龍骨與橫艙壁相交時，通常有下列幾種連接形式，如圖2-28所示。用帶有面板或折邊的肘板將內(nèi)龍骨與艙壁連接。肘板的厚度與內(nèi)龍骨腹板厚度相同，高度為(1一1.5)h。中內(nèi)龍骨的面板通常在艙壁處間斷，而腹板則可連續(xù)，也可間斷。旁內(nèi)龍骨通常是間斷的，如圖228(a)所示。將內(nèi)龍骨的面板在一個肋距內(nèi)逐漸加寬一倍，與艙壁連接，而腹板仍與上述相同，圖228(b)所示。將內(nèi)龍骨的腹板在一個肋距內(nèi)逐漸升高至1.5h，直接與艙壁連接，如圖228(c)所示。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,圖2-28龍骨與橫艙壁的連接,為了減輕結(jié)構(gòu)重量，在主肋板與旁內(nèi)龍骨腹板上可開圓形或橢圓形減輕孔?？椎闹睆交蚋叨炔粦?yīng)超過腹板高度一半?？椎某叽玳_大了，腹板容易喪失穩(wěn)定。為此，開孔邊緣應(yīng)焊接扁鋼圓環(huán)或安裝加強型材。在首端部及船型尖瘦具有升高肋板的小型船上，肋板與肋骨可直接對接或搭接而不需安裝肘板。中內(nèi)龍骨及直接位于支柱下面的肋板和旁內(nèi)龍骨上，不允許開孔，以防腹板因受剪切而失穩(wěn)，必要時該處還須加強。,HarbinEngineeringUniversity,二、雙底橫骨架式底部結(jié)構(gòu)主尺度較大的船，在船中部分的底部骨架上鋪設(shè)有內(nèi)底板，兩端的部分與上述單底結(jié)構(gòu)相同。設(shè)置內(nèi)底的目的在于提高船的抗沉性以增強船舶的生命力；此外在底艙內(nèi)還可裝油、裝水，也可起壓載艙的作用，提高船的穩(wěn)性。為便于施工及使用、維修，內(nèi)底與外底之間必須有一定高度，根據(jù)當(dāng)前的工藝條件，此高度不得小于0.7m。,HarbinEngineeringUniversity,1雙底橫骨架式底部結(jié)構(gòu)形式：這種底部結(jié)構(gòu)通常由肋板、中底桁及旁底桁組成，如圖229。肋板一般有主肋板、水密肋板、組合肋板三種形式，如圖230所示。,HarbinEngineeringUniversity,圖2-29雙底橫骨架式底部結(jié)構(gòu),2、各構(gòu)件的布置與結(jié)構(gòu)(1)主肋板：肋板的間距與肋骨間距一致，在受力較大的區(qū)域，如機艙區(qū)域及支柱、推力軸承等處，應(yīng)每一肋距均安置主肋板。其它區(qū)域至少24個肋距設(shè)置一檔主肋板，與組合肋板交替布置。主肋板由鋼板制作，如圖230(a)所示。由于有內(nèi)底，肋板的高度與內(nèi)底一致，僅肋板的厚度須由強度計算確定。,圖2-30肋板結(jié)構(gòu),HarbinEngineeringUniversity,(2)組合肋板：通常用幾塊肘板組合而成，如圖230(c)所示。為減小組合肋板的跨距，在其跨中應(yīng)安置中間撐柱。大型船采用組合肋板，可有效減少鋼材重量。(3)水密或油密肋板：如圖230(b)所示。通常在橫艙壁下面安置，其它位置應(yīng)根據(jù)分艙的需要確定。其厚度至少與主肋板相同或加厚12mm以防腐蝕損耗。當(dāng)其高度大于0.9m時應(yīng)設(shè)垂直加強筋，間距不大于0.9m。,HarbinEngineeringUniversity,(4)中底桁：如圖229中所示。中底桁的高度即雙層底的高度，高度較大時需用加強筋(垂直或水平安置)加強，以防止喪失穩(wěn)定性。由于它被計入船體梁剖面，參與總縱強度，故在船體中段通常是作成連續(xù)的，而首尾端部可作成間斷的。為減小底艙的自由液面，在船體中段雙層底區(qū)域內(nèi)，中底桁腹板上一般不允許開孔。在首尾端部，腹板上允許開減輕孔，但開孔的高度不應(yīng)超過腹板高度一半，長度不應(yīng)超過肋距一半。,HarbinEngineeringUniversity,(5)旁底桁：如圖229中所示。其數(shù)量由船寬而定，在機艙區(qū)域應(yīng)結(jié)合機座位置確定其位置。旁底桁通常是間斷的，其厚度與該區(qū)域的主肋板相同。旁底桁上可根據(jù)需要開入孔與減輕孔，開孔高度不得大于旁底桁高度一半，長度不得超過肋距一半。在靠近橫艙壁處與中底桁一樣不允許開孔，因該處的剪切力較大。旁底桁雖然是間斷地安置于肋板之間，但在向首尾兩端延伸過程中可以在橫向剛性構(gòu)件上轉(zhuǎn)折或結(jié)束。端部結(jié)束時應(yīng)逐漸降低高度，減小剖面，不應(yīng)突然終止以免引起應(yīng)力集中。,HarbinEngineeringUniversity,2.2.3縱骨架式底部結(jié)構(gòu)這種骨架形式的底部板架結(jié)構(gòu)由中底桁(中內(nèi)龍骨)、旁底桁(旁內(nèi)龍骨)、主肋板及縱骨組成。由于船的類型、用途及主尺度不同，又有單底結(jié)構(gòu)與雙底結(jié)構(gòu)之分。,HarbinEngineeringUniversity,HarbinEngineeringUniversity,1縱骨架式單底結(jié)構(gòu)：如圖23l所示。這種結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于小型船舶及大中型船舶雙層底區(qū)域以外的底部結(jié)構(gòu)。在小型船舶上縱骨間距為0.3m一0.6m，考慮到焊接變形和施工方便起見，最小間距不得小于0.25m0.4m，視船舶大小而定。旁內(nèi)龍骨的間距一般約為lm一2m，每舷有l(wèi)一3根，隨船寬大小而定。,