第三節(jié)-船體強度與結構課件

船體強度和結構一、船體強度的基本觀念

船體強度是指船體結構抵抗各種外力作用的能力。船體強度可分為總縱彎曲強度

(亦稱為縱向強度)、橫向強度、局部強度、扭轉強度四種。

7/29/20231第三節(jié)船體強度與結構

1.總縱彎曲強度

1)船體發(fā)生總縱彎曲變形的原因

作用在船體上有各種各樣的力,例如船舶重力、慣性力、浮力，波浪沖擊力、螺旋槳運轉時的水動壓力、機器運轉時的振動力等等。在這些力的作用下，船舶結構有可能會發(fā)生各種各樣變形或破壞。其中對船體最危險的是由于船舶重力和浮力引起的沿著整個船長方向上發(fā)生的總縱彎曲變形和破壞。

船舶靜浮于水中，對于整個船體來講，重力和浮力大小相等，方向相反，且重心

G和浮心

B作用于同一條垂線上，如圖

1-59（a）所示。但對于沿船長方向上某一小區(qū)段來講，其重力和浮力的大小并不一定相等，如圖

1-59（

b）所示。如果將船體沿船長方向分成若干個可活動的小分段，則在各個分段上，重力大于浮力的分段會下沉，而重力小于浮力的分段會上浮。但由于船體是一個彈性的整體結構，不允許各分段有上下相對移動，而只能沿船長方向發(fā)生縱向彎曲變形。

因此，引起船體結構發(fā)生縱向彎曲變形的原因，主要是由于沿船長方向每一點上的重力和浮力分布不均勻造成的。7/29/20232第三節(jié)船體強度與結構2）總縱彎曲力矩和剪力

船體結構抵抗總縱彎曲力矩和剪力作用的能力稱為船體總縱彎曲強度，簡稱縱向強度。

⑴總縱彎曲力矩和剪力

由于外力的作用，沿船長方向分布，將會產生一種沿船長各區(qū)段上下參差不齊的變形趨勢和縱向彎曲變形趨勢，這種內部之間的相互作用力稱為內力。內力分為兩種，一種是由內部上下移動趨勢構成的內力，稱為剪力，另一種是由彎曲變形趨勢引起的內力，稱為彎曲力矩。（2）船體總縱彎曲變形的形式

船體總縱彎曲變形的形式有中拱和中垂兩種。如果船體中部浮力大于重力，而首尾端浮力小于重力，則船體將發(fā)生中部上拱、首尾端下垂，稱為中拱。船體發(fā)生中拱變形時，甲板受拉，船底受壓，如圖

1-59（

c）所示。如果船體中部重力大于浮力，而首尾端重力小于浮力，則船體將發(fā)生中部下垂而首尾上翹，稱為中垂。船體發(fā)生中垂變形時，甲板受壓，船底受拉，如圖1-59（

d）所示。7/29/20233第三節(jié)船體強度與結構⑶最不利的浮力和重力的大小及分布

研究表明，使船體可能發(fā)生最大彎曲力矩和剪力的原因，是浮力和重力的大小以及分布處于下述狀態(tài)：①浮力的大小和分布當船舶在海上遇到這樣一種波浪：波的形狀為坦谷波，即波峰較陡而波谷平坦，且波長λ等于船長L，波高H等于波長λ的1/20(L≥120m時)或波高等于λ／30+2m(L＜120m時)，船與波的相對位置是波峰位于船中或波谷位于船中時，船舶所受到的浮力分布對船體總縱彎曲強度是最為不利的。上述這種波稱為標準波。7/29/20234第三節(jié)船體強度與結構

②重力的大小和分布船舶重力大小和沿船長方向的分布，主要決定于船舶的裝載狀態(tài)。研究表明，在載重分布合理的情況下，船舶滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓載到港，船舶重力的分布對船體總縱彎曲強度都是不利的分布。如果遇到標準波，則作用在船體上的彎曲力矩和剪力有可能達到最大值。

油船滿載航行中，如遇到標準波，且波谷位于船中，則船體可能會發(fā)生最大的中垂彎曲變形。

中機型貨船滿載航行中，如果遇到標準波，且波峰位于船中，則船體可能會發(fā)生最大的中拱彎曲變形。

7/29/20235第三節(jié)船體強度與結構

4)總縱彎曲力矩和剪力沿船長方向的分布作用在船體上的總縱彎曲力矩和剪力沿船長方向的分布如圖

1-60所示。

(1)船體的最大彎曲力矩一般位于船中

0．

4船長范圍內。

(2)船體的最大剪力位于距首尾兩端約

1／

4船長附近。

(3)最大彎曲力矩處，剪力值等于零。

(4)由于船舶首尾兩端是自由的，所以船體首尾兩端的彎曲力矩和剪力總是等于零。7/29/20236第三節(jié)船體強度與結構

2。橫向強度、局部強度和扭轉強度

1）橫向強度

船體橫向強度是指船體結構抵抗橫向作用力的能力。

船體橫向強度主要是由橫梁、肋骨、肋板，肘板組成的肋骨框架和橫艙壁以及與它們相連的外板、甲板板等來承擔。一般海船的船體橫向強度是足夠的。

2）局部強度局部強度是船體結構抵抗局部外力作用的能力。在局部外力作用下局部結構的變形或破壞。常見的有：當船舶壓載航行在波浪中發(fā)生縱搖時，由于船首吃水太淺會使船首底部受到猛烈地砰擊作用，而使船底板發(fā)生凹陷變形；船舶靠碼頭時船體舷側外板與碼頭的碰撞和擠壓；在冰區(qū)航行時船體受冰塊的擠壓作用；船舶尾部受螺旋槳的激振力作用；桅和吊桿及各種甲板機械設備等對船體結構的局部作用力都會船體結構發(fā)生局部變形或破壞。對于較大的局部作用力一般也不進行計算，而主要是根據經驗采取局部加強的辦法。7/29/20237第三節(jié)船體強度與結構

3）扭轉強度

扭轉強度是指整個船體結構抵抗扭轉變形和破壞的能力。

當船舶斜置于波浪中，或首尾貨艙內的貨物堆放在不同的舷側一邊時，以及由于其它原因產生的首尾左右不對稱的作用力，都會使船舶所受到的重力和浮力不能對稱且均勻地分布，于是會產生扭轉力矩，使船體發(fā)生扭曲變形。一般說來，由于船舶艙口較小，均有足夠的抗扭強度，而對于甲板上貨艙口較大的集裝箱船，則需要采取一定的結構措施，例如采用雙層船殼，以提高抗扭強度。7/29/20238第三節(jié)船體強度與結構二、船體結構構件

船體結構構件是指船體結構中的每一個加工單元，如一塊鋼板、一根角鋼都是一個構件。

結構構件按其用途可分為主要構件和次要構件；按其在船體結構中所承擔的不同強度作用可分為縱向構件和橫向構件。

1．主要構件

在船體結構中，用于支撐其它構件的、由組合型鋼制成的大型組合構件稱為主要構件，它是船體的主要支撐構件，如甲板縱桁、舷側縱桁、船底縱桁、強橫梁、強肋骨、實肋板等。

2．次要構件

在船體結構中，作為甲板、外板、艙壁板等板材的扶強構件稱為次要構件，如橫梁、肋骨、縱骨、艙壁扶強材等。

3．縱向構件

在船體結構中，承擔總縱彎曲強度的構件稱為縱向構件，有：甲板縱桁、甲板縱骨、舷側縱桁、舷側縱骨、船底縱桁、船底縱骨、中內龍骨、旁內龍骨、甲板、內底板、縱向艙壁、船體外板等。

4．橫向構件

在船體結構中承擔橫向強度的構件稱為橫向構件，有：橫梁、強橫梁、肋骨、肋板、舭肘板、舭肘板、橫艙壁等。

7/29/20239第三節(jié)船體強度與結構三、船體結構型式

船體是一個由骨架支撐的、外面由甲板板和外板包圍的水密結構。甲板板和外板由鋼板制成。

船體結構按結構中骨架的排列方式可分為橫骨架式船體結構、縱骨架式船體結構和混合骨架式船體結構三種。7/29/202310第三節(jié)船體強度與結構

1．橫骨架式船體結構

主船體中甲板板和外板里面的支撐骨架，橫向構件布置較密，縱向構件布置較稀的船體結構稱為橫骨架式船體結構。這種船體結構型式實質上是一個由一系列間距很小的肋骨框架以及少量的大型縱向構件組成的。肋骨框架由甲板下的橫梁、兩舷側的肋骨、底部的肋板以及連接它們的梁肘板和舭肘板組成，如圖

1-63所示。橫骨架式船體結構的優(yōu)點是：船體結構強度可靠、結構簡單、建造容易，由于肋骨及橫梁的尺寸均比較小，所以貨艙容積損失較少不影響裝卸貨物。缺點是：為了承擔較大的縱向強度，必須把甲板板和船體外板做得較厚，致使船體重量增加，因此橫骨架式船體結構僅適用于要求縱向強度不大的中、小型船舶。

7/29/202311第三節(jié)船體強度與結構2．縱骨架式船體結構

主船體中甲板板和外板里面的支撐骨架，縱向構件布置較密，橫向構件布置較稀的船體結構稱為縱骨架式船體結構。這種船體結構實質上是由許多間距較小的縱向連續(xù)構件和少量的大型肋骨框架組成。縱向連續(xù)構件包括：縱向桁材

(甲板縱桁、船底縱桁、內龍骨等)、縱骨

(甲板縱骨、舷側縱骨、船底縱骨等)。大型肋骨框架由強橫梁、強肋骨和肋板組成，如圖

1-64所示。

縱骨架式船體結構的縱向強度由船體外板、甲板板以及縱向連續(xù)構件一起承擔。橫向強度主要由大型肋骨框架及其附連的甲板板和外板來承擔。由于船舶的首尾端縱向強度要求較小，所以采用縱骨架式船體結構的船舶，其首尾端是采用橫骨架式結構的?？v骨架式船體結構的優(yōu)點是：船體縱向強度大，甲板板和船體外板可以做得薄些，減輕船體重量。缺點是：由于貨艙內布置有大型肋骨框架，艙容的利用率較低些，且貨物裝卸不便，但它并不妨礙液體貨物的裝卸。因此，縱骨架式船體結構主要適用于要求縱向強度較高的大型油船。3．混合骨架式船體結構

混合骨架式船體結構，其主船體中段的強力甲板和船底采用縱骨架式結構，而舷側和下甲板采用橫骨架式結構，如圖

1-65所示，其首尾端亦采用橫骨架式結構?；旌瞎羌苁酱w結構吸取了橫骨架式船體結構和縱骨架式船體結構的優(yōu)點，即船體縱向強度大，也有足夠的橫向強度，所以目前在大、中型干貨船上得到廣泛采用．7/29/202312第三節(jié)船體強度與結構7/29/202313第三節(jié)船體強度與結構7/29/202314第三節(jié)船體強度與結構四、船體結構1．船體外板和甲板板1）船體外板⑴船體外板的組成

船體外板由船底外板、舭部外板和舷側外板三部分組成。船底外板包括中心線處的平板龍骨及其兩側的船底板；舭部外板又稱為舭列板；舷側外板包括舷側列板和舷頂列板，如圖

1-66所示，舷頂列板又稱為舷側厚板。

外板由許多塊鋼板拼接而成，鋼板的長邊都是沿船長方向布置。由許多塊鋼板逐塊端接而成的連續(xù)長條板稱為列板。平板龍骨稱為

K列板，其左右相鄰兩列板為一列板，再次為

B列板，依次類推，如圖

1--66所示。7/29/202315第三節(jié)船體強度與結構⑵外板的作用

①保證船體水密性。

②承擔船體總縱彎曲強度、橫向強度和局部強度。

③承受各種作用力，如舷外水壓力、波浪沖擊力、塢墩反作用力、外界的碰撞、擠壓和擱淺等作用力。

7/29/202316第三節(jié)船體強度與結構

⑶外板厚度分布

外板厚度分布的原則是按總縱彎曲力矩沿船長方向的分布和總縱彎曲應力沿船深方向的分布規(guī)律來確定，對于個別受力較大的部位和外板開口，則采用局部加強。

①外板厚度沿船長方向的分布根據船體總縱彎曲力矩沿船長方向分布情況，船中

0。4L區(qū)域內，外板厚度最大，向首尾兩端逐漸減薄，離船端

0．

075L區(qū)域內的外板厚度最薄，如圖

l-67所示。平板龍骨的厚度不得小于規(guī)范所要求的船底板厚度加2毫米。另外，平板龍骨的寬度應在整個船長內保持不變。②外板厚度沿肋骨圍長方向的分布根據彎曲應力沿船深方向的分布情況，平板龍骨和舷頂列板較其它列板都厚一些。因為這些區(qū)域受拉、壓應力交替作用，易疲勞，且平板龍骨還要承受塢墩的反作用力，舷頂列板因位于與上甲板連接處，容易產生應力集中。規(guī)范規(guī)定在船中

0．

4L區(qū)域內的舷頂列板的厚度，在任何情況下均應不小于強力甲板邊板厚度的

0．

8倍。

7/29/202317第三節(jié)船體強度與結構

③局部加強

在容易產生應力集中的部位、受振動或波浪沖擊力較大的部位以及外板開口處都需將外板加厚或加覆板，例如：

(1)與尾柱連接的外板、軸轂處的包板以及多槳尾軸架托掌固定處的外板厚度，應不小于端部外板厚度的

1．

5倍，也不小于中部外板的厚度。(2)錨鏈管處的外板及其下方一塊板應予加厚或用復板。(3)舷側貨艙門等開口角隅應采用足夠大的圓角，在船中

0．

5L范圍內應加厚板或復板。(4)外板的連續(xù)性發(fā)生突然變化的部位，如橋樓兩端的舷側外板，船首部位受波浪砰擊力作用的船底外板和舷側外板等處都需局部加強。

⑷外板展開圖

外板展開圖是表示全船外板的每塊鋼板的位置、大小、厚度和形狀的圖紙。由于船體表面通常有縱向和橫向雙重曲度，故不可能用平面圖形表示出船體外板的真實形狀和大小，只將船體表面的橫向曲度伸直（將肋骨線形伸直），而船體表面的縱向曲度不展直，是用投影長度代表實際長度（因縱向曲度較小，誤差不大）。因此，在外板展開圖中，外板的橫向尺寸是實際長度，而縱向尺寸是投影長度。

7/29/202318第三節(jié)船體強度與結構

2）甲板板

（

1）甲板板的作用

甲板板是船體甲板結構的組成部分。其作用是保證頂部水密、遮蔽下面空間、保證船體總縱強度和橫向強度。

在船體總縱彎曲變形時承擔最大抵抗力的甲板稱為強力甲板。一般船舶的上層連續(xù)甲板(上甲板)均為強力甲板。7/29/202319第三節(jié)船體強度與結構

（

2）甲板板的厚度分布

①強力甲板板是各層甲板中最厚的甲板。原因是：在各層甲板中，強力甲板距中和軸最遠，是承擔總縱彎曲應力作用的主要甲板。②在強力甲板中，船中

0。4L區(qū)域內的甲板板最厚，向兩端逐漸減薄，如圖

1-68所示。

③強力甲板中，甲板邊板最厚。原因是：甲板邊板位于舷邊折角處，容易引起應力集中。④艙口之間的甲板板較其它處的甲板板薄。原因是：艙口之間的甲板板被艙口切斷不連續(xù)，不參與總縱彎曲。（

3）甲板板的排列①鋼板的長邊沿船長方向布置，并平行于船體中心線。②甲板邊板順著甲板邊線布置。③大艙口之間以及首尾端的甲板，因地方狹窄，一般將鋼板橫向布置。7/29/202320第三節(jié)船體強度與結構

（

4）甲板開口處的加強在甲板板上需要開設大小不同的開口，如貨艙口、機艙口、人孔、梯口等。甲板板上的開口角隅處容易產生應力集中，因此必須加強。

①甲板上的小開口

甲板上的小開口，如人孔等，一般采用圓形或橢圓形，可不必采取補償和加強措施，但橢圓形小開口的長軸應沿船長方向布置，且開口的長寬比不小于

2。

②機爐艙、貨艙口等矩形大開口

強力甲板和第二甲板上的機爐艙、

貨艙開口的角隅是圓形時，角隅處要求加厚板，如圖

1-69所示。加厚板的厚度應較同層甲板板分別增加

4

毫米和

2．

5毫米

。第三甲板及以下甲板

(包括平臺甲板)的艙口角隅處一般不要求加厚板。

7/29/202321第三節(jié)船體強度與結構

2．船底結構

船底結構有單層底結構和雙層底結構，按骨架排列型式，有橫骨架式和縱骨架式。因此船底結構可分為四種結構型式。

7/29/202322第三節(jié)船體強度與結構1）單層底結構

（

1）單層底結構的主要構件

單層底結構由船底外板和船底骨架組成。主要構件有：

①中內龍骨

中內龍骨是用豎直的腹板和面板焊接而成的組合T型鋼材，位于船舶中縱剖面處，并焊接在平板龍骨上，與肋板同高度。中內龍骨一般應貫通全船，是一個縱向連續(xù)構件，承擔總縱彎曲強度、船底局部強度和塢墩的反作用力等，除首尾端外不準有開口。

橫骨架式單底結構和縱骨架式單底結構均有中內龍骨。

②旁內龍骨

旁內龍骨用組合T型鋼材或鋼板折邊制成，位于中內龍骨兩側對稱布置的縱向構件，其數量按船寬不同每側各設

l～

2道，與肋板同高，在肋板處間斷并焊接在肋板上。其作用與中內龍骨相同。

橫骨架式單底結構和縱骨架式單底結構均有旁內龍骨。

7/29/202323第三節(jié)船體強度與結構

③肋板

肋板是設在肋骨位置、從一舷伸至另一舷的橫向構件，它在中內龍骨處間斷，而兩端與肋骨通過舭肘板牢固相連。

肋板也是組合

"T"型鋼材或鋼板折邊制成。其主要作用是承擔橫向強度。

橫骨架式單底結構每一個肋位處均設一道肋板，而縱骨架式單底結構則是每隔

3～

4個肋位設—道肋板。

④舭肘板

舭肘板是肋板與肋骨之間的連接構件。

⑤流水孔

在船底肋板、旁內龍骨的下邊緣上開有的半圓形小孔。

⑥船底縱骨

在縱骨架式單底結構中，為加強縱向強度，在船底縱向布置有許多間距較小的船底縱骨。7/29/202324第三節(jié)船體強度與結構（

2）單層底結構的應用

①橫骨架式單層底結構的特點是結構簡單、施工方便，但抗沉性差，主要用于小型船舶以及大中型船舶的首尾端。

②縱骨架式單層底結構，其縱向強度比橫骨架式結構好，在強度要求相同的條件下，縱骨架式結構的重量比橫骨架式結構的輕。但縱骨架式結構施工麻煩、復雜，且其橫向骨架一般都比較高大，除裝液貨外，艙容利用率較低。因此，縱骨架式單底結構主要用于油船或小型軍艦。7/29/202325第三節(jié)船體強度與結構

2）雙層底結構

雙層底結構由船底外板、內底板、內底邊板及船底骨架組成。

(1)雙層底的作用

①當船舶遇到觸礁等事故使船底破損時，內底板可阻止海水浸入艙內，確保船舶和貨物的安全，提高船舶抗沉性。

②增加船底強度，包括總縱彎曲強度、橫向強度、局部強度。

③雙層底艙可用作壓載水艙、淡水艙、燃油艙等，此外，還可以降低船舶重心，增加船舶穩(wěn)性。

④大型油船設雙層底可防止海洋油污染。7/29/202326第三節(jié)船體強度與結構（

2）雙層底結構的主要構件

①中桁材(中底桁)

中桁材是位于船舶中縱剖面處的底縱桁，是縱向連續(xù)的強力構件，要求在船中部

o．75L區(qū)域范圍內應連續(xù)。為了減小自由液面的影響和增加強度，在船中部

0．

75L區(qū)域內不準開人孔或減輕孔等。

中桁材是鋼板制成的大型構件，與雙層底同高度，其作用是承擔總縱彎曲強度、局部強度及塢墩的反作用力等。

橫骨架式和縱骨架式雙層底結構均設置中桁材。

②旁桁材(旁底桁、側桁材)

旁桁材是位于中桁材兩側對稱布置的底縱桁。據船寬不同每側各設

1～

2道。旁桁材在肋板處間斷，并焊接在肋板上。旁桁材可以開設人孔、減輕孔、流水

(油)孔和空氣孔等。

旁桁材也是鋼板制成的大型構件，與雙層底同高度，其作用與中桁材相同。

橫骨架式和縱骨架式雙層底結構均設置旁桁材。7/29/202327第三節(jié)船體強度與結構

7/29/202328第三節(jié)船體強度與結構7/29/202329第三節(jié)船體強度與結構

③箱形中桁材(箱形中底桁)

箱形中桁材俗稱管隧，由兩道平行設置的中桁材側板與內底板、船底板及骨架共同組成一個水密的箱形結構。

箱形中桁材的結構有以下特點：

·為使箱形中桁材能擱置在塢內墩木上，兩中桁材側板之間的距離不大于

2m。

·為加強結構，箱形中桁材內設有縱向及橫向的加強構件。

·箱形中桁材一般只設在機艙前壁至防撞艙壁之間的雙層底內。在機艙前壁處設有水密人孔，在箱形中桁材的前端設有通向露天甲板的應急出口，其出口的關閉裝置應能兩面操縱。

箱形中桁材的作用：

·承擔總縱彎曲強度、局部強度及塢墩反作用力。

·可將艙底水管、壓載水管系集中布置在箱形中桁材內，避免管子穿過貨艙妨礙裝貨和貨物受損，并有利于維修。7/29/202330第三節(jié)船體強度與結構

④肋板

肋板是設在雙層底內肋位上的橫向構件，其主要作用是承擔橫向強度和起分隔作用。

肋板有以下幾種：

·水密肋板或油密肋板。在規(guī)定壓力下能保持水密或油密的肋板，用來分隔不同用途的雙層底艙。

·實肋板。亦稱為主肋板，與雙層底同高度，在中桁材處間斷并焊接在中桁材上。實肋板上開有人孔、減輕孔、流水孔及空氣孔等。貨艙內的橫骨架式雙層底結構至少每隔

4個肋距設置一道實肋板。

·組合肋板。橫骨架式雙層底結構中，在不設置實肋板的肋位上應設置組合肋板。

·輕型肋板。橫骨架式雙層底結構中，在不設置實肋板的肋位上可設置輕型肋板代替組合肋板。7/29/202331第三節(jié)船體強度與結構

⑤內底板和內底邊板

·內底板。是雙層底頂部的水密鋪板。在每個雙層底艙內底板的對角線位置上開設兩個人孔，并裝有水密的人孔蓋。

·內底邊板是內底邊緣與舭列板相連接的一列板。由于該處容易積水，腐蝕較為嚴重，所以比內底板要厚一些。其結構型式如圖

1-74所示。7/29/202332第三節(jié)船體強度與結構

下傾式：容易形成舭部污水溝，積聚艙底污水。一般為干貨船所采用。

水平式：相當于將內底板延伸到舷側。其優(yōu)點是艙內平坦，提高了船舶安全性，且施工方便，但為了排泄艙底積水，要求設置污水阱。水平式多用于客船或近首尾端的雙層底結構。

上傾式：其優(yōu)點是便于裝卸散貨，但也需設污水阱。一般應用于散貨船。折曲式：對提高船舶安全性最好。7/29/202333第三節(jié)船體強度與結構⑥縱骨縱骨有船底縱骨和內底縱骨，為縱骨架式雙層底結構所有?？墒勾装鍦p薄。

為了保證縱骨的連續(xù)性，在非水密肋板上開孔讓縱骨穿過，但應與肋板和該處的加強筋焊接。而在水密肋板處，一般縱骨是中斷的，并用肘板與水密肋板連接。但船長超過200m時，船底縱骨應穿過水密肋板。

⑦舭肘板

每個肋位上都設有舭肘板，用于肋骨下端與肋板的連接。舭肘板上一般開有圓形減輕孔。

（3）雙層底結構的應用

①橫骨架式雙層底結構。一般應用于中小型船舶。

②縱骨架式雙層底結構。雖然其施工復雜、麻煩，但在同等強度要求下，其結構重量比橫骨架式雙層底結構輕。所以目前大型干貨船、散裝貨船、集裝箱船的中部均采用這種結構。

7/29/202334第三節(jié)船體強度與結構

3．舷側結構

舷側結構是指連接船底與上甲板的側壁。

1）舷側結構的組成和型式

舷側結構由舷側外板和舷側骨架組成。舷側骨架是舭肘板至上甲板之間的骨架結構，也有橫骨架式和縱骨架式兩種。（1）橫骨架式舷側骨架

橫骨架式舷側骨架有兩類：

①一類是只設單一的主肋骨，如圖1-63所示，一般用于貨艙區(qū)域的舷側，但也有應用于全船舷側的。

②另一類是強肋骨式橫骨架舷側。其骨架有主肋骨、強肋骨和舷側縱桁等，如圖1-75所示。它具有較好的橫向強度和局部強度，因而用在機艙或舷側需要特別加強的船艙中。

（2）縱骨架式舷側骨架

縱骨架式舷側骨架由舷側縱骨、強肋骨等組成，如圖1—64所示，這種結構主要用于油船上。7/29/202335第三節(jié)船體強度與結構

（3）舷側的抗冰加強

在冰區(qū)航行的船舶，某些部位受到冰的撞擊或擠壓，必須適當加強。一般在首部貨艙的主肋骨之間裝設中間肋骨，用于局部加強，如圖1-76所示。7/29/202336第三節(jié)船體強度與結構

2）舷側骨架的主要構件（1）肋骨

①主肋骨

主肋骨即通常所稱的肋骨，是位于防撞艙壁與尾尖艙艙壁之間，在最下層甲板以下的肋骨，如圖1-75所示。

②甲板間肋骨

又稱為間艙肋骨。在多甲板船上，位于兩層甲板之間的肋骨。

③中間肋骨

中間肋骨是為抗冰加強用的、在主肋骨間距中點處裝設的小肋骨。

④強肋骨

是一種比主肋骨尺寸大得多的肋骨，因其腹板較高，所以也稱為寬板肋骨，一般都采用組合“T”型鋼或帶折邊的寬板制成。

在橫骨架式舷側結構中設強肋骨是為了局部加強，如機艙、艙口端粱處等。在縱骨架式舷側結構中，強肋骨用于支撐舷側縱骨，并與強橫梁、肋板一起組成大型肋骨框架，保證船體橫向強度。7/29/202337第三節(jié)船體強度與結構

（2）舷側縱骨（圖1-64）

是縱骨架式舷側結構中，在舷側沿船長方向布置的縱向構件。在安裝時，必須保持縱向連續(xù)，當與強肋骨相交時，強肋骨腹板應開切口讓縱骨通過，在橫艙壁處，舷側縱骨則間斷，但要用肘板與橫艙壁相連。

（3）舷側縱桁（圖1-75）

是在舷側沿船長方向布置的大型縱向構件，用與強肋骨同高度的組合“T”型鋼或鋼板折邊制成。它是橫骨架式舷側結構中唯一的縱向構件，多用于機艙及首尾尖艙的舷側。在縱骨架式舷側結構中只設縱骨。

舷側縱桁在肋骨處，其腹板上應開切口讓肋骨通過。為保證強肋骨的連續(xù)性，舷側縱桁在強肋骨處間斷。舷側縱桁在橫艙壁處也是間斷的，但要用肘板與橫艙壁可靠連接。（4）梁肘板（圖1-76）

用于連接甲板下的橫梁與肋骨的三角形鋼板。7/29/202338第三節(jié)船體強度與結構3）舷側結構的應用（1）橫骨架式舷側結構一般用于小型船舶、干貨船、運煤或谷物的散裝貨船、中小型油船。（2）縱骨架式舷側結構廣泛應用于大型油船及礦砂船。7/29/202339第三節(jié)船體強度與結構

4．甲板結構

1）甲板結構的組成、型式及其應用

甲板結構由甲板板和甲板骨架組成。甲板骨架有橫梁、強橫梁、艙口端梁、甲板縱桁、甲板縱骨、艙口圍板等構件組成。

按骨架排列型式，甲板結構也有橫骨架式和縱骨式兩種。

（1）橫骨架式船體結構中的各層甲板均采用橫骨架式甲板結構。

（2）縱骨架式和混合骨架式船體結構中的強力甲板采用縱骨架式甲板結構。除強力甲板以外的其它各層甲板均采用橫骨架式甲板結構，因為它們距中和軸較近，承擔總縱彎曲強度較小。

（3）強力甲板的艙口之間的甲板，因不參與總縱彎曲，故也采用橫骨架式甲板結構。7/29/202340第三節(jié)船體強度與結構

2）甲板骨架的組成

橫骨架式甲板骨架有普通橫粱、艙口端梁、甲板縱桁等構件組成。

縱骨架式甲板骨架有強橫梁、艙口端梁、甲板縱桁和甲板縱骨等構件組成。

3）甲板骨架和主要構件

（1）橫梁

橫粱是設置在甲板板或平臺甲板板之下各肋位上的橫向構件。

①普通橫梁：簡稱橫梁，由不等邊角鋼或球緣扁鋼制成。見圖1—63所示、

②強橫粱

是由組合“T”型鋼或鋼板折邊制成。每隔3～4個肋位布置一道，并與強肋骨、實肋板布置在同一個肋位上，以組成大型肋骨框架，見圖1—64所示。其作用是加強橫向強度，并支承甲板縱骨。與甲板縱桁相交時，一般是甲板縱桁間斷。

③半粱

是布置在舷側至艙口邊之間的橫梁，見圖1—63。

④艙口懸臂梁

是布置在舷側至艙口邊之間的強橫梁。

⑤艙口端梁

是布置在艙口兩端肋位上的強橫梁，通常由組合“T”型鋼制成。它與艙口圍板的下半部分做成一個整體，用來加強艙口結構。

7/29/202341第三節(jié)船體強度與結構（2）甲板縱絎

甲板縱桁是甲板下沿船長方向布置的大型縱向構件，由組合“T”鋼制成。通常在甲板下設有2～3道，其中有兩道與艙口邊板對齊，兼作艙口縱桁。當它與普通橫梁相遇時，應在其腹板上開切口讓橫梁穿過。見圖1-64和圖1-65。

（3）甲板縱骨

甲板縱骨是縱骨架式甲板結構中，沿船長方向布置的小型構件，由不等邊角鋼或球扁鋼制成。當它與強橫梁相遇時，應在強橫梁腹板上開切口，讓縱骨連續(xù)通過。見圖1—64和圖1－65。

（4）艙口圍板

艙口圍板是設在貨艙口四周的圍板。露天干舷甲板上，艙口圍板高度應不小于600mm。7/29/202342第三節(jié)船體強度與結構

5．支柱、舷墻和艙壁

1）支柱船艙內設支柱的作用：(1)

支撐甲板和平臺，保持豎向不變形。(2)

可減小橫梁、甲板縱桁等構件的尺寸。(3)

使貨艙開口處得到加強。(4)

支持一層甲板上的載荷，并將所受的力傳遞到下層較強的構件上。

現代干貨船的貨艙內，一般設4根支柱，布置在艙口的四個角上，或設2根支柱，布置在橫向艙口圍板的中點。

支柱多由空心鋼管制成，也有采用組合型鋼。規(guī)范規(guī)定油船內不得選用管形支柱或空心矩形支柱。7/29/202343第三節(jié)船體強度與結構

2）舷墻及欄桿

在露天干舷甲板以及在上層建筑和甲板室甲板的露天部分均應裝設舷墻或欄桿。

舷墻的主要作用：減少甲板上浪，保障人員安全和防止甲板上的物品滾落舷外。

舷墻由鋼板制成，安裝在舷頂列板的上方，但不能與舷頂列板焊接成堅固的整體，以使舷墻不參與總縱彎曲。舷墻和欄桿的高度應不小于1．0m。欄桿的最低一根橫桿距甲板應不超過230mm，其它橫桿的間距應不超過380mm。7/29/202344第三節(jié)船體強度與結構3）艙壁結構（1）

艙壁的作用：①將主船體分隔成許多艙室。②橫向艙壁承擔船體的橫向強度，并進行水密分艙。③縱向艙壁承擔總縱彎曲強度，并減小自由液面對穩(wěn)性的影響。④與甲板等結構對船體進行耐火分隔，防止火災的蔓延。⑤有利于不同貨種的積載。7/29/202345第三節(jié)船體強度與結構（2）艙壁的種類

根據艙壁的作用可分為：

①水密艙壁

在規(guī)定的水壓下能保持不滲漏水的艙壁。干貨船貨艙是由水密橫艙壁進行分隔的。

②油密艙壁

在規(guī)定的壓力下能保持不滲透油的艙壁。油船的貨油艙和船舶的燃油艙等均采用油密艙壁進行分隔。

③防火艙壁

用于分隔防火主豎區(qū)，在一定的火災溫度下能限制火災蔓延的艙壁。客船起居處所的艙壁和機艙的艙壁等應用防火艙壁。

④制蕩艙壁

在縱艙壁上開有流水孔，用于減少艙內液體搖蕩時所產生的沖擊力。它一般設在首、尾尖艙以及深艙內。

⑤輕型艙壁

是一種僅起簡單隔離作用的輕型結構艙壁，設有密性、強度和防火要求。7/29/202346第三節(jié)船體強度與結構（3）水密艙壁的數目和要求

船中機艙的水密艙壁數不少于4個；船尾機艙的水密艙壁數不少于3個。我國“規(guī)范”還規(guī)定，所有船舶均應設有下列水密橫艙壁：

①防撞艙壁

防撞艙壁是位于船首最前端的一道水密橫艙壁。是極為重要的抗沉艙壁。其作用是一旦船首破損，可阻止水流入其它船艙。要求從船底水密地通至干舷甲板。在防撞艙壁上不允許開門、人孔、通風管道或任何其它開口。

②尾尖艙艙壁：是位于船尾最后一道水密橫艙壁。該艙壁應水密地通至艙壁甲板。

③機爐艙兩端水密橫艙壁

機爐艙的前后端必須設置水密橫艙壁與其它艙室隔開。對于尾機型船，機爐艙后艙壁即為尾尖艙艙壁。7/29/202347第三節(jié)船體強度與結構

（4）艙壁的結構型式

①平面艙壁

平面艙壁由平的艙壁鋼板和加強壁板用的骨架組成，如圖1-79所示。

艙壁板由鋼板焊接而成，鋼板的長邊較多采用水平方向布置，船底的一列板最厚，向上逐漸減薄。

②槽形艙壁槽形艙壁由鋼板模壓而成，如圖1-80所示。它以形成的槽形(弧形、梯形等形狀)來代替扶強材，增強艙壁的強度和剛度。槽形艙壁一般豎向布置，它與平面艙壁相比有以下優(yōu)點：·在強度要求相同的條件下，槽形艙壁材料省，結構重量輕?！o扶強材和肘板等構件，焊接工作量減少，又便于應用自動焊?！で迮摴ぷ鞅容^方便。槽形艙壁的缺點是所占的艙容較大，不利于裝載包裝貨物，而且豎向布置，抵抗橫向壓力較差。因其便于清艙，所以適用于油船和散貨船以及干貨船的深艙艙壁等。7/29/202348第三節(jié)船體強度與結構7/29/202349第三節(jié)船體強度與結構五、船體首、尾端結構

1．船首端結構

船體首端通常是指距首垂線0．25L處向船首部分的船體結構。

1）船首端的特點

（1）船首端所受到的總縱彎曲力矩較小，但受到的局部作用力較大。

（2）首尖艙區(qū)域內，多數采用橫骨架式結構，肋骨間距較小，構件尺寸較大，設有許多空間骨架構件，如圖1-81所示。7/29/202350第三節(jié)船體強度與結構2）船首端骨架結構的加強

（1）首尖艙區(qū)域的加強

首尖艙區(qū)域是指上甲板以下、防撞艙壁以前的部分。

①肋骨常延伸到上甲板，肋骨間距一般不超過600mm。

②每個肋位上都設有升高肋板。升高肋板是指高度向船首逐漸升高的實肋板。

③在中縱剖面處設置中內龍骨，其尺寸與升高肋板相同。

④每隔一檔肋位處設置垂向間距不大于2m的強胸橫粱。

⑤每道強胸橫梁處設置舷側縱桁，或用開孔平臺結構代替強胸橫梁和舷側縱桁。

⑥在中縱剖面處設置制蕩艙壁，并支持強胸橫梁。

⑦當首尖艙長度超過l0m時，尚應在首尖艙內設置橫向的制蕩艙壁或強肋骨，以對其作橫向的附加加強。

7/29/202351第三節(jié)船體強度與結構

（2）首尖艙外的舷側加強

在防撞艙壁之后至距首垂線0．15L處的區(qū)域的舷側，肋距一般應不大于700mm，且沿首尖艙內的舷側縱桁或開孔平臺的延伸線上設置間斷的舷側縱桁，或外板厚度增厚5％-15％。

（3）船首底部的加強

船首底部由于波浪砰擊作用，從首垂線向后至0．25L～0．3L范圍內的底部平坦部分應予以加強。

①增加船底板厚度。

②對橫骨架式雙層底骨架：應在每個肋位處設置實肋板；應設置間距不大于3個肋骨間距的旁桁材，并在旁桁材中間設置半高旁桁材，且旁桁材和半高旁桁材盡量向首延伸。

③對縱骨架式雙層底骨架：應在每隔一個肋位處設置實肋板；應設置間距不大于3倍縱骨間距的旁桁材，旁桁材應盡量向船首延伸。7/29/202352第三節(jié)船體強度與結構3）首柱

首柱是船體最前端的構件，其作用是：連接舷側外板、甲板和龍骨末端，并加強船首，保證船首端形狀不變。首柱有鋼板焊接首柱、鑄鋼首柱和混合首柱，如圖1-82和圖1-83所示。（1）鋼板焊接首柱鋼板焊接首柱由厚鋼板和縱向加強筋及水平肘板等焊接而成，其優(yōu)點是：①與外板、甲板、龍骨等連接牢固。②重量輕、制造方便、成本低，碰撞時僅發(fā)生局部變形，損壞小，且容易修理。（2）鑄鋼首柱（全鑄鋼首柱少見）鑄鋼首柱由鑄鋼澆鑄而成，其特點是：①可以制成較復雜的斷面形狀，以適應首端線型和滿足強度的要求。②剛性大而韌性差，受到撞擊時易發(fā)生裂縫，而且重量大、制造費工。

（3）混合首柱在大型船舶上，常把設計水線以下的形狀復雜的部位做成鑄鋼首柱，而設計水線以上的部分采用鋼板焊接首柱，這樣就兼顧了鑄鋼首柱和鋼板焊接首柱的優(yōu)點。

7/29/202353第三節(jié)船體強度與結構7/29/202354第三節(jié)船體強度與結構

2．船尾端結構

船舶尾端通常是指尾尖艙艙壁以后的區(qū)域，包括尾尖艙和尾部懸伸端。

1）船尾端結構的特點（1）船尾端所受的總縱彎曲力矩較小，但所受的局部作用力較大，例如：螺旋槳運轉時的水動壓力；舵和螺旋槳的重力。

（2）船尾端一般采用橫骨架結構。

2）船尾端的加強

（1）尾尖艙內的加強

①尾尖艙的肋距應不大于600mm，每個肋位上必須設置實肋板，單螺旋槳船的肋板應伸至尾管以上足夠高度，如圖1-84所示。②在舷側除了肋骨之外，在肋板以上應設置豎向間距不大于2．5mm的強胸橫粱和舷側縱桁，或開孔平臺結構。

③中縱剖面處也設有制蕩艙壁。7/29/202355第三節(jié)船體強度與結構

（2）尾尖艙上面的舷側加強

為抵抗波浪的拍擊作用：

①在尾尖艙上面的甲板間艙舷側設間斷舷側縱桁，或增加外板厚度。

②設置不大于4檔肋骨間距的強肋骨。7/29/202356第三節(jié)船體強度與結構3）尾柱尾柱是設置在單槳船或有中舵的雙槳船尾部中縱剖面上的大型構件。其作用：(1)

連接尾端底部結構、舷側外板和龍骨等構件。(2)

支持和保護舵和螺旋槳。(3)

增強船體尾端結構。尾柱的結構型式有如下幾種：

（1）多支承尾柱(具有槳穴尾柱)

這種尾柱有舵柱、尾柱底骨，螺旋槳位于槳穴內，適用于不平衡舵（多支承舵、平板舵）、如圖1-85（a）所示。因海船很少用不平衡舵，已不多見。

（2）雙支承尾柱(無舵柱尾柱)

這種尾柱無舵柱，但有尾柱底骨，適用于平衡舵（雙支承舵），如圖1-85（b）所示。

（3）半懸掛尾柱（無舵柱底骨尾柱）這種尾柱既無舵柱，又無尾柱底骨，適用于半平衡舵（半懸掛舵），如圖1-85（c）所示。

7/29/202357第三節(jié)船體強度與結構7/29/202358第三節(jié)船體強度與結構六、機爐艙結構的加強、基座和軸隧

1．機爐艙結構的加強

1）機爐艙的特點

（1）機爐艙內裝有主機、輔機、鍋爐等重型機械設備，所以機爐艙承受的局部負荷大。

（2）主、輔機運轉時會產生振動力、慣性力等，容易引起船體振動。

（3）艙內油、水會使船體鋼板腐蝕。

（4）因主、副機檢修拆裝的需要，機艙在甲板上的開口較大，并要求不設二層甲板，盡可能不設支柱，所以容易引起機爐艙結構強度不足。

2）機爐艙結構的加強由于機爐艙具有上述特點，根據“規(guī)范”的要求，對機爐艙區(qū)域的結構提出以下加強措施。7/29/202359第三節(jié)船體強度與結構

（1）甲板結構的加強

①當強力甲板上機爐艙開口的角隅是圓形時，其角隅以及第二甲板機艙開口角隅處的甲板要求加厚板。

②在機艙區(qū)域內，縱骨架式強橫梁應設在強肋骨所處的肋位上。

（2）舷側結構的加強

①在橫骨架式機艙區(qū)域內，當主肋骨跨距大于6m時，應設置支持主肋骨的舷側縱桁。

縱桁的腹板高度應不小于主肋骨高度的2．5倍。也可采用間斷的舷側縱桁，但其間距一般應為2．5m，其腹板高度與主肋骨高度相同。

②當機艙位于船尾部、且為橫骨架式結構時，在機艙區(qū)域從船底到上甲板的舷側范圍內，應設置其間距為不大于5個肋骨間距的強肋骨。

③在橫骨架式的機艙區(qū)域內，強肋骨的腹板高度應不小于相鄰肋骨高度的2．5倍。7/29/202360第三節(jié)船體強度與結構（3）船底結構的加強