《船舶管理（大管輪）》課件-第一節(jié) 船舶結(jié)構(gòu)與營運經(jīng)濟(jì)性管理

第一節(jié)船舶結(jié)構(gòu)與營運經(jīng)濟(jì)性管理一、船體結(jié)構(gòu)

船體結(jié)構(gòu)若按結(jié)構(gòu)中骨架的排列方式劃分，可分為:

．橫骨架式船體結(jié)構(gòu)縱骨架式船體結(jié)構(gòu)混合骨架式船體結(jié)構(gòu)1.橫骨架式船體結(jié)構(gòu)當(dāng)船體甲板板和外板里面的支撐骨架橫向布置較密，而縱向布置較稀時，這種型式的船體結(jié)稱為橫骨架式船體結(jié)構(gòu)。橫骨架式船體結(jié)構(gòu)船的縱向強度,主要由船體外板和甲板以及少量的縱向大型構(gòu)件來承擔(dān)。

船體的縱向強度主要是由甲板板和船體外板來承擔(dān)。為了承擔(dān)較大的縱向強度，必須把甲板板和外板做得較厚，增加了船體重量。故橫骨架式船體結(jié)構(gòu)適用于要求縱向強度不大的中小型船舶

2、縱骨架式船體結(jié)構(gòu)縱骨架式船體結(jié)構(gòu),是在甲板和外板里面的支撐骨材縱向布置得較密、橫向布置得較稀的一種骨架型式。在橫向布置少量的強肋骨、強橫梁和肋板組成的大型肋骨框架，不過船的首尾端是采用橫骨架式結(jié)構(gòu)。。

圖1－12縱骨架式船體結(jié)構(gòu)2、縱骨架式船體結(jié)構(gòu)優(yōu)點是：船體的縱向強度大，甲板板和船體外板可以做得薄些，船體重量輕。但是由于貨船內(nèi)布置著大型肋骨框架，有礙貨物裝卸，不過它不妨礙液體貨物裝卸。用在縱向強度要求較高的大型油船上。3、混合骨架式船體結(jié)構(gòu)在主船體的中段的強力甲板和船底采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，而在舷側(cè)和下甲板上采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，首尾端采用橫骨架式結(jié)構(gòu)船體縱向強度大，并有足夠的橫向強度，建造也容易，貨艙內(nèi)突出的大型構(gòu)件少，不妨礙貨物裝卸，目前在大、中型干貨船上廣泛采用。圖2－11混合骨架式船體結(jié)構(gòu)

（二）船體構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的分類（1）縱向構(gòu)件：這類構(gòu)件參與總縱彎曲，即承擔(dān)著總縱彎曲強度的構(gòu)件。屬于縱向構(gòu)件的有：甲板、甲板縱桁、甲板縱骨、船底縱桁、船底縱骨、內(nèi)底板、縱向艙壁、船體外板等。（2）橫向構(gòu)件：是能承擔(dān)橫向強度的構(gòu)件。屬于這類構(gòu)件的有：橫艙壁、橫梁、強橫梁、肋板、橫梁肘板、舭肘板等2、船體結(jié)構(gòu)的劃分在同一條船上，位于不同的區(qū)域和不同的部位不僅所受到的作用力大小不同，而且作用力的性質(zhì)也有所不同。將船體結(jié)構(gòu)劃分為：

貨艙區(qū)域結(jié)構(gòu)

機(jī)艙區(qū)域結(jié)構(gòu)

首尾端區(qū)域結(jié)構(gòu)

船底結(jié)構(gòu)

舷側(cè)結(jié)構(gòu)

甲板結(jié)構(gòu)

艙壁結(jié)構(gòu)等（三）外板1、外板名稱位于主船體兩舷側(cè)的船殼鋼板，稱為舷側(cè)外板；船底部的外殼板，稱為船底板；從船底過渡到兩舷側(cè)轉(zhuǎn)彎處的船殼板，稱為舭部外板。這三部分船殼板，統(tǒng)稱為船體外板，簡稱外板，又稱船殼板。

在舷側(cè)與強力甲板（一般為上甲板）相連接的一列舷側(cè)外板（通常為舷側(cè)最上一列板），稱為舷頂列板，又稱舷側(cè)厚板。而位于船體中心線處的一列船底外板，稱為平板龍骨。習(xí)慣上將平板龍骨的一列鋼板定義為Ｋ列板，左右相鄰的兩列板為Ａ列板，再次的為Ｂ列板，依次類推，而每一列鋼板中的每一塊鋼板，從尾向首排列號數(shù)。

2、外板作用（1）保證船體的水密性。（2）承擔(dān)船體總縱彎曲強度、橫強度和局部強度（3）承擔(dān)舷外水壓力、波浪沖擊力、塢墩的反作用力、外界的碰撞、擠壓和擱淺等作用力。

（四）甲板板在船體總縱彎曲時承擔(dān)著最大抵抗力的甲板，稱為強力甲板，一般船舶為上甲板。1、甲板板的厚度分布和板的排列1）甲板板的厚度：若有多層甲板，因強力甲板（或上甲板）距中和軸最遠(yuǎn)，是承擔(dān)總縱彎曲應(yīng)力的主要甲板，故強力甲板在各層甲板中是最厚的甲板。由于最大的總縱彎曲力矩作用在船體中部0.4Ｌ船長區(qū)域內(nèi)，因此在該段區(qū)域內(nèi)的強力甲板板最厚，并向首、尾兩端逐漸減薄。

圖1－15甲板板的厚度分布和板的排列

在強力甲板中，沿著舷邊的一列鋼板，稱為甲板邊板。它是強力甲板中最厚的一列板。這是由于甲板邊板位于舷邊折角處，易引起應(yīng)力集中，舷邊又經(jīng)常積水銹蝕嚴(yán)重的緣故。在艙口之間的甲板板，因被艙口切斷不連續(xù)，不參與承擔(dān)總縱彎曲，故較其它處的甲板薄。

2、甲板開口處的加強（1）甲板上的人孔：采用圓形或橢圓形的人孔，一般勿須加強，但橢園形人孔的長軸一定要沿著船長方向。（2）貨艙口等矩形大開口：矩形開口的長邊是沿船長方向布置的，開口的四個角隅做成園形或橢園形，在開口角隅處的甲板板要用加厚板或覆板予以加強。

（六）舷側(cè)結(jié)構(gòu)橫骨架式舷側(cè)結(jié)構(gòu)，在一般貨艙內(nèi)是只設(shè)置主肋骨；在機(jī)艙中或舷側(cè)需要特別加強的船艙中設(shè)有主肋骨、強肋骨和舷側(cè)縱桁；對于冰區(qū)航行的船舶，在首部貨艙的主肋骨之間裝設(shè)中間肋骨，用來局部加強。

縱骨架式舷側(cè)結(jié)構(gòu)，是由舷側(cè)縱骨、強肋骨等組成的，這種結(jié)構(gòu)主要用在油船上。

圖1－20舷側(cè)的防冰加強舷側(cè)的防冰加強

（七）甲板結(jié)構(gòu)在橫骨架式船體結(jié)構(gòu)中的各層甲板均采用橫骨架式甲板結(jié)構(gòu)；而在縱骨架式的船體結(jié)構(gòu)和混合骨架式的船體結(jié)構(gòu)中，除了強力甲板以外的各層下甲板，均采用橫骨架式甲板結(jié)構(gòu)，這是因為下甲板距中和軸處較近、承擔(dān)總縱彎曲強度較小的緣故。強力甲板艙口之間的甲板，由于不參與總縱彎曲，故也采用橫骨架式甲板結(jié)構(gòu)。

縱骨架式的甲板結(jié)構(gòu)，主要布置在縱骨架式船體結(jié)構(gòu)和混合骨架式船體結(jié)構(gòu)中的強力甲板上。

在甲板結(jié)構(gòu)中主要的構(gòu)件有：1、橫梁（1）普通橫梁：簡稱橫梁。主要裝設(shè)在橫骨架式甲板結(jié)構(gòu)中甲板下的每一個肋位上，承擔(dān)橫向強度。（2）強橫梁：在甲板下每隔３～４個肋位布置一道。作用是承擔(dān)橫向強度，在縱骨架式甲板結(jié)構(gòu)中用來支撐甲板縱骨。（3）半梁：布置在舷側(cè)至艙口邊間的橫梁（4）艙口懸臂梁：是布置在舷側(cè)至艙口邊之間的強橫梁。（5）艙口端梁：布置在艙口兩端肋位上的橫梁。

2、甲板縱骨3、甲板縱桁4、艙口圍板為了保證人員安全，防止海水浸入，提高艙口區(qū)域結(jié)構(gòu)強度，在貨艙口的四周裝設(shè)圍板，稱為艙口圍板。根據(jù)甲板所處的位置不同，艙口圍板在甲板以上的高度要求也不同。在露天干舷甲板上，至少要在600ｍｍ以上。明鋒“PACIFICPIONEER”2000年3月，在日本富士換班

（九）艙壁結(jié)構(gòu)1、艙壁的作用艙壁除了將船內(nèi)分隔成許多艙室以

外，橫艙壁承擔(dān)著船體的橫向強度進(jìn)行水密分艙和分隔防火區(qū)，一旦

船艙進(jìn)水或著火不使其蔓延?？v向艙壁可減小自由液面對穩(wěn)性影

響，并承擔(dān)總縱彎曲強度。

2、艙壁的種類艙壁根據(jù)其作用劃分，有如下幾種：（1）水密艙壁：是在規(guī)定的水壓下能保持不

滲透水的艙壁。（2）油密艙壁：（3）防火艙壁：是分隔防火主豎區(qū)并能限制

火災(zāi)蔓延的艙壁。（4）制蕩艙壁：在艙壁上開有流水孔，用來

減小艙內(nèi)液體的搖蕩所產(chǎn)生的沖擊力。（5）輕型艙壁：是一種無密性、強度和防火要求的輕型結(jié)構(gòu)艙壁，只起簡單的隔離作用。

3、水密艙壁的數(shù)目（1）防撞艙壁：又稱首尖艙壁。是位于船首最前面的一道水密橫艙壁。在艙壁上不準(zhǔn)開設(shè)門、人孔、通風(fēng)管道和任何其它開口。（2）尾尖艙艙壁：是位于船尾最后一道水密橫艙壁。該艙壁向上允許通到水線以上的平臺甲板。（3）機(jī)艙兩端的水密橫艙壁：在機(jī)艙的前后端必須設(shè)置橫艙壁與其它艙室隔開。對于尾機(jī)型船，機(jī)艙后端的艙壁即為尾尖艙

艙壁。

3、水密艙壁的數(shù)目

（1）防撞艙壁：又稱首尖艙壁。是位于船首最前面的一道水密橫艙壁。在艙壁上不準(zhǔn)開設(shè)門、人孔、通風(fēng)管道和任何其它開口。該艙壁的作用是一旦船首破損，阻止海水蔓延至其它船艙。（2）尾尖艙艙壁：是位于船尾最后一道水密橫艙壁。該艙壁向上允許通到水線以上的平臺甲板。（3）機(jī)艙兩端的水密橫艙壁：在機(jī)艙的前后端必須設(shè)置橫艙壁與其它艙室隔開。對于尾機(jī)型船，機(jī)艙后端的艙壁即為尾尖艙艙壁。1.首尾尖艙的艙壁是______。A.防火艙壁B.普通艙壁C.水密艙壁D.槽型艙壁答案：C

2.對于機(jī)艙在中部的船舶，要求設(shè)水密

橫艙壁一般______。A.不少于一道B.不少于二道C.不少于三道D.不少于四道答案：D（對于中機(jī)型或者中尾機(jī)型）；（尾機(jī)型）

4、艙壁結(jié)構(gòu)型式（1）平面艙壁：由平的艙壁鋼板和加強壁板組成。由于水的壓力與深度成正比，而且接近艙底的壁板易銹蝕，故艙壁板的各列板是水平布置的，艙底的一列板最厚，向上逐漸減薄。（2）槽型艙壁：把艙壁板壓成槽形（或弧形、梯形等）增強艙壁的強度和剛度，槽形方向一般為豎向布置，可省去平面艙壁所需的骨架結(jié)構(gòu)

（十）舷墻與欄桿沿著露天甲板邊緣裝設(shè)的圍墻，稱為舷墻。舷墻不參與船舶總縱彎曲，其作用主要是：

減少甲板上浪保障人員安全防止甲板上貨物及物品滾到舷外無舷墻的部位應(yīng)裝設(shè)欄桿，舷墻和欄桿的高度應(yīng)不小于1.00m。欄桿最低一檔以下的開口高度，應(yīng)不超過230mm,其它各檔的間隙應(yīng)不超過380mm。

（十一）船首端結(jié)構(gòu)船舶的首端是指上甲板以下、防撞艙壁以前的部分。為了減小航行時的興波阻力；提高船速；現(xiàn)

代運輸船舶的船首常制成球鼻形

1、作用于船首端的外力船在波浪上縱搖時船首底部受到的碰擊作用波浪對船首部兩側(cè)的沖擊力在冰區(qū)航行時冰的擠壓力，以及碰撞力等。2、船首端骨架結(jié)構(gòu)的特點和加強在首尖艙區(qū)域內(nèi)，多數(shù)采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，肋骨間距小，構(gòu)件尺寸大，設(shè)有許多空間骨架構(gòu)件

（十二）艉端結(jié)構(gòu)尾尖艙壁以后，上甲板以下的船體結(jié)構(gòu)稱為尾端結(jié)構(gòu)，包括尾尖艙和尾部懸伸端，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。制成巡洋艦型，提高船舶推進(jìn)效率1、作用于船尾部的外力螺旋槳運轉(zhuǎn)時的水動壓力尾機(jī)船由于主機(jī)引起的振動力舵及螺旋槳的重力等。2、船尾部骨架結(jié)構(gòu)的加強（1）在每一個肋位上設(shè)置升高肋板。（2）在舷側(cè)除了肋骨之外，設(shè)置舷側(cè)縱桁。左右

舷的兩舷側(cè)縱桁之間設(shè)有強橫梁。（3）有的尾尖艙內(nèi)也設(shè)有制蕩艙壁。

圖1-25艉端結(jié)構(gòu)3、尾軸架和軸包套

（1）尾軸架：是用來固定伸出船體外部的螺旋槳軸的結(jié)構(gòu)，常用的有裝設(shè)一根撐桿的單臂式和有兩根撐桿的人字架式。撐桿的一端伸進(jìn)船體內(nèi)固定在船體骨架上，或用撐桿腳固定在外板上，另一端連接在圓筒形軸承上，螺旋槳軸從軸承中穿過。

大連船用推進(jìn)器有限公司，直徑7.67米，重量：98噸，船級社DNV圖1—27尾軸架與軸包套（2）軸包套：在船體尾部水線下的兩舷側(cè)，沿著螺旋槳軸的方向逐漸地將船體兩側(cè)的結(jié)構(gòu)和外板向外突出，使尾端突出于船體尾部表面之外，形成一個鰭狀結(jié)構(gòu)，使螺旋槳軸包在里面。這種結(jié)構(gòu)便于軸的保護(hù)和維修，但使船尾部結(jié)構(gòu)和外板的形狀變得復(fù)雜，使船體阻力有所增加。多用在較肥的船上，（十三）錨設(shè)備（十四）防火結(jié)構(gòu)1.基本概念2.防火分隔（耐火分隔）ABC三種級別（十五）船體結(jié)構(gòu)主要圖紙1.總布置圖2.船中剖面圖3.基本結(jié)構(gòu)圖4.外板展開圖（十六）船體結(jié)構(gòu)的密性和開口關(guān)閉裝置為了保證船體結(jié)構(gòu)的水密性，船殼外板、干舷甲板、水密艙壁、各種液艙的鋼板接縫和開口關(guān)閉裝置，根據(jù)它們的位置和用途的不同，要求保持不同程度的密性1、船體結(jié)構(gòu)的密性（1）水密：是在規(guī)定的水壓下，船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件接縫和開口等關(guān)閉裝置不滲漏水的性能。。（2）風(fēng)雨密：是指在任何風(fēng)浪情況下水都不得滲漏入船內(nèi)。風(fēng)雨密的密性要求比水密的低一些。*2、開口的關(guān)閉裝置(1)船體結(jié)構(gòu)上開口關(guān)閉裝置的種類根據(jù)開口關(guān)閉裝置的用途劃分，主要有下列四種：貨艙艙口蓋、船用門、船用窗、人孔蓋。在這些開口關(guān)閉裝置中，若按密性劃分，又可分為：水密型、油密型、風(fēng)雨密型、非密性的開口關(guān)閉裝置。①貨艙艙口蓋（風(fēng)雨密艙口蓋）單拉滾翻式艙口蓋鉸接折疊艙口蓋滾動艙口蓋吊移式艙口蓋*圖1－57單拉滾翻式艙口蓋圖1－58鉸接折疊艙口蓋圖1－59滾動式艙口蓋吊移式艙口蓋

（2）船用門若按門的密性劃分，水密門、風(fēng)雨密門、鋼制輕便門、防火門

A.水密門船舶主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的船上使用的水密門有如下三級：

a.一級鉸鏈門；

b.二級手動滑動門；90Sc.三級動力兼手動滑動門；60S任何水密門的操縱裝置，無論是否動力操作，均須在船舶向左或向右傾斜15o時能將門關(guān)閉。*(2)船體結(jié)構(gòu)上開口的關(guān)閉裝置的設(shè)置要求在《1974年國際海上人命安全公約》和我國《海船分艙和破艙穩(wěn)性規(guī)范》中，對于船體結(jié)構(gòu)上開口的關(guān)閉裝置的設(shè)置，主要有如下規(guī)定：3①水密艙壁上開口的關(guān)閉裝置在限界線以下的水密艙壁上要求盡量減少開口的數(shù)量，對于開口要有船舶主管機(jī)關(guān)認(rèn)可的關(guān)閉裝置。A．在防撞艙壁上不準(zhǔn)設(shè)門、人孔或出入口。一般僅可通過一根管子，且管子上裝有在艙壁甲板以上可以操作的截止閥，其閥體是裝在艏尖艙內(nèi)側(cè)的艙壁上，以便艏尖艙破損時可以將它關(guān)閉。D．從機(jī)艙通往軸隧的水密艙壁上的水密門，一般要求裝設(shè)二級水密門。E．門檻在分艙載重線以下，航行中有時需要開啟，且門的數(shù)目超過5扇；或在艙壁甲板以下設(shè)有旅客艙室，則艙壁上的門為三級水密門。二、船舶強度（一）總縱彎曲強度船體強度是指船體結(jié)構(gòu)抵抗各種內(nèi)力與外力作用、而不被破壞和變形的能力。船體強度分為其中縱向強度最為重要。

總縱彎曲強度（亦稱為縱向強度）橫向強度局部強度扭轉(zhuǎn)強度

圖1—7船體總縱彎曲變形3、總縱彎曲力矩和剪力沿著船長方向的分布特點1）由于船舶浮在水上，首尾兩端無支持是自由的，所以在船的首尾兩端的彎曲力矩和剪力總是等于零。2)總縱彎曲力矩值，從首尾兩端向船中逐漸增大，最大的彎曲力矩一般位于船中0.4L船長范圍內(nèi)。3)最大的剪力位于距首尾兩端大約1/4船長附近。3、總縱彎曲力矩和剪力沿著船長方向的分布特點4)根據(jù)梁的彎曲理論可知，最大彎曲力矩處其剪力值等于零。5)對于營運的船舶來講，船體的幾何形狀和大小是一定的。船舶可能遇到的最不均勻的重力分布的裝載狀態(tài)和可能遇到的最不均勻的浮力分布的波浪也應(yīng)是一定的。因此，每一條船舶就有一個可以確定的最大彎曲力矩值和剪力值。4、影響船體總縱彎曲力矩和剪力的因素總縱彎曲力矩和剪力的大小及沿船長的分布規(guī)律，與船舶的大小、船舶重量和浮力的大小及沿著船長方向的分布有關(guān)。（1）浮力的大小和分布

標(biāo)準(zhǔn)波：波長λ=船長L，波高H=波長λ的1/20；波峰或波谷位于船中時，船舶的浮力分布對船舶總縱彎曲力矩和剪力來講是最不利的。

風(fēng)平浪靜（MOLcomfort）（九2013年6月17日下午1時左右，商船三井“MOLComfort”號集裝箱船在也門外海200英里處由于惡劣天氣導(dǎo)致貨艙進(jìn)水，使船舶從中部斷裂。6月27日，斷裂后的船尾部分沉沒到4000米深海底，這半段船只載有1700個集裝箱和1500噸燃油。7月11日上午5時左右，前半部分船體（約2400個集裝箱燒毀）沉沒，自此結(jié)束了長達(dá)26天的海上漂流。

4、影響船體總縱彎曲力矩和剪力的因素（2）重力的大小和分布1）過大的中垂?fàn)顟B(tài)，使船中吃水大于首尾吃水，根據(jù)載重線標(biāo)志判斷載重量，則使船舶裝載量減小；2）上層建筑和甲板室連接處作用力增加；3)使軸系和管系等發(fā)生彎曲變形；4)導(dǎo)致大開口艙艙口變形，影響與艙蓋的配合。5、船體總縱彎曲應(yīng)力的分布船體總縱彎曲應(yīng)力的大小沿著船深方向是成線性分布的。甲板和船底的彎曲應(yīng)力方向相反，二者的彎曲應(yīng)力值最大。當(dāng)船體發(fā)生中拱彎曲時，甲板受拉應(yīng)力作用，船底受壓應(yīng)力作用；而位于中和軸處總縱彎曲應(yīng)力等于零。船中橫剖面和總縱彎曲應(yīng)力的分布

（四）扭轉(zhuǎn)強度船舶扭轉(zhuǎn)強度是指船體結(jié)構(gòu)抵抗扭轉(zhuǎn)變形和破壞的能力。當(dāng)船舶斜置在波浪上時；或船的首尾部裝載對于船中心線左右不對稱時；以及其它原因產(chǎn)生的首尾左右不對稱的作用力；都會產(chǎn)生作用在船體上的