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12 图1-11船体在静水中力的平衡 法本中本 图1-12船体变形的趋势 直在船体的中部，向首尾部逐渐减小。 图1-13弯矩曲线 (2)船体在波浪中的总纵弯曲 在波浪状况下，船体内产生的弯矩会较静水中为大。一般认为波浪长度等于船长时 船体的弯曲最为严重。当波峰在船中时，会使船体中部向上弯曲，称为中洪弯曲 (hogging))。当波谷在船中时，会使船体中部向下弯曲，称为中垂弯曲(sagging)。中拱弯 出时，船体的甲板受拉伸，底部受压缩。中垂弯曲时，船体的甲板受压缩，底部受拉伸 116所示。 拉士 压缩一 拉有 5)中垂弯曲 图1-14中拱变曲和中垂弯
2.作用在船体上的局部载荷和其他受力情况 船体在静水或波浪中除了产生总纵弯曲外，它的各部分结构还受到局部的水压力和 货物等横向载荷，也会产生局部弯曲。图1-15所示为作用在船体上的横向的局部载荷」 船体上还有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。见图】~16。 I旺 折t 图1-15船体的横向载荷 图1-16船体肋骨的歪斜 二、总强度和局部强度概念 1.船体的总纵强度 船舶在下水、进坞和航行过程中都会产生总纵弯曲。船帕在波浪中产生的总纵弯短 较静水时为大。船体结构的强度和刚性不足，就有可能使船体总的或局部的结构发生断 裂或不允许的变形。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的能 力称为总纵强度((longitudinal strength) 通常可以将船体看作为变断面的空心梁（简称船梁）。它对总纵弯曲的抵抗能力可用 船梁(ship girder)的横剖面剖面模数来决定。 船梁内产生的弯曲正应力为 式中。一总纵弯曲正应力 M—总纵弯曲力矩； w一剖面模数 I一一船梁横剖面对中和轴的主惯性矩； 计算应力点的构件离中和轴的距离 船体上最大的总纵弯曲正应力通常出现在上甲板和船底部，见图117。 2.横向强度和局部强度 除了总纵弯曲之外，船舶在使用过程中也会产生横向弯曲。横向强度(stransverse
14 中和 弯曲正应力 船梁横制面 图1-17弯曲正应力在船梁上的分布 strength)是指横向构件（如肋骨框架和横舱壁等）抵抗横向载荷的能力.船舶在进坞时， 容易发生横向变形，这时横舱壁的作用很重要。 船体的局部强度(local strength)是指个别构件对局部载荷的抵抗能力。有时船体的 总强度虽能保证，但局部强度不一定能保证。如船舱破损时的水压力和在超过构件承载 能力的外力作用下，局部构件也可能发生破坏或严重变形。 除了强度之外，船体上的板和骨架还必须保证有足够的刚性，使其变形不超过允许 的限度。对于受平面压缩力的薄板，应保证其稳定性，不使其产生皱折而降低强度。 第三节船体结构的型式 一、船体结构的骨架型式 船体是由钢板和骨架组成的长箱形结构，整个船的主体可分为若干板架结构，如甲 板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架等，各个板架相互连接，相互支持，使整个主 船体构成坚固的空心的水密建筑物。 图1-18所示为板架结构的一种形式，板上焊有纵横交叉的骨材和桁材，较小的骨材 数目多，间距小，较大的桁材数目少而间距大。骨材将板分成小的板格，根据板格布置 的方向（也即较小骨材布置的方向）可分为纵骨架式、横骨架式和混合骨架式三种类型。 (1)纵骨架式((longitudinal system of framing) 板格的长边沿船长方向，短边沿 船宽方向，纵向骨材的间距小而横向桁材的间距大。 (2)黄骨架式(transverse system of framing) 一板格的长边沿船宽方向，短边沿船 长方向，横向骨材的间距小而纵向桁材的间距大。 (3)混合骨架式 一纵横方向的骨材间距相差不多，板格的形状接近正方形。这种 骨架式除了在特殊的场合下，一般很少用到。 纵骨架式和横骨架式的结构各有优缺点，纵骨架式结构的优点是多数骨材纵向布置， 骨材参与船梁抵抗纵向弯曲的有效面积，提高了船梁的纵向抗弯能力，增加了船体的总
15 材 图1-18板架结构 纵强度，并且由于纵向骨材布置较密，可以提高板对总纵弯曲压缩力作用时的稳定性。因 而相应地可以减小板的厚度，减轻结构的重量。缺点是施工比较麻烦。 横骨架式结构的优点是多数骨材横向布置，横向强度较好，施工比较方便，建造成 本低。缺点是在同样受力情况下，外板和甲板的厚度比纵骨架式的大，结构重量较大 根据强度和使用要求，船舶某些结构可采用纵骨架式板架和横骨架式板架的组合形 式，例如有的货船上甲板和船底采用纵骨架式。舷侧和下层甲板采用横骨架式，首尾端 全部采用横骨架式。根据弯矩和弯曲正应力在船体上的分布特点，这样做是合理的。 有些军舰和大型油船也有采用全纵骨架式结构的，而一些小型船帕和内河船则多数 采用横骨架式结构。 二、典型横剖面结构 1,杂货船横剂面结构 图1-19是杂货船的货舱横剖面结构，上甲板和双层底是纵骨架式结构，下甲板和舷 侧是横骨架式结构。上甲板和下甲板上开有货舱口，舱口角隅有支柱支撑。近来一些船 上为了理货方便改在中线面设置支柱或半纵舱壁或用悬臂梁结构。结构构件的名称都在 图中标出。 2.散货船横剖面结构 散货船只有一层全通甲板和双层船底，甲板下面有两个三角形的顶边舱，其作用是 防止散货向一侧移动使船倾斜，影响船的稳性。双层底舭部处有向上倾斜的内底边板与 舷侧下那构成的底边舱，其作用是使散货堆放于货舱中央，便于用抓斗卸货。倾斜的底 边舱对船舶的安全比普通的双层底更可靠。顶边舱和底边舱可作为压载水舱以改善船舶 的适航性。 图1-20是装运谷物和煤的散货船货舱结构，甲板和舷顶部，双层底和舷侧下部是纵 骨架式结构，舷侧中部是横骨架式结构 矿砂船也属散货船类型，用于装载铁矿砂和密度较大的矿砂，其结构要求与普通散 货船不一样。重矿砂对货舱的容积要求不大，有富裕的舱容，其结构特点是双层底很高， 这样可以提高船舶的重心，增大摇摆周期，有利于适航性。专线航行的矿砂船可利用舷 边的空舱装载石油，设计成矿砂、石油两用船，出港时装运矿砂而回港时装运石油，可 以避免单程运货，提高船舶营运的经济性