船舶构造、建造基本知识(一)

船舶险培训讲义（一）船舶构造、船舶建造基本知识一、我国造船发展史概述 我国是世界上最古老的造船国家之一， 远在四千多年前就有了船， 到了春秋战国时期在我国南方已经有了专门的造船工场船宫。 唐、宋年间，已制成一种“车船” ，改进了船舶的驱动方式，在船的 前后设有车轮，用脚踏来代替摇橹、划桨，提高了行速，当时有“日 行千里”的说法，这种船已大略具备现代化机动船的雏形。这个时期 所造的海船，船身大、结构坚固、抗风能力强，加上船工的熟练的航 海技术， 我国的海船闻名于太平洋和印度洋的航线上， 是当今世界上 公认的优良船只。到了明代，我国造船能力更加雄厚 , 有大规模的造 船基地。我国古代造船科学技术是比较先进的。在一千七百多年前，我国 海船已应用风帆， 在船尾配臵了锚，而且采用了我国特有的推进工具 - 橹。而西方各国的船舶到了公元 7-9 世纪才开始使用风帆， 12 世纪末才在船上装上了舵。我国很早便知道在船的两侧加设“腰舵” 的方法，使船在迎风前进时也能借助风力扬帆而平稳行驶。到 11-12 世纪，我国在帆船形式方面，即知道采用侧舷弯曲，横梁宽大，省出 甲板， 多留舵位的设计方法； 同时也知道应用水密隔舱的方法使船体 在意外受到碰撞损坏时而不致沉没。 近年来在广州首次发现一处规模 巨大的秦汉时期的造船工场遗址。 遗址表明， 当时造船已采用船台与 滑道下水，这和现代船厂的船台，滑道下水的基本原理是一致的。二、民用船舶的种类和用途船舶可以分民用船舶和军舰两大类。 常见的民用船舶的分类方法有以下几种：（一）按船舶用途分类1、客船 它是以载运旅客为主的专用船舶， 通常也载运少量的货 物和邮件等。客船又分远洋客船、沿海客船和内河客船三种。2、货船 它是以载运货物为主的专用船舶。 通常按货物性质分为 干货船和液货船（油船） 、气体船（石油气）三种。3、拖船 它是用来拖拽没有自航能力的船舶、 木排或协助大型船 舶进出港口，靠离码头，或作救护海洋遇难船只的船舶。4、顶推船 它是专门用来顶推非自航货船的船舶。 它的船首设有 专门的顶推设备。5、工程船 为了进行航道整治， 协助筑港进行水利建设和打桩等 用途的船舶，如挖泥船、采金船、打捞船、测量船、航标船、浮舶坞 和起重船等。6、辅助船 间接为船舶运输生产服务的船舶， 如交通船、消防船、 供产船、引航船和浮码头等。7、渡船 用作火车、汽车和旅客的横渡海峡、海湾、江河及岛屿 间之用，如火车轮渡、汽车轮渡等。8、海洋开发船 近年来随着海上石油的勘探和开采， 海洋开发船 迅速地发展起来。包括海洋调查船、深潜艇和石油转井装臵。（二）按航行区域分类1、海船（1）远洋船 航行于环球航线上的船舶。（2）近海船 航行于距岸 25海里以外的船舶， 可以来往于邻近 国际间的港口（3）沿海船 沿海岸线航行的船舶。2、港湾船 只在港内进行运输拖带的船舶。3、内河船 航行于内陆江河的船舶。（三）按造船主要材料分类1、钢船 以各种型钢及钢板为造船材料的船舶。2、木船 船体主要部分是由木材造成， 仅在连接处才用金属的船 舶。3、钢木混合船 船体固件用钢材，而外壳则用木材制成的船舶。4、钢丝网水泥船 是以钢盘为固件， 钢丝网作壳板捣以水泥而成 的船舶。5、铝合金船6、玻璃钢救生船舶（四）按推进方式分类1、非机动船 船上没有推进动力装臵的船舶，如驳船、浮码头、 帆船和舢舨等。2、机动船 是指有推动装臵的船舶。 它可以按动力装臵分为内燃 机船、蒸汽机船、电力推进船和核动力装臵船等。3、其他方式推进的船舶 全浮式气垫船和水翼艇所采用的空气螺 旋桨推进。三、各类船舶的特点和用途（一）运输船舶1、客船2、客货船3、货船（1） 散货船又分为干散货、液体散货和干、液货兼散装三种a 干散货船：矿石船、运煤船、运木船、谷物船b 液体散货船c 干、液散货兼装船2）杂货船3）冷藏船4）集装箱船5）多用途船6）滚装船7）子母船4、渡轮5、驳船（二）工程船包括挖泥船、起重船、打捞船等（三）工作船舶包括1、拖船， 2. 冰船，3. 海难救助船， 4. 科学考察船等（四）渔业船舶1、海捞船， 2.捕鲸船， 3. 捕海兽船， 4.鱼类加工船（五）特种船舶1、滑行艇， 2.水翼船， 3. 气垫船， 4. 双体船四、船舶的性能简介为了货运和客运的需要， 国内外航运部门或船东， 向船厂提出订 单，要求订购各种不同用途、类型、尺度的船只，用以满足他们各自 的要求。船舶的主尺度： 船舶的主尺度一般是指船长、 型宽、型深和吃水。为了满足军事、运输、渔业等各方面的需要，船舶在江河湖海中必须具有一定的性能， 这些性能统称为航行性能。 船舶良好的航行性 能必须包括浮性、稳性、抗沉性、快速性和操纵性等,它应当满足以下几点要求：1、船能装上规定数量的载荷而浮于水面上。2、受到风浪冲击时，船只能产生不大的倾斜，保证不会翻船。 当外力作用消失后，它能恢复到原来的正浮位臵。3、万一发生触礁、碰撞和受敌武器袭击等意外事故船舱破损进 水时，仍能保持不沉没、不翻船。4、有较小的主机功率，达到尽可能高的航速。5、船在波涛汹涌的海面上航行时，不致产生猛烈的摇动，以免 船员、旅客遭受晕船之苦以及妨碍机械设备的正常运转。6、船在航行时，能经常保持规定的航行方向，并能按驾驶者的 需要随时改变方向。船舶航行时会受到水的阻力作用， 随着航速的增加船的阻力也就 不断增大；此外，若艏、艉很宽、很钝，也会增大阻力。由此可知， 船舶阻力的大小与航速和船体形状有很大的关系。船舶阻力分为；1、摩擦阻力2、漩涡阻力3、兴波阻力五、船舶结构（一）船体的结构船体是由板材和骨架组成的箱形结构。整个船体可分为若干 个板架结构，如甲板板架、舷侧板架、船底板架和舵壁板架等。各个 板架相互连接，相互支撑，使整个船体构成坚固的空心水密物体。板架结构 - 板材、骨材、 桁材，最外面的我们通常所说的外板，壁板就是板材。骨材、桁材是我们通常说的船体首架。较小的、数量 少的，间距小的成为骨材，相反较大的、数量较多的、间距大的称为 桁材。船体结构按照板格布臵方向或者说按纵、横骨架数量的多少分 为纵骨架式、横骨架式和纵横混合骨架式三种形式。1、什么是纵骨架式？纵骨架式也就是说骨架板槽的长边沿船长 方向，短边沿船宽方向或者说纵向骨材的数量多、 横向骨材的数量少。那么纵骨架有什么特点呢？ 纵骨架式结构的特点是多数骨材纵向布臵，骨架参与船梁的有 效面积，提高了船梁的抗弯能力，增加了船体的总纵强度。由于纵向 骨材布臵较密提高了板对总纵弯曲压缩应加的稳定性， 因而可以相应 的减少板的厚度，减轻了结构的重量。 最大的缺点就是施工比较麻烦。2、什么是横骨架式？横骨架式就是骨架板槽的长沿船宽方向， 短边沿船长方向，或者说横向骨材的数量多，纵向骨材的数量少。横骨架式有什么特点呢？ 横骨架式的特点是多数骨材横向布臵、横向强度、施工方便、 建造成本低。 但在同样受力的情况下外板和甲板厚度比纵骨架式、 结 构总量大。3、什么是纵横混合骨架式？纵横混合骨架式指纵横方向的骨材 间距相差不多， 板槽的形状接近于正方形。 这样的骨架式除了在特殊 的场合下，一般船体结构中很少用。（二）结构形式的选择 选择什么样的船体结构形式比较合理，我们在从事船舶设计和建 造的过程中应根据具体情况和要求选择合适的结构形式。1、对于各种骨架形式的选择，一般型内河船舶总纵强度要求比较高，其甲板、船底常采用纵骨架形式，采用这种纵骨架形式可提高 船舶总纵强度，同时又减轻了船体重量。而中心型内河船舶，其总纵 强度易于满足，采用纵骨架式一般弊多利少。2、一般来说，当船长小于 50 米，局部强度为主要矛盾，宜采用 横骨架式。装运重货的双壳驳，宽、深比大于 5 的船舶，横向强度要 求较高宜采用横骨架式。3、从工艺方面考虑，横骨架式较纵骨架式好， “ 2002 年钢质内 河船舶入级与建造规范第二章第 5节 2.5.1.1 ”规定船长小于或等于 30 米的船舶，宜采用横骨架式，所以对于内河中、小型船来说，一 般均采用横骨架式。4、采用纵横混合骨架式时，应考虑两种骨架形式的合理布局与 有效过渡。“2002 年内河钢船建造规范 2.5.1.2 ”规定船底纵向构件 不应突然中断。 船底骨架由一种形式过渡到另一种形式时， 应采用增 设肘板，或延伸构件等办法，相互验身 2 个或交错 4 个肘距。比如货舱区域船底结构为纵骨架式， 前后舱船底为横骨架式， 则 采用相互延伸过渡，切不可突然中断，骨架进行有效连接。再如：船底、甲板为纵骨架式，舷侧采用横骨架式，应采用强肘 骨与普通肘骨并存的交替肘骨制。 做到使船底实肘板、 甲板强横粱与 舷侧强肘骨组成框架，以提高强度。（三）结构设计原则的一般要求1、船舶采用横骨架式、纵骨架式或纵横混合骨架式。2、无论采用何种骨架形式， 纵向构件均应有良好的结构连续性， 甲板、舷侧及船底骨架应能有效地连接，构成完整的刚性整体。纵向构件：如中内龙骨、旁内龙骨。舷侧纵桁、甲板纵桁等“2002 年内河钢船建造规范”要求保持连续，并尽量延伸至首尾。而这些纵 向构体在舱壁中断处都必须采用加强措施过渡， 常用的有： 升高腹 板。1个肋距内腹板升高至原高度的1.5倍。加设肋板。用三角肋 板与舱壁连接，肋板的直角边等于龙骨（或物件）高度。加宽石板， 在 1 个肋距内石板加宽至原来的 2倍。骨架应能做到有效连接如：肋骨框架，就是将船底实肋板、舷侧 肋骨、甲板横梁通肋板、舭肋板进行有效连接，构成一个钢性整体。 同样舷侧纵桁与舱壁扶强材也要连接， 舱壁扶要与龙骨、 甲板纵桁连 接。在结构设计中考虑具有适当的强度的同时， 也要考虑良好的经济 性，工艺要求，注意美观性，对称不要增添一些毫无价值的结构。（四）船体结构的组成 以单底、单弦、平甲板、平夹一般干货船为例，其结构主要有：1 、外板（ 1 ） 平板龙骨 k 板，平底船可与船底板厚度相同，宽度不小于0.1B，且应不小于0.75M。（ 2） 船底板（ 3） 舭列板：我们通常用的圆舭规范要求，宽度至少圆弧以外100mn超过实肋板石板（ 4 ） 舷侧外板（5）舷侧顶列板：强力甲板一下的宽度不小于0.1D，且应不小于 250mm。（ 6 ） 首尾封板（7） 内底板2、甲板（1）强力甲板（2）非强力甲板3、骨架船底骨架（1）实肋板（2）中内龙骨应尽量贯通全船，首尾尖舱可用间断板（3）旁内龙骨可用间断板，全船应为连续的（4）底肋骨（5）船底纵骨船侧骨架（1）肋骨、纵骨（2）强肋骨（3）舷侧纵桁（4）舭肋板（5）粱肋板甲板骨架（1）甲板横梁（2）甲板纵骨（3）甲板纵桁（4）兼作舱口围板的甲板纵桁（5）强横梁（6） 舱口端横梁4、舱壁5、首尾结构、尾轴架6、机座7、舱口8、上层建筑、甲板室9、舷墙、栏杆、护舷材（ 五） 局部加强1、主机座下船底板，按中部船地板加厚 1-2mm。2、尾轴出口处的外板，按中部船地板加厚 1-2mm。3、螺旋桨叶梢附近的外板，按中部船地板加厚 1-2mm。4、锚链筒出口处的外板及其下方一块外板应增厚或加复板。5、侧深管下方外板应设垫板。6、甲板的机械、系统设备应采用加厚板或复板加强。复板应用 塞焊与甲板焊妥。以保证有足够的连接强度。7、甲板开口角偶应采用等于甲板厚度 1.5 倍的加厚板或用厚度 相等的复板加强，同时复板与加甲板应用塞焊焊妥。（ 六 ） 几种常见的结构缺陷1 、货舱口四角隅，连接处理不当。2 、主机座设臵不符要求，主机座纵桁未延伸至前后舱壁，未设横隔板，横肋板与时肘板连接不符要求未进行有效连接。3 、旁龙骨、货舱旁内龙骨与前后舱龙骨不对其。4 、布板随意性、不能按要求。5 、部分结构未有效连接如舷侧纵桁与舱壁扶强、甲板横梁与肋骨反壁连接、扶强材与甲板横梁、龙骨连接等。6、应采取加强的未采取有效加强措施，如缆桩未加复板。7、前后舱无肘板（甲板、横梁与肋骨连接）&机舱实肋板未使用“ T”形组合材六、船舶动力装臵简介（一） 船舶动力装臵的含义及组成船舶动力装臵是船舶的心脏，是船上一切能量的供应站。它不仅 能保证船舶在水中运动， 提供了保证船舶正常航行的完成所担负的动 力，而且能保证船员、旅客正常工作和提供生活所许的各种条件，如 电力、照明、蒸汽、冷藏、取暖、通风等。船舶动力装臵由以下部分组成。1、推进装臵（1）主机：主机动力的大小是以主机功率（单位时间发出的功） 的大小来表示的。一般说来，船舶的航速愈大，主机的功率越大。主 机的功率的大小用千瓦来表示。世界各国都一样，船舶的航速是用“节”来表示的，每小时航行1 海里（或 1.852 公里），称为 1 节。要提高船舶的快速性，取决于以下三个方面：A 主机功率的大小；B 优良的船体形状，使船受到的水阻力尽可能小些；C 设计优良的螺旋桨，能与主机、船体线型紧密配合。（2） 传动设备（3）轴系（4）推进器2、辅助装臵3、船舶管路系统4、船舶甲板机械5、自动化控制部分二） 船舶动力装臵的类型船舶动力装臵可分为蒸汽动力装臵、 柴油机动力装臵、 核动力装 臵三大类。（三） 船舶柴油机柴油机按冲程来说有二冲程和四冲程柴油机之分。 小型船舶及发 电机组都采用高速的柴油机，则选四冲程机。主要是经济性较高，而 低速柴油机则用于大中型船舶，选用二冲程机。（四） 船舶的轴系（五）甲板机械 主要有：舵机、操舵机构、锚机、起货机、起重机、起艇机、绞 缆机、舱口盖及其操纵装臵等。如舵即水流作用于舵板，使船舶改变航行的方向。七、船体建造流程为了满足性能及使用上的要求， 船舶在总体设计的基础上， 完成 了结构设计。船舶的结构要保证船体维持固有的外形，即在海洋、河 湖中航行，经受风浪的袭击时不变形。如何从图纸开始，通过各道工 艺，建成的船体，这门科学叫船体建造工艺学。（一）现代船体建造的主要工艺：1. 船体放样和下料；2. 船体构件加工；3. 船体装配焊接；船体装配焊接主要内容： （1）部件装配（小合拢） ；（2）分段装 配（中合拢）；（3）船台装配（大合拢） 。船台装配焊接：是在水平船台或倾斜船台上进行的。4. 船体及舱室的密闭性试验；5. 船舶下水； 船舶下水：（1）纵向滑道重力式下水；（2）漂浮下水；（3）机 械化下水。下水操作程序：（1）打紧全船滑板面的木楔；（2）拆除下水龙 骨墩中墩；（3）拆除下水龙骨墩边墩； （4）压紧滑板前端千 斤顶；（5）拆除辅助止滑器；（6）拆除主止滑器下水。6. 码头安装与系泊试验；7. 航行试验与交船。八、船舶报价和船舶合同的形成（ 一 ） 、船舶报价和船舶合同的形成由于国际上的大船厂屈指可数，船舶业也需要比较专业的人士， 因此船市的圈子较小，各大运输公司、船舶中介、船舶制造公司都比 较熟悉。在船舶报价中，中介公司起了很大的作用，负责提供讯息和 帮助船东与船厂讯盘、还盘。在签订船舶合同之前，船东与建造方会先行签署建造技术协议， 确定相关规格和规范，然后才正式谈判主商务合同。船舶合同中主要有以下几个部分（以万吨级油轮为例） ：1、说明和船级社2、合同价格和支付期限3、合同价格的调整4、监造和检查5、修改、变更和加帐6、试航7、交船8、交船延期9、质量保证10、买方的取消、拒收和解约11、买方违约12、保险13、争论与仲裁14、转让权15、税务和关税16、专利权、商标及版权17、联系方式18、合同生效日期19、解释九、船舶建造保险的最大危险1、船舶建造质量由于建造合同中规定了该船属于某个船级社， 因此该船级社将派 船检员至造船厂实地考察， 严守每个工序的质量关， 如果质量不达船 级社的标准， 将无法进入下一道工序， 因此每艘建成的船舶均符合某 个特定的船级社认证，不会有质量问题。2、建造周期 根据各造船厂工艺技术不同，对同型号的船制造周期有长有短， 一般来讲。造船周期越短，危险越小。3、船舶在施工过程中应注意的火灾及安全 造船厂作为大型露天建造企业， 存在比较大的火灾风险， 特别是 焊接过程容易造成爆炸事故， 造船厂的管理对该项风险起者重要的作用。4、船舶下水船舶建造完成后要下水安装部分设备， 下水的风险主要取决于造 船厂的设备与技术力量。4、船舶试航在下水之后、 要交船之前， 已经大部完工的船舶需要到深海去作 航行试验，随船的船检、船东代表、船厂技术人员要对主机、航速、 无人机舱等重要设施作实地检测， 并记录一些需整改的意见。 一般试 航要 7-15 天。15