船舶结构，又称“船体结构”。是指由板材和骨架等组成的船体结构物的统称。主要包括船底结构、船侧结构、甲板结构、舱壁结构、首尾结构和上层建筑等。不同用途的船舶其结构也有所不同。船舶结构是船舶保持足够的强度、刚度、稳定性和可靠性以及安全营运的基础。

我们会通过两期《船播者》，为大家带来船舶结构方面的概述和检查知识，在本期船舶基本结构及检查（一）中，我们着重介绍船舶基本结构、结构受力与强度方面的知识，接下来还会有船舶基本结构及检查（二），将会为大家带来船舶识别号、结构方面批准文书、结构通道等方面的介绍，以及船舶装载仪、货泵舱、加强检验等方面的安全检查知识。

一、典型的船舶类型

船舶结构力学从整体上看就是一些部件的集合，无论是航行、停泊或作业过程中，船舶都会不可避免地受到各种力的作用，这些作用力主要为：重力、浮力、货物的负载、水压力、波浪冲击力、扭力、冰块挤压力、水阻力、推力和机械震动力及坞墩反力等，这些力作用的最终效果会使船舶产生总纵弯曲、扭转、横向及局部变形。

为了能保证船舶安全的海上航行，船舶应具备良一定的结构强度和稳性，一定的结构强度是指船体结构在一定年限内载运旅客和货物过程中，在承受和抵抗各种作用力的情况下，具有不被破坏或不发生过大变形的能力，能够保持船舶的形状空间和水密，保证船舶的稳性。

该种船型具有较小的货舱开口。 船舶的甲板比较连续。

该种船型具有较大货舱开口，船舶总纵强度主要有两侧舷侧结构来承担。

  一般都采用单甲板、双层底、顶边柜、底边柜、混合骨架式单船壳结构以  及甲板货舱口的布置。下图是典型的散货船剖面：

二、船舶基本结构概要

    1、船底结构与舷侧结构

船底结构是船体的基础，它参与总纵弯曲，承受水的压力、机器设备和货物的重力，进船坞时的坐墩的反作用力。按照排列方式分为横骨架式和纵骨架式。

单底结构的横骨架式：其特点是机构简单、建造方便，但是抗沉性差，主要用于小型船上，其主要构件有中内龙骨、旁内龙骨和肋板。

单底的纵骨架式：结构简单，防泄漏能力差，主要构件有中内龙骨，旁内龙骨、船底纵骨和内板组成。

双层底结构是指有船底板、内底板机器骨架围成的水密空间结构，设置在防撞舱壁和船尾尖舱舱壁之间。它的作用是增加船体总纵强度和船底局部强度；可以作为燃油舱、滑油舱和淡水舱。能更够调节船舶的吃水和纵倾、横倾，改善船舶的航行性能。 双层底结构是除顶边舱外离船舶中和轴最远的结构，其结构一方面要支撑货物的重量，另一方面要参加船舶的总纵强度；双层底内除了设置纵骨外，还设置肋板，加强整个双层底的板架强度。双层底的内底板是容易受损的部位，内部结构根据其舱室的用途有着不同的特点，用于压载的处所的小厚度构件中容易出现腐蚀；在油水舱柜界面容易出现热腐蚀。

舷侧结构(side shell construction)是指连接船底和甲板的侧壁部分，它要承受水压力、波浪冲击力、碰撞力、冰块的冲击和挤压力、甲板负荷、舱内负荷、总纵弯曲应力和剪切应力等外力的作用，是保证船体的纵向强度、横向强度，保持船体几何形状和侧壁水密的重要结构。

舷侧结构主要组成部分有：舷侧外板、肋骨、强肋骨、舷侧纵析、舷侧纵骨及舷边等。

舷侧结构由舷侧外板和舷侧骨架组成。舷侧骨架是舭肘板至上甲板之间的骨架结构，也有横骨架式和纵骨架式两种。横骨架式舷侧骨架。横骨架式舷侧骨架有两类：一类是只设单一的主肋骨，一般用于货舱区域的舷侧，但也有应用于全船舷侧的。另一类是强肋骨式横骨架舷侧。其骨架有主肋骨、强肋骨和舷侧纵桁等。它具有较好的横向强度和局部强度，因而用在机舱或舷侧需要特别加强的船舱中。纵骨架式舷侧骨架由舷侧纵骨、强肋骨等组成，这种结构主要用于油船上。

2、 外板与甲板结构

外板是构成船体底部、舭部及舷侧的外壳板，由一块块钢板对接焊而成。外板的钢板的长边通常沿船长方向布置。长边与长边相接的纵向接缝叫边接缝（板缝线，Seam），短边与短边相接的横向接缝叫端接缝（端缝线，Butt），钢板逐块端接而成的连续长板条称为列板（Strake）。K板是沿着船首尾方向布设的。向两舷依次展开，分别是ABCD---。甲板板由许多钢板并合焊接而成，钢板的长边通常沿船长方向布置。沿甲板边缘与舷侧邻接的一列甲板板称为甲板边板（deck stringer）。

Ø 上甲板边线沿纵向向首尾端升高的曲线称为舷弧，上甲板沿横向的拱形称为梁拱。舷边直角连接是通过焊接工艺完成的，圆弧舷板连接的部分是通过板材转弯的

（1）甲板结构：开口线以外的甲板一般采用纵骨架式，增加参与总纵强度的构件，该处结构主要承受总纵强度方面的弯矩和剪力。现在甲板构件采用高强度钢，以便减少构件尺寸，减少重量，增加船舶的经济性。但由于减少了甲板构件的尺寸，削弱了甲板的刚性，使甲板容易失稳。另外，由于变形的加大，没有相应的涂层配套，对甲板结构的防腐提出了更高的要求。对于开口线以内（横向甲板条）一般采用横骨架式，主要考虑增加横向强度，提高抗压能力。

3. 其他结构

1. 舱壁结构：舱壁结构有平面舱壁和槽形舱壁两种。平面舱壁设在肋骨位置，由平面钢板加上横向和垂向扶强材组成；槽形舱壁由钢板压制成垂向槽形，跨设在两档肋位之间。2. 顶边舱结构：顶边舱结构一般采用纵骨架式，以加强船舶的总纵强度。由于它的型状是闭合型状，抗扭作用较强，是船舶扭转强度的主要提供者之一。顶边舱内结构处于干湿交替状态，受力较大，而且受到外部空气环境的影响，容易受到腐蚀，结构的保养问题显得十分突出。3. 底边舱结构：底边舱是由外板、船底板和卸货板（斜板）及其骨架组成。对于干货船而言，斜板的这种布置方便货物的集聚、提高卸货效率。另一方面底边舱与顶边舱一样形成一个三角形的闭合结构，具有良好的抗扭性能。底边舱的骨架结构形式一般采用纵骨架式，其内也设置横框架，其作用与顶边舱的横框架一样，起到支撑和加强作用；底边舱的卸货板是保养的重点，因为卸货板受到货物的压力和重型理货/卸货机械的撞击以及货物的撞击，造成较大的局部损坏，特别是与肋骨的下端肘板的趾端。

 三、结构受力与强度

船舶在营运过程中，船体承受着各种外力的作用，如重力、浮力、摇荡时的惯性力、风浪的冲击力等，为了保证船体在各种外力作用下不致产生不许可的变形和破坏，船体结构必须具有足够的强度和刚度。船体结构是由船壳板和支撑骨架组成，船舶结构的布置和尺寸大小决定了船舶总纵强度和局部强度。为船舶各种状态提供足够的强度、水密完整性，使船舶能够经受各种各样海洋气候环境的对船舶造成的威胁。根据船体结构的特点及其所受的应力，船体强度可分为总纵强度、局部强度和扭转强度。

总纵强度：船体结构抵抗总纵弯曲，不使船体结构遭受破坏或严重变形的能力。通常将船体视作一根空心变断面梁，它对总纵弯曲的抵抗能力可用船体梁的横剖面模数来确定。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，如下图所示。

为了保证船舶的总纵强度，在船级特别检验时，要求对于船龄大于或等于15年的散货船，需根据测厚结果对构件腐蚀后的最小中剖面模数进行计算，并按有关衡准进行校核，如超过极限，则应进行修理、加强结构或降航区等级使用。

局部强度：船体结构中单个构件或部分结构承受相应载荷的能力。

扭转强度：船体结构抵抗扭转变形的能力。在实际计算中，通常也是将船体结构看作一根空心变截面梁来考虑的。

作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等引起的船体绕水平横轴的弯曲称为总纵弯曲。引起总纵弯曲的载荷由静水弯曲载荷和波浪弯曲载荷两部分迭加而成。

1．船舶在静水中的总体强度

船舶在静水受到的外力有船舶及其装载物的重力和水的浮力。重力包括船体结构自身重量和舾装、机械、电器设备、燃料、水、供应品、船上人员及载货的重量。

从总体上看，船体所受到的重力和浮力是互相平衡的。但从局部来看，船体各段重力与浮力的不平衡总是存在的，因为船舶所受到的重力的分布与浮力的分布是不大可能一致的。长度方向上重力与浮力的差值即为作用在船体上的外载荷。船体受到这些外载荷的作用，其内部会存在剪切力和弯曲力矩，发生使船体发生弯曲变形。弯矩的最大值一般出现在船体中部附近，向首尾端逐渐减少。

2. 船体构件的作用

由于船舶在海上航行时所收的载荷是一种随机变化的载荷，其大小、方向和分布都随时间变化，很难进行定量分析。目前的规范计算法进行的结构设计实际上还是一种经验方法，现在流行的用于大型船舶结构设计的直接计算法，实际上也是一种基于经验的前提下对典型载荷造成的结构应力进行分析，以便对结构系统进行适当的优化的一种方法。因此，船舶的结构还是不可避免地会受到较大的破坏性的载荷。当散货船结构受到过大的剪力、弯距、扭力时，结构内部将产生较大的应力，一旦此应力超过其屈服点时，结构将产生弯曲、扭曲、裂纹等缺陷。同时，较大的应力也会加速构件的腐蚀。

不同位置和方向、不同尺度、不同形式的船舶构件组成了船舶的结构系统，他们在船舶抵御外部载荷时，分别起不同的作用。一般来说具有一定长度的船体纵向连续构件，是承受总纵弯曲的构件。其受力特点是离船体中和轴越远，受力越大。总纵剪力是由截面上所有的纵向构件承担的。局部负荷是由该部位的板格结构来承担。扭转负荷主要由薄壁闭合构件来承担。

对于船舶来说，船体结构的各种板材（如外板、甲板、舱壁等）是承受各种载荷的主力军。但发挥这种作用的前提是必须保证它的形状，这正是各种骨材的作用。船体结构中的骨材一方面保证船体的形状，使得各种板材不至于失稳，另一方面它们也直接参与承受各种船体载荷。尤其对局部载荷，骨材发挥着至关重要的作用。为了使船体结构有效地连接成为能够承受较大负荷的结构系统，骨材之间的有效连接是十分重要的。不同布置方向之间的骨材一般采用肘板连接。通过力学分析我们可以知道，这种连接肘板都是受强力的构件。所以我们在建造和修理船舶时，都十分注重保证这些连接肘板的状况，以便能充分发挥他们的作用。船体结构中的骨材也存在稳定性的问题，为了保证跨度较大的骨材和高度较大的骨材在受力时不至于失稳，通常还设置一些必要的防倾肘板和扶强材。对于具体的船体结构，往往要同时承受多种负荷，如甲板纵骨，其主要承受总纵弯曲，同时又承受总纵剪切，同时还要承受甲板上的局部负荷如甲板上浪的冲击力、甲板机械的重力和传递过来的负荷等等。

 典型结构的受力情况如下：

•  开口线以外纵骨架式结构的甲板骨架，主要参与总纵强度的受力，该处结构主要承受总纵强度方面的弯矩和剪力，如果结构强度不足，甲板将被撕裂；如果结构的刚度不足，甲板结构会出现失稳，继而发生皱褶和开裂。对于甲板、纵骨均采用高强度的船舶，其甲板可能会由于刚性不足而产生裂纹。甲板结构还要承受作用在甲板上的局部载荷。甲板板作为顶边舱结构的一部分，还是承受船舶扭转载荷的主要构件之一。

• 开口线内甲板骨架承受甲板局部压力，也起连接和支撑左右舷结构的作用。由于散货船的槽形舱壁不能承受横向压力，舷外水的压力通过舷侧结构传递到舱口间的横向甲板条上。货舱内货物的集中分布也会使得船舶横向变形，也需要横向甲板条的支撑。所以舱口间的横向甲板条主要是受压结构。如果舱壁具有上壁凳，横向甲板条的强度一般是没有问题的，但如果没有上壁凳，横向甲板条将会受到很大的压力，容易出现失稳的现象。另外，舱口间的甲板除了上浪的压力外，往往还要承受甲板机械（如开舱机、吊机等）的负荷以及桅室的重量等。

• 货舱肋骨承受来自外板的水压力以及货物的压力，起到支持外板的作用，将这些压力通过上、下肘板传递给顶边舱和底边舱结构。如果由于肋骨严重腐蚀强度减弱或由于物理损坏可能造成对外板的支撑作用减弱，使外板不能承受外部的压力载荷而导致舷侧外板破裂损坏。另外，肋骨还起到支撑上部结构如顶边舱等作用。

• 顶边舱内纵向构件承受总纵强度方面的纵向拉力和压力，也承受横向的弯矩和剪力，可能会出现裂纹及断裂缺陷。顶边舱内强框架构件对各纵向构件起支撑作用并受到横向的压力，如严重腐蚀造成强度不足，可能造成弯曲变形同时也会影响纵向构件，使纵向构件失稳并受到破坏。顶边舱内的骨架还承受顶边舱内的水压力。

• 底边舱内纵向构件及强框架受力与顶边舱内构件大致相同。但斜底板尚承受货舱内货物的压力，容易受过载而产生凹陷变形。

• 货舱横舱壁及上下凳结构起连接甲板及双层底、左右舷外板作用，承受甲板、舷侧、货物等多方面压力，也对甲板和船底所受剪力起传递作用，容易产生弯曲变形及严重腐蚀。

• 货舱舱口围板及舱口角隅附近结构承受弯矩、剪力和其它外力的综合作用，该处结构内部产生较高的复杂应力，容易产生裂纹等缺陷。