船舶材料基础概要共95页文档
船舶及海洋工程材料复习资料
船舶与海洋工程材料复习提纲一、基本概念工程材料：硬度：化学键、离子键：晶体、非晶体、晶格、单晶体、多晶体、结晶：滑移，孪生：加工硬化（冷作硬化）：金属在变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。
合金：一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质相是指在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。
组元:组成合金的最基本独立单元(元素)。
相图：又称平衡图，状态图。
相图是以温度为纵坐标，以组元成分为横坐标，表明合金系中各合金在不同温度下由哪些相构成及这些之间的平衡关系图。
二元共晶相图：两组元在液态时无限互溶，固态时有限互溶，并发生共晶反应所构成的相图称为二元共晶相图。
共晶反应：是指冷却时由液相同时结晶出两个固相的复合混合物的反应共析反应：自某种均匀一致的固相中同时析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程固溶体：一种组元的原子溶入另一组元的晶格中形成的均匀固相。
（锰铁,金铜）渗碳体：是一种复杂的间隙化合物，铁原子是以金属键相结合的。
渗碳体极脆，塑性几乎等于零，冷却时不发生同素异构体转变。
铁素体：碳在α-Fe中的固溶体，常用F或α表示。
强度、硬度低，塑性、韧性好。
奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体，高温组织，在大于27°时存在，常用A或γ表示。
塑性好，强度、硬度高于F。
在锻造，轧制时，常要加热到A，可提高塑性，易于加工。
Fe C之间，强度、珠光体：铁素体与渗碳体的片状机械混合物。
力学性能介于F与3硬度较好，塑性、韧性不差。
莱氏体（ Ld ）：奥氏体（A）和渗碳体（Fe3C）组成的机械混合物。
性能---硬度高，塑性差。
金属间化合物：合金组元间发生相互作用而形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元且具有金属特性的新相即为金属间化合物，或称中间相。
两组元在液态和固态均能无限互溶时，所构成的相图称为均晶相图。
铁碳合金相图：在铁碳合金系中，含碳量高于6.69%的铁碳合金性能极脆，没有使用价值。
船体结构用钢材
随着造船工业的不断发展,造船工业所用的材料，品种越来越多，数量越来越大。
例如建造一艘16000吨级多用途集装箱货船，单船体用钢材就需要4600吨，2005 年我国造船量为1200万载重吨，消耗钢材400多万吨，由此可见材料对发展造船工业的重要性。
造船材料分为金属材料和非金属材料两大类。
现代船舶的船体结构制造所用材料主要是一般强度船体结构用钢、高强度船体结构用钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢、复合钢板、Z向钢、铝合金、增强塑料等。
根据CCS 1998年《材料与焊接》规范和2002、2004年规范修改通报要求，所有金属材料必须从力学性能（强度、塑性、硬度、蠕变）、工艺性能（弯曲、焊接性）、化学成分、脱氧方法、交货状态（热处理）等方面符合规范要求。
第一节船体结构对其金属材料的基本要求由于船舶工作条件的特殊性和复杂性，因而对制造船体结构的金属材料提出了较高的要求，大致有以下几方面：一、良好的力学性能1.强度强度—金属材料在外力作用下抵抗断裂和变形的能力。
2.塑性塑性—金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
3.冲击韧性冲击韧性—金属材料抵抗冲击载荷和脆性破坏的能力。
4.疲劳强度疲劳强度—金属材料抵抗外力反复作用下的能力，即在交变载荷无限次作用下不致引起破坏的能力，以6.表示。
5.硬度硬度—金属材料抵抗比它更硬物体压入表面内的能力。
二、优良的工艺性能所谓工艺性能是指材料对各种加工方法的适应性。
在现代造船中，采用最多的金属材料加工方法是焊接与弯曲。
因此，作为船体结构材料必须具有良好的焊接性和优良的承受弯曲加工的性能。
三、良好的耐腐蚀性能船体结构用金属材料在海水中具有较高的耐腐蚀性能，而目前的一般强度船体结构用钢和高强度船体结构用钢还不能完全满足要求，在海水中的腐蚀都比较严重，据统计碳素钢为0.1毫米/年，含镍合金钢为0.08毫米/年。
因此，船舶设计时必须增放腐蚀余量，这就增加了船体自重和材料消耗。
从耐腐蚀观点出发，奥氏体不锈钢和双相不锈钢作为造船材料是比较理想的。
船舶设计原理_01_船舶设计概要_0104_船舶设计的阶段划分
111.4船舶设计的阶段划分第一章船舶设计概要1.4 船舶设计的阶段划分根据现代造船的特点，船舶设计一般分为四个阶段。
初步设计详细设计生产设计完工文件1.4 船舶设计的阶段划分在深入分析任务书和调查研究的基础上，从全局出发，提出船体、轮机、电气不同专业方面的各种可行性方案，并进行分析比较，从而得出一个能满足船东要求的合理的设计方案。
一、初步设计初步设计●确定船舶主要要素；●在总布置、主机选型、船体型线、主要性能等方面进行细致的工作；●通过计算、绘图、必要的模型试验及分析论证等技术于段，得出决定全船技术形态的总体方案；●在船体基本结构、主要舾装设备、机舱布置、电力负荷及电站配置、机电设备选型等方面开展初步设计。
1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计初步设计的关键工作内容是总体设计（1）船体说明书；（2）总布置图；（3）型线图；（4）中剖面结构图及构件计算书；（5）航速、稳性、舱容、干舷等估算书或计算书；（6）机舱布置图；（7）电力负荷估算书；（8）主要设备规格和厂商表。
初步设计应当形成的主要技术文件1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计显然，初步设计阶段的工作是初步的。
但是，涉及全船主要技术形态的参数和指标应当是可靠的，技术和措施应当是合理的。
在初步设计阶段，应根据具体情况决定所完成的工作内容的深度和广度。
1.4 船舶设计的阶段划分一、初步设计主要图纸和技术文件应取得船东认可，作为下一阶段设计的依据。
1.4 船舶设计的阶段划分二、详细设计在初步设计所形成的总体设计的基础上，依据造船详细设计合同和经审查通过的初步设计技术文件，对各个局部的技术问题进行深入分析，开展各个分项目的详细设计和计算，调整和解决船、机、电各方面具体的问题和矛盾。
最终确定有关设计船的全部技术性能和船体结构，对重要设备和材料提出选型订货的技术要求，等等。
●设计图纸和技术文件送法定检验机构和所入船级社进行审查。
●审查通过后，还需根据审图意见对设计图纸进行修改。
船舶知识讲解材料
航道使用规则
了解不同航道的航行规则， 包括航道宽度、深度、水 流速度等，以及如何避免 碰撞和搁浅。
避风避浪规则
掌握在不同天气和海况下 的航行技巧，包括如何选 择合适的航线、如何应对 风浪等。
船舶安全管理
船舶设备维护与检查
安全管理体系建立与实施
定期对船舶的导航设备、通讯设备、 发动机等关键设备进行检查和维护， 确保其正常运行。
建立完善的安全管理体系，包括安全 管理制度、应急预案等，并确保其实 施和执行。
船员培训与资质管理
对船员进行专业培训，确保他们具备必 要的技能和知识，同时对船员的资质进 行管理，确保船员符合相关法规要求。
船舶事故预防与处理
事故预防措施
采取多种预防措施，包括加强设 备维护、提高船员安全意识、加 强船舶安全管理等，以降低事故
电气设备种类 船舶电气设备包括照明设备、通 讯设备、导航设备、自动化设备 等，这些设备对于保障船舶的安 全和舒适性至关重要。
船舶通信系统
船舶通信系统定义
船舶通信系统是指为船舶提供通讯功能的设备组合，包括无线电通讯 设备、卫星通讯设备和内部通讯设备等。
通信方式
船舶通信方式包括无线电报、无线电话和卫星通讯等，这些通信方式 帮助船员与岸上和其他船舶保持联系。
废气处理
研发和应用废气处理技术， 减少船舶排放的废气对环 境的影响，提高空气质量。
资源回收
加强船舶废弃物和废油的 回收利用，降低资源消耗， 实现可持续发展。
智能船舶技术发展
自动化驾驶
通过先进的传感器和控制系统， 实现船舶的自动化驾驶和远程操
控，提高航行安全和效率。
智能导航
利用大数据、人工智能等技术， 提供智能化的航行规划、避碰预
船舶基础知识精品PPT课件
船舶重量的分布影响重心 G 的位置 船舶排水体积的形状影响浮心 B 的位置
由此可能出现以下三种情况：
( 1)稳心 M 在重心 G 之上，回复力矩为正值，船舶倾 斜后将被扶正；
( 2 ) M 点在 G 点之下，回复力矩为负值，船舶将继续 倾斜直至倾覆；
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载重线圈
热季淡水吃水线
夏季淡水吃水线
热带吃水线 夏季吃水线 冬季吃水线 北大西洋吃水线
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三、稳性
稳性 ― 船舶在外力作用下偏离正浮位置而倾斜， 当外力消失后能自行恢复到正浮位置而不倾覆的 能力；
船舶因受外力作用发生横倾时，船舶排水体积的 形状就会改变，这一体积的形心--浮心的位置也 随之发生变化
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3.型线的形成及其投影 图 为船体型线的示意图，仅取首部一般船
体加以说明。
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船体型线图
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第二节 船舶航行性能
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一、概述
通常，船舶航行性能包括以下六个方面：
（1）浮性 ； （2）稳性 ； （3）抗沉性 ； （4 ）快速性 ； （ 5 ）耐波性 ； （ 6 ）操纵性 。
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二、浮性
中线面、设计水线水平面和中站面是三个互相垂直的平面，它们在船体图中
的作用，相当于机械图中的正投影面、水平投影面和侧投影面。船体型线图
就是投影在这三个基本投影面上的三组平行剖切面图。
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船体型线图就是用一系列平行于三个基本 投影面的平面去剖切船体，将这些平面与 船体型表面的交线投影到三个基本投影面 上得到的。
1、浮性 ― 船舶在一定装载情况下，在水 中具有以正常浮态漂浮的能力
2、浮心 浮力垂直向上，作用于船舶排水体 积的几何中心B，我们称该点为浮心。
海运船舶基础知识.doc
海运船舶基础知识一、船舶构造船舶是海上运输的工具。
船舶虽有大小之分，但其结构的主要部分大同小界。
船舶主要由以下部分构成：(一)船壳(Shell)〈BR＞船壳即船的外壳，是将多块钢板钏钉或电焊结合而成的，包括龙骨翼板、弯曲外板及上舷外板三部分。
(-)船架(Frame)〈BR＞船架是指为支撐船壳所用各种材料的总称，分为纵材和横材两部分。
纵材包括龙骨、底骨和边骨；横材包括肋骨、船梁和舱壁。
(%1)卬板(Deck)〈BR＞甲板是铺在船梁上的钢板，将船体分隔成上、中、下层。
大型船甲板数可多至六、七层，英作用是加固船体结构和便于分层配载及装货。
(%1)船舱(Holds and Tanks)〈BR＞船舱是指甲板以下的各种用途空间,包括船首舱、船尾舱、货舱、机器舱和锅炉舱等。
(%1)船面建筑(Super Structure)〈BR＞船面建筑是指主甲板上面的建筑,供船员工作起居及存放船具，它包括船首房、船尾房及船桥。
二、船舶种类海上货物运输船舶的种类繁多。
货物运输船舶按照其用途不同，可分为干货船和油槽船两大类。
(_)干货船(Dry Cargo Ship)根据所装货物及船舶结构、设备不同，可分为：1.杂货船(General Cargo Ship)杂货船一般是指定期航行于货运繁忙的航线，以装运零星朵货为主的船舶。
这种船航行速度较快，船上呢冇足够的起吊设备，船舶构造中冇多层「卩板把船舱分隔成多层货柜，以适应装载不同货物的需要。
2.干散货船(Bulk Cargo Ship)干散货船是用以装载无包装的大宗货物的船舶。
依所装货物的种类不同，乂可分为粮谷船(Grain Ship)、煤船(Collier)和矿砂船(Ore Ship)。
这种船大都为单甲板,舱内不设支柱，但设有隔板，用以防止在风浪中运行的舱内货物错位。
3.冷藏船(Refrigerated Ship)冷藏船是专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。
船上设有冷藏系统，能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。
船舶材料基础概要
算硬度的一种压痕硬度试验方法。
布氏硬度计
2．布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。 符号HBS(淬火钢球)或HBW(硬质合金球)之前的数字表示硬 度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷 保持时间。
如:120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000k（9.807kN）载荷作用下
一、晶体的基本知识
（一）晶体与非晶体 固态物质根据其原子排列特征，可分为晶体和非晶体两类。
晶体的特点是： 1．原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。 2．具有一定的熔点，如铁的熔点为1538℃，铜的熔点为 1083℃。 3．晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具 有各向异性。
一般情况下固态金属都是晶体。最近人们对某些金属采 用特殊的工艺措施，也可使固态金属呈非晶态。本教材中主 要研究金属的晶体性质与结构。
验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕
对角线长度d。
2．维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。如：640HV。
3．优缺点
（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）
（2）可测成品与薄件
（3）试样表面要求高，费工。
4．测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
HV≈HBS
二、硬度 引言： 1．定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不 是 一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指 标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等 一系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬 度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于 试验方法试验条件。
试样原始横截面( mm2)
σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力
船舶材料与涂装总复习大纲
LOGO 合金元素在钢中的作用
1、强化铁素体； 2、形成化合物——第二相强化 3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区 4、使S、E点左移 5、影响A化 6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高. 7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。
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LO㈡GO 合金的组织 ❖ 1、相图
匀晶L 共晶L+ 共析 + 包晶 L+
❖ 枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分 不均匀的现象。
❖ 2、合金中的固态相变 ❖⑴ 固溶体转变：AF ❖⑵ 共析转变：AP(F+Fe3C) ❖⑶ 二次析出：AFe3CⅡ
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内吸附；是相变的优先形核部位。
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LOGO
❖ 金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调 的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越高。
❖ 晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均 匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加，在 断裂前消耗的功大，因而韧性也好.
❖ 根据与C曲线交点位置判断转变产物
细A
P
均匀A
A1
等温退火
退火
500-650℃
350-500℃S回
淬火 (油冷)
T回
淬火 分级淬火
(水冷) 150-250℃
MS Mf
P? M+A’
M回 M+A’
等温淬火
?
S
T+M+A’ T+B下+M+A’
? S
PP B下
时间 Your site here
船舶概况、船舶主机word讲义
第一章船舶概况第一节船舶分类和专用实习船“育鲲”轮简介一、船舶分类船舶是一种能航行或漂浮于水域中的建筑物，作为运输﹑作业﹑作战等任务的运载工具。
随着人类科学技术和社会经济生产的发展，对水上运输的需求也日益增多，需要建造各种类型的船舶方能满足水上运输不断增长的要求。
目前，世界上船舶的类型多种多样，根据不同的目的可以把船分为不同的类型。
如按船舶的用途分类，或航行区域、航行状态、动力装置、推进方式和建造材料等进行分类。
1．按船舶用途分：军用船和民用船，其中民用船又分为用于运输旅客的客船；兼运旅客和货物的客货船；用于运输货物的货船；用于运输冷冻产品的冷藏船；用于拖带或顶推驳船的拖(顶)轮；无动力装置的载客、货的驳船；捕鱼及加工的渔船；从事水中工程的工程船；进行服务性或专业性工作的工作船，如专用教学实习船等。
2．按航行区域分：行驶无限航区的远洋船：行驶于距岸25海里以外邻近国际间港口的近海船；沿岸航行的沿海船；行驶于江、河、湖泊的内河船；可达地球极区进行考察作业的极区船，在港内进行作业的港作船等。
3．按航行状态分：靠排水而浮于水面的排水型船；靠水翼的升力而浮于水面的水翼4．按动力装置分：蒸汽机船、内燃机船、蒸汽轮机船、电力推进船、核动力船、人力船和帆船等。
5．按推进方式分：明轮船、螺旋桨船、平旋推进器船、喷气推进船、喷水推进船等。
船；靠排出气流将船体托出水面的气垫船等。
6．按船体材料分：木船、钢船、铝合金船、水泥船和玻璃钢船船等。
二、“育鲲”轮简介1 ．“育鲲”轮概况“育鲲”轮是我国第一艘自行设计、建造的现代化专用航海教学实习船，本轮于2008年4月正式投入使用，主要用于航海类专业的教学实习或代表学校和国家出访，并可进行交通运输工程、航海技术和轮机工程等学科的科学研究和实船试验。
船体总长度：116.00m型宽：18.00m型深：8.35m总吨：6106t净吨：1836 t载重量：2255t满载吃水：5.40 m空载吃水：3.74 m（空船吃水：首3．09m，尾4．34m）设计航速17.3 kn服务航速：16.9（7）kn续航力：10000 es船舶呼号：BQHZ建造地点：中国，厂名：武昌造船厂船东：大连海事大学DALIAN MARITIME UNIVERSITY本船机舱为中尾机型，推进装置采用单机、单桨，设有轴带发电机、首侧推和减摇鳍装置。
船舶金属材料基础知识.doc
船舶金属材料基础知识第1章：金属材料名称常用基础术语1.基础术语：黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。
如钢、生铁、铁合金、铸铁等。
纯铁：纯度很高的铁，化学纯恢含碳量儿乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%o纯铁是很软的，一般不应用到实际中。
铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。
如钢和生铁。
生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2%〜4.3% （也有资料称 3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为牛铁。
牛铁质硬而脆，缺乏韧性，儿乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸诙。
也冇习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。
白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故乂称炼钢牛铁。
灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。
但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。
因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。
球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。
钢：含碳量在0.04%・2.3%之间（也有资料称0.03%・1.2%）的铁碳合金称为钢。
为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%o钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、僦、硫、磷等。
有色金属：又称非铁金丿瓜，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。
第2章：钢的分类基础知识11.按品质进行分类%1普通钢：Pg.045% S<0.050% （如普通碳素结构钢Q195、Q235等）%1优质钢：P<0.035% S<0.035% （如优质碳素结构钢20号、45号钢等）%1高级优质钢：P<0.035% S<0.030% （比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等）2.按化于成份进行分类1）碳素钢：%1低碳钢：C<0.25%%1中碳钢：CW0.25~0.60%%1高碳钢：C>0.60%2）合金钢：%1低合金钢（合金元素总含量<5%）；%1中合金钢（合金元素总含量>5〜10%）；%1高合金钢（合金元素总含量>10%）。
舰船构造
舰船构造第一节：舰体结构要了解舰体的结构，必须要知道舰体在水中可能遭受到的一切外力，据此以计算舰体的强度(包括舰体的总强度及一个或一组构件的局部强度)，然后才能决定舰体各构件的尺寸，以及如何构造。
舰体所遭受到的外力，可以分为两种，一种是作用在整个舰体上的外力，另一种是局部所受的外力。
作用在整个舰体上的外力，使舰体产生下述现象：纵向弯曲当舰船处在静水中静止时，作用在舰船上有重力和水压力，重力是由舰体本身重量、机械、燃料、武器、弹药及其他载荷的重量所组成的合力，其方向垂直向下通过舰船的重心；舰船浸水表面的各点上所受静水压力的总和，称为浮力，其方向与重力相反，作用在舰船浸水体积的几何中心。
通常重力和浮力沿长度的分布是不一致的，如图10а，我们看到在某一部分重力超过水压力，而另一部分则相反，相抵消的结果，剩余的力迫使舰体产生如图10б和梁一样的弯曲变形。
为了保证舰体的强度，应使载重合理地分布在长度上而且不应该在局部集中过重的载荷。
当舰船处在波浪中时，则产生中拱和中垂现象。
此时假设波长等于船长，因在这种情况下受力最严重，波高设为1/25船长(在小船上设为1/20船长)，并且假设舰船“放置在波浪中”，即当作静力问题来考虑而不计及惯性力。
当做强度计算时所考虑的中拱现象是假设，波峰在舰体中部，波谷在两端，此时浮力集中于中部，致辞使舰体中部拱起两端下垂，发生弯曲变形。
此时舰体上部受张力，下部受压力如图11-а所示。
为使舰船之载重情形发生可能最大的弯曲力矩起见，中部各舱室设为空舱，两端设为满舱。
中垂现象与前恰相反，即波峰在两端，而波谷在中部，此时浮力集中于两端，致使两端翘起而中部下垂，发生弯曲变形，此时上部受力，下部受张力如图11-б所示。
上述受力情况，往往为连续交替地产生，因而对舰船结构影响最大。
横向变形舰船处夺静水中，由于重力及水压力经常作用，可能使舷板、甲板及底板在横向产生变形，如图12(1)及(2)所示。
当舰船置于船坞中时，因失去浮力的支特，其本身的重量将使舰体引起如图12(4)之变形，舷部由于支架作用也可能向内凹进。
第一章船舶概述精品PPT课件
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• 在剖面处，水线下的横剖面面积为A (m2)，舷外
水的密度为ρ(t/m3)，则在剖面处单位船长上的浮 力为ρA (t/m)。浮力沿着船长方向的分布如图2-
55b所示，曲线b称为浮力分布曲线。
• 在剖面处，单位船长上重力和浮力的差值qx=
（W -ρA），称为作用在剖面处的负荷（或称载
荷）。负荷沿着船长方向的分布如图2-55c所示， 曲线c称为负荷曲线。
2、作用于船体上的总纵弯曲力矩与剪力
• 船舶浮于静水中，相当于一根两端自由的空心变
断面梁，受着不均匀分布的重力和浮力作用。
• 将坐标X轴取在船上并沿着纵向基线，向首为正方
向。坐标原点取在尾垂线处。力的方向向下为正 值。
• 设沿着船长方向处，单位船长上的重力为W (t/m)，
重力沿着船长方向的分布如图2-55a所示，曲线a 称为重力分布曲线。
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• 2）工程作业船 是指在港口、航道等水域从事各
种工程作业的船舶。主要有挖泥船、打捞船、测 量船、超重船、打桩船、钻探船等。
• 3）渔业船 是指从事捕鱼和渔业加工的船舶。主
要有拖网渔船、围网渔船、刺网渔船、延绳钓渔 船、捕鲸船、捕海兽船、捕虾船和捕蟹船，以及 渔业加工船、渔业调查船等。
• 4）工作船舶 工作船舶又称为特殊用途船，是指
3、影响船体总纵弯曲力矩和剪力的因素
• 计算作用在船上的总纵弯曲力矩和剪力的
大小及分布规律的目的，是要找出船在营 运过程中，作用在船体上可能会发生最大 总纵弯曲的力矩和剪力值，以及在船上的 位置。若船体结构能够抵抗最大的总纵弯 曲力矩和剪力的作用，则认为船体结构是 满足于总纵弯曲强度要求的。
.
• 因此，我们必须了解影响作用在船体上的
船舶制造基础知识
船舶制造人类造船已有悠久的历史.从史前刳木为舟起,在漫长的时期内人类制造的都是利用人力或风力推进的木船.1807年,美国的R.富尔顿建成世界上第一艘蒸汽机船,当时采用明轮推进.1879年,世界上第一艘钢船问世.从此船舶进入了以钢船为主,以机器为动力的时代.从20世纪50年代起,船舶推进装置由汽轮机和柴油机逐步取代蒸汽机,并开始应用核能作为推进动力.由于航运的发展和军事上的需要,船舶趋于大型化和专业化,造船技术随之迅速发展,造船业已成为世界上最主要的重工业部门之一.船舶由成千上万种零件构成,几乎与各个工业部门都有关系.除特有的船体建造技术外,造船还涉及到机械,电气,冶金,建筑,化学以至工艺美术等各个领域.因此,造船是以全部工业技术为基础的一门综合技术,反映一个国家的工业技术水平.由于船舶的航区,任务和要求不同,船舶产品具有品种多,生产批量小的特点.为了有节奏地生产,缩短制造周期,造船厂从接受订货至完工交船为止,都必须有周密的生产管理和技术管理.造船用的材料品种多,数量大,其中以钢材的使用量为最大.例如,制造一艘装载量为1万吨的货船需要钢材3000～4000吨.船体结构用的材料主要是碳素钢和低合金高强度钢(见钢).采用高强度钢可减轻船体自重,降低推进功率,达到多装客货,增加装备或提高航速的目的.小型舰艇还采用铝合金,玻璃钢或钛合金作为船体材料.船舶需要在严酷的环境下营运,对于船用材料,除保证冶炼方法,化学成分和机械性能外,在可焊性能和耐蚀性能等方面都有较高的要求.造船厂造船厂均位于沿海或江河之滨,应有一定的岸线长度和水深.厂区内设有船台,造船坞,滑道,舾装码头和大型起重机等专用造船设备.造船厂内设有各种生产车间.①船体加工车间:担负船体放样,号料以及船体零件的加工.②船体装备焊接车间:完成船体零件,部件,分段,总段的装焊和船体总装工作.③安装车间:负责船上机械设备及其附件的安装和调试.④管子加工车间:进行管子及其附件的加工和安装.⑤电工车间:负责电器和无线电设备的安装和调试.⑥木工车间:负责木质家具,舱室的制作和安装,以及绝缘工作.⑦油漆帆缆车间:负责除锈,涂漆和帆缆索具的制作和安装.⑧起重运输车间:负责船舶的上墩,下水,进出坞以及船台,滑道,码头区的起重运输作业.此外还有各种辅助车间,主要有机修车间,工具车间,动力车间和中央试验室等. 车间的划分常根据船厂的生产规模,性质,习惯而有所不同.过去很多造船厂除进行钢材加工,船体装配,焊接和设备系统安装外,还具有一定的铸,锻和机械加工能力,在制造船体的同时还制造主机,辅机,锅炉等设备.20世纪50年代以来,随着造船及其配套工业的发展,造船厂已向总装方向发展,即以建造船体为主,大量的机电设备和舾装件则由专业或非专业的协作厂配套提供,船厂只进行安装,以提高造船质量和效率.造船工序造船的主要工艺流程如下.钢材预处理在号料前对钢材进行的矫正,除锈和涂底漆工作.船用钢材常因轧制时压延不均,轧制后冷却收缩不匀或运输,储存过程中其他因素的影响而存在各种变形.为此,板材和型材从钢料堆场取出后,先分别用多辊钢板矫平机和型钢矫直机矫正,以保证号料,边缘和成型加工的正常进行.矫正后的钢材一般先经抛光除锈,最后喷涂底漆和烘干.这样处理完毕后的钢材即可送去号料.这些工序常组成预处理自动流水线,利用传送滚道与钢料堆场的钢料吊运,号料,边缘加工等后续工序的运输线相衔接,以实现船体零件备料和加工的综合机械化和自动化.放样和号料船体外形通常是光顺的空间曲面.由设计部门提供的用三向投影线表示的船体外形图,称为型线图,一般按1:50或1:100的比例绘制.由于缩尺比大,型线的三向光顺性存在一定的误差,故不能按型线图直接进行船体施工,而需要在造船厂的放样台进行1:1的实尺放样或者是1:5,1:10的比例放样,以光顺型线,取得正确的型值和施工中所需的每个零件的实际形状尺寸与位置,为后续工序提供必要的施工信息.船体放样是船体建造的基础性工序.号料是将放样后所得的船体零件的实际形状和尺寸,利用样板,样料或草图划在板材或型材上,并注以加工和装配用标记.最早的放样和号料方法是实尺放样,手工号料.20世纪40年代初出现比例放样和投影号料,即按1:5或1:10的比例进行放样制成投影底图,用相应的低倍投影装置放大至实际尺寸;或将投影底图缩小到1/5～1/10摄制成投影底片,再用高倍投影装置放大50～100倍成零件实形,然后在钢材上划线.比例放样还可提供仿形图,供光电跟踪切割机直接切割钢板用,从而省略号料工序.投影号料虽在手工号料的基础上有了很大改进,但仍然未能摆脱手工操作.60年代初开始应用电印号料,即利用静电照相原理,先在钢板表面喷涂光敏导电粉末,进行正片投影曝光,经显影和定影后在钢板上显出零件图形.适用于大尺寸钢板的大型电印号料装置采用同步连续曝光投影方式,即底图和钢板同步移动,在运动过程中连续投影曝光.适用于小尺寸钢板的小型电印号料装置,则在钢板上一次投影出全部图形.这种号料方法已得到较广泛的应用.随着电子计算机在造船中的应用,又出现数学放样方法.即用数学方程式表示船体型线或船体表面,以设计型值表和必需的边界条件数值作为原始数据,利用计算机进行反复校验和计算,实现型线修改和光顺,以获得精确光顺和对应投影点完全一致船体型线.船体的每条型线都由一个特点的数学样条曲线方程表示,并可通过数控绘图机绘出图形.数学放样可取消传统的实尺放样工作,还可为切割和成形加工等后续工序提供控制信息,对船体建造过程的自动化具有关键的作用,是造船工艺的一项重要发展.船体零件加工包括边缘加工和成形加工.边缘加工就是按照号料后在钢材上划出的船体零件实际形状,利用剪床或氧乙炔气割,等离子切割进行剪割.部分零件的边缘还需要用气割机或刨边机进行焊缝坡口的加工.气割设备中的光电跟踪气割机能自动跟踪比例图上的线条,通过同步伺服系统在钢板上进行切割,它可与手工号料,投影号料配合使用.采用数控气割机不但切割精度高,而且根据数学放样资料直接进行切割,可省略号料工序,实现放样,切割过程自动化.对于具有曲度,折角或折边等空间形状的船体板材,在钢板剪割后还需要成形加工,主要是应用辊式弯板机和滚压机进行冷弯;或采用水火成形的加工方法,即在板材上按预定的加热线用氧-乙炔烘炬进行局部加热,并用水跟踪冷却,使板材产生局部变形,弯成所要求的曲面形状.对于用作肋骨等的型材,则多应用肋骨冷弯机弯制成形.随着数字控制技术的发展,已使用数字控制肋骨冷弯机,并进而研制数字控制弯板机.船体零件加工已从机械化向自动化进展.船体装配和焊接将船体结构的零部件组装成整个船体的过程.普遍采用分段建造方式,分为部件装配焊接,分段装配焊接和船台装配焊接3个阶段进行.①部件装配焊接:又称小合扰.将加工后的钢板或型钢组合成板列,T型材,肋骨框架或船首尾柱等部件的过程,均在车间内装焊平台上进行.②分(总)段装配焊接:又称中合拢.将零部件组合成平面分段,曲面分段或立体分段,如舱壁,船底,舷侧和上层建筑等分段;或组合成在船长方向横截主船体而成的环形立体分段,称为总段,如船首总段,船尾总段等.分段的装配和焊接均在装焊平台或胎架上进行.分段的划分主要取决于船体结构的特点和船厂的起重运输条件.随着船舶的大型化和起重机能力的增大,分段和总段也日益增大,其重量可达800吨以上. ③船台(坞)装配焊接:即船体总装,又称大合拢.将船体零部件,分段,总段在船台(或船坞)上最后装焊成船体.排水量10万吨以上的大型船舶,为保证下水安全,多在造船坞内总装.常用的总装方法有:以总段为总装单元,自船中向船首,船尾吊装的称总段建造法,一般适用于建造中小型船舶;先吊装船中偏尾处的一个底部分段,以此作为建造基准向船首,船尾和上层吊装相邻分段,其吊装范围呈宝塔状的称塔式建造法; 设有2～3个建造基准,分别以塔式建造法建造,最后连接成船体的称岛式建造法;在船台(或船坞)的末端建造第一艘船舶时,在船台的前端同时建造第二艘船舶的尾部,待第一艘船下水后,将第二艘船的尾部移至船台末端,继续吊装其他分段,其至总装成整个船体,同时又在船台前端建造第三艘船舶的尾部,依此类推,这种方法称为串联建造法;将船体划分为首,尾两段,分别在船台上建成后下水,再在水上进行大合拢的称两段建造法.各种总装方法的选择根据船体结构特点和船厂的具体条件而定.船体装配和焊接的工作量,占船体建造总工作量的75%以上,其中焊接又占一半以上.故焊接是造船的关键性工作,它不但直接关系船舶的建造质量,而且关系造船效率.自20世纪50年代起,焊接方法从全手工焊接发展为埋弧自动焊,半自动焊,电渣焊,气体保护电弧焊.自60年代中期起,又有单面焊双面成形,重力焊,自动角焊以及垂直焊和横向自动焊等新技术.焊接设备和焊接材料也有相应发展.由于船体结构比较复杂,在难以施行自动焊和半自动焊的位置仍需要采用手工焊.结合焊接技术的发展,自60年代起,在船体部件和分段装配中开始分别采用T型材装焊流水线和平面分段装焊流水线.T 型材是构成平面分段骨架的基本构件.平面分段在船体结构中占有相当的比重,例如在大型散装货船和油船上,平面分段可占船体总重的50%以上.平面分段装焊流水线包括各种专用装配焊接设备,它利用输送装置连续进行进料,拼板焊接以及装焊骨架等作业,能显著地提高分段装配的机械化程度,成为现代造船厂技术改造的主要内容之一.世界上有些船厂对批量生产的大型油船的立体分段也采用流水线生产方式进行装焊和船坞总装. 船体总装完成后必须对船体进行密闭性试验,然后在尾部进行轴系和舵系对中,安装轴系,螺旋桨和舵等.在完成各项水下工程后准备下水.船舶下水将在船台(坞)总装完毕的船舶从陆地移入水域的过程.船舶下水时的移行方向或与船长平行,或与船长垂直,分别称为纵向下水和横向下水.下水滑道主要为木枋滑道和机械化滑道.前者依靠船舶自重滑行下水,使用较普遍;后者利用小车承载船体在轨道上牵引下水,多用在内河中小型船厂.纵向下水之前先将搁置在墩木上的船体转移到滑板和滑道上,滑道向船舶入水方向有一定倾斜.当松开设置于滑板与滑道间的制动装置后,船舶由于自重连同滑板和支架一起滑入水中,然后靠自身的浮力飘浮于水面.为减少下滑时的摩擦阻力,在滑板与滑道之间常涂上一定厚度的下水油脂;也可用钢珠代替下水油脂,将滑动摩擦改为滚动摩擦,进一步减少摩擦力.在船坞内总装的船,只要灌水入坞即能浮起,其下水操作比在船台下利用滑道下水简单和安全得多. 下水意味着船舶建造已完成了关键性的,主要的工作.按传统习惯,大型船舶下水常举行隆重的庆祝仪式.码头安装(设备和系统的安装)船舶下水后常是靠于厂内舾装码头,以安装船体设备,机电设备,管道和电缆,并进行舱室的木作,绝缘和油漆等工作.码头安装涉及的工种很多,相互影响也较大.而随着船舶设备和系统的日趋复杂,安装质量的要求也不断提高,故安装工作直接关系下水后能否迅速试航和交船.为了缩短下水后的安装周期,应尽可能将上述安装工作提前到分段装配和船体总装阶段进行,称为预舾装.将传统的单件安装改为单元组装,也可大大缩短安装周期,即根据机舱和其他舱室设备的布置和组成特点确定安装单元的组成程度,如主机冷却单元可包括换热器,泵,温度调节器,带附件的有关管道和单元所必需的电气设备.在车间内组成安装单元,然后吊至分段,总段或船上安装,这样可使18～25%的安装工作量由船上提前到内场进行,能使船上的安装周期缩短15～20%.系泊试验和航行试验在船体建造和安装工作结束后,为保证建造的完善性和各种设备工作的可靠性,必须进行全面而严格的试验,通常分为两个阶段,即系泊试验和航行试验.系泊试验俗称码头试车,是在系泊状态下对船舶的主机,辅机和其他机电设备进行的一系列实效试验,用以检验安装质量和运转情况.系泊试验以主机试验为核心,检查发电机组和配电设备的工作情况,以便为主机和其他设备的试验创造条件.对各有关系统的协调,应急,遥测遥控和自动控制等还需要进行可靠性和安全性试验.系泊试验时船舶基本上处于静止状态,主机,轴系和有关设备系统不能显示全负荷运转的性能,所以还需要进行航试验.航行试验是全面地检查船舶在航行状态下主机,辅机以及各种机电设备和系统的使用性能.通常有轻载试航和重载试航.在航行试验中测定船舶的航速,主机功率以及操纵性,回转性,航向稳定性,惯性和指定航区的适航性等.试验结果经验船机构和用户验收合格后,由船厂正式交付订货方使用.。