船舶专业英语翻译

第13课船体结构与型线的关系
13.1型线的性质
13.2型线要求
（画出的）型线定义了没有厚度的数学表面，而不是实际的外板、甲板、舱壁板、肋骨、纵骨等。

对于这些组装在一起的结喉，由型线表示的表面必须清楚地定义，（同时）结构厚度的正常公差也应规定。

为了做好这项工作，当放样工和船舶装配工承担将船舶详细生产图转变实际结构构件时，他们必须很清楚结构与型线间的关系。

型线表示外板、甲板、船底板和支持结构的连接情况，因此，型线定义了外板、甲板、船底板的内表面线以及支持结构的外边线。

在这方面的常规做法已经发展到在本工业领域中的完整标准。

图13.1和13.2说明一些实践应用。

船体和内部结构型线的空间布置由它们与水平参考面和垂直参考面的跳离来表示。

水平参考面由图上的基线表示，垂直参考面有两个，一是位于船舶纵中线的垂直面，另一个是位于船长中点处的横剖面。

水平参考面一般与水平船底外板型线一致（相符）。

13.3型线
A、外板
焊接外板的内表面通常是平齐的，并在型线上。

这种布置的优点是不需要在外板肋骨与钢板厚度不同的焊缝相交处作折曲连接。

B、双层底
内地板的下表面通常是平齐的，并在型线上。

竖向的平板龙骨布置在船体纵中线上，板厚的一半分别在中线两侧。

旁纵骨和侧斜内底边板的内舷面在型线上。

C、甲板板的下表面通常位于甲板型线上，不同如厚度标注在甲板之上。

甲板边板比其他甲板板厚度大，这导致了在甲板边板内像出现突起，正如在船中剖面上看到的，好象会妨碍排水，
但实际上由于甲板舷弧和梁拱的存在，这种状况并不出现。

当使用非常规厚度的甲板板时，通常定义特殊的甲板板型线，以适应这些条件（指采用非常规厚度）。

例如，在军船上首尾端可能采用6mm甲板板面船中采用厚板，型线有时在整个甲板上沿着距板上边缘为6mm的下方绘出。

而不管板的厚度。

类似地，甲板上若有一层薄的覆盖物，例如橡胶片，那么在不同厚度的甲板板上面，橡胶片的下面，需要将橡胶片压平至最小厚度，这样，甲板板就可以布置成不同厚度的板的顶端是平齐的，而下边缘在型线上。

这种与船厂实践不同的做法，需要在结构图上说明。

D、舱壁板
如果横舱壁位于船中之前，那么舱壁板的后表面位于型线上；如果横舱壁位于船中之后，那么舱壁板的前表面位于型线上。

纵舱壁板的内舷一侧表面位于型线上。

如果舱壁板的厚度是变化的，以及扶强材布置在侧面型线以外，那么应将舱壁在扶强材侧面进行平齐处理，以避免扶强材错折和开槽口，并且较薄的的钢板可以从型线处移走。

E、肋骨和横梁
外板肋骨和甲板横梁的卷边朝向船中，而跟部在型线上，如图13.2所示。

因为在船的首尾端船体形状变化较大，所以这种布置方式可使人员方便地进入对舷侧肋骨的焊接与检查。

在使用角钢或球扁钢的纵向骨架舷侧中，型材卷边朝下面根部型线上。

如果采用T型材，则腹板的下边缘位于型线上。

在采用角钢或球扁钢的纵向骨架甲板之中，卷边朝舷侧外，而跟部在型线上。

当采用T型材时，腹板朝向舷内的表面位于型线上。

基于对结构构件与型线图关系的安全性的深刻理解，绘图员，放样员和装陪工之间应具有良好的协调配合。

这种关系可以
将其标准化，以避免出现装配上的问题以及结构不连续问题。

13.4 结构找正和连续性
船级社规范和结构分析方法提供了确定船体结构各部分的尺寸和厚度。

合理地使用这些程序，设计者有理由相信他为结构提供了足够强度。

同样重要的是结构找正与连续性。

当结构构件所受载荷需直接作用到支撑结构上时，结构是要找正对准的。

找正通常只考虑在同一平面内的两个相连接的构件。

这些构件通过对接焊，或者是间断角接焊，在垂直于这些构件的平面内，与另一侧的连续构件连续。

这项工作是重要的。

但是，当其它这些设计要求放在有先位置而忽略了结构找正时，许多船便遇到了很重要的问题。

这个问题是双重的，即设计中考虑找正问题，建选中也需要考虑找正问题。

设计中，对某一水平面上垂直载荷的支撑结构必须与下面的支撑结构对准。

因此，在主船体内如果没有垂直方向足够的结构来对准的话，仅设计一个舱壁来防止甲板室倾斜，其效果是很差的。

类似地，如果需要设支柱，必须布置或上、下对齐。

如果上、下支柱中心线呈阶梯状，那么必须采用桁材或其它方式做特别加强，以传递外力。

找正的第2个方面是确保建造中所设计结构的位置能够真正地实现。

不是每个装配工都明白这样的道理，即如果不能将舱壁一侧桁材卷边上的校准垫块与另一边的垫块对准的话，将使舱壁板另外受到垫块支撑力的作用。

在某些方面，设计者很难控制这种特殊的建造问题。

这个困难可以克服的，即设计时考虑周到一些避免，装配工在结构对接找正时放入垫衬材料操作不方便、看不清及不能简单直接测量焊接垫板的准确位置。

设计者直接控制的结构找正要求必须尽早提交到发展计划中。

相比于设计一套总布置方案，再在方案中试图寻找结构上的坚固的布置而言，在给定的能提供必要支撑的舱壁、支柱和桁材的框架内设计出总布置方案是更有利的。

在早期阶段，结构设计者和总布置设计者的紧密协作对于一个平衡的设计是必要的。

如果一个设计组或其它组（脱离大家）走得太远而没有沟通的话，不希望发生的结果是不可避免要出现的。

13.5问题的一般
结构具有连续性，那么就能够将外力传递到结构中而不会产生应力上的突变。

理所当然地，找正不良的结构基本上不具有连续性。

然而，良好的找正，也未必保证结构连续性。

一个150mm×10mm的扁钢可以很好地与一个50mm×10mm的扁钢对准找正，但是连续性却不好，除非将大的扁钢斜着切削至50mm。

一般地，当设计者保证舱壁由居中甲板的远端结构支撑是提供找正（有希望连续）时，设计者对舱壁上的开口做补偿是为了保持结构连续性。

找正与连续性的区别是不重要的，但是，它们对设计和建造却是必要的。

第14课、船舶强度
14.1强度
船体结构比其它人造结构更复杂，其中原因是多方面的。

除了满足用途与装载（以及商船吨位丈量公约）要求而做的总布置外，其外部船体与内部舱室必须具有结构水密性，并能够抵抗在海上遭遇的外力。

外部船体还必须遵从良好的水动力设计规定，包括比陆地上建造的结构物更为复杂的几何形状。

在确定预期载荷方面会遇到很多困难。

这些载荷包括货物、机器以及结构的静力（重力）和动力，以及海水浮力和由风、浪、冰、热效应等环境载荷。

环境动载荷特别是恶劣海况中的波浪载荷，实际上是不确定的，并且只能用统计写观点来描述。

这些来自船与海相对运动的外载荷与内载荷要求船舶结构能够抵抗抨击与甲板淹湿的冲击载荷，波浪诱导的水与主机，反复弯曲而致的疲劳以及其它与海洋船舶有关的环境载荷.
目前，通过对统计学与海洋环境影响的广泛深入研究，以及借助于高强分析能力数字计算机，结构设计方法得到大大增强。

具备这样的研究和计算机，就可以解决结构设计优化方面的问题以满足强度和造价要求。

为了介绍船体结构设计，船体强度将采用传统手段描述，这些方法已使用了很长时间，且目前仍为结构设计的基础。

近来有更多的强度研究方面的应用随后介绍，作为基本方法的拓展内容。

海中的船舶可以近似认作一个支撑梁结构，并受分布载荷作用。

支撑力是波浪的浮力，载荷是船舶结构重力及燃油、淡水和货物等重力。

当波长与船长近似相等，且船头入水货离水情况下，是船舶最糟糕的受力状况。

尾斜浪时，如果船首和船尾同时处在波峰或波谷中也能产生这种状况，此时扭转力必须考虑进去。

图14.1所示的船舶，船头和船尾骑在波峰上，而船中区域在波谷。

此时，船舶将弯曲，在顶部受压力而底部受拉力作用。

称此船状态为“中垂”，在这种条件下，露天甲板因为压应力而有出现折曲的危险，同时，船底板因为拉应力作用而伸长。

当船舶前进半个波长距离时，波峰在船中，而船首和船尾在波谷上，如图14.2船舶应力与前面的刚好相反。

露天甲板受拉应力作用，船底受压应力作用。

将此时船舶为“中拱”(好像在你肩上抗一只猪)。

船舶强度与梁理论
梁理论假定，从强度角度，船舶可认为是一个空的近似为矩形（断面）的桁材。

这个假定基本上是正确的。

假定结构连续，力的分布已知，那么就可以计算这个已知断面的梁的强度，而不管其尺寸。

然而，由于船体结构的复杂性，各种构件的不连续性，固定方式（铆接和焊接）的改变，船体上的开口，动载荷以及受到的复杂的静载荷，为了利用而忽虑少数差异，这个简单的梁理论只是近似而不是一个准确的理论，但这并不能说该理论没有价值----梁理论论是船舶设计中使用的基本工具。

在结构破坏的各种情形中，梁理论是分析结构强度降低的基本方法，也是采取修复措施的重要指南。

尽管将船舶假定为一个简单的梁存在误差，梁理论在分析基础上得到了可靠的结果。

该理论应用广泛在强度计算及结果的分析与比较的基础上，提供了一个标准。

14.2梁与载荷分类
在讨论将梁理论应用于船舶问题之前，先介绍固体力学（材料强度）研究的一些重要情形。

包括作用在梁上的各种类型载荷的效果分析。

各种标准配置的支撑情况见图14.3.
1.集中载荷或点载荷：相对于梁尺寸而言，接触面小。

2.分布载荷：相对于梁尺寸而言，接触面大。

分布载荷可以是均匀的，用梁单位长度上的载荷表示。

也可以是非均匀的，
要么按某些数学关系变化，要么按任意方式变化。

上述载荷的几种特殊情况包括：
3.摩擦载荷。

作用方向平行于接触面，通常是法向力的函数。

4.重力载荷。

由梁的重力引起，可以认为是分布载荷或作用在梁重心处的集中载荷。

对某些问题，为了简化，将梁假设为
无重量的。

5.热量、慢性和磁性载荷。

与重力载荷相似，不取决于物体接触，但却作用在整个梁上。

载荷还可以安产生的变形的类型或者按载荷作用的时间来分类。

1.轴像载荷通过梁截面的形心，并产生拉应变或压应变。

2.扭力载荷，使受力构件产生绕其轴线的扭转变形，扭力载荷常出现于轴中以传递动力，也在汽车和赛车的出现。

3.弯曲或扭曲载荷由外力引起，在梁上产生一对力矩，并在梁载荷面上产生各种应力和应变。

4.剪切载荷在梁中产生剪切应变。

5.复合载荷由上述各种载荷组成，使构件产生复杂的变形
根据载荷作用时间。

可分为：、
1.静载荷。

是逐渐施加上去的，且可以或不可以维持相当长时间（恒定载荷）.静载荷始终维持平衡，除非结构失效。

2. 动载荷。

随时间变化，具有下述类型：
a) 周期载荷或疲劳载荷：在一段时间内经历了大数量变力作用。

根据周期载荷频率情况，可能引起共振，也可能不引
起共振。

b) 冲击载荷或能量载荷。

快速施加的载荷，产生振动且偶尔会在结构中产生永久性的变形。

直到振动逐渐衰减掉，才
能重新建立平衡。

第15课 船舶结构应力和强度曲线
15.1 船体结构应力
前面一节中强调了船舶与简单结构梁的相似性。

这实际上是船舶强度计算的基本假定。

然而，由于结构和所受外力的复杂性，船体结构所有应力都必须在设计中考虑进去，以检验船舶强度是否足够。

因而，为了区别其产生原因和影响效果，应力一般分为两组：（1）船体桁应力和（2）局部应力。

船体桁应力
船舶受到浮力作业而浮在水面。

该浮力随着船舶排水量或排水体积分布不同在纵向和横向上变化。

这些构成了作用在船体上方向朝上的力。

朝下的力是船内分布的各种重力，包括结构、机器、燃油、货物、压载水的重力。

朝上的力和朝下的力的差值就是作用在船体桁的载荷，该载荷在整个船长方向上是变化着的，从而产生纵向弯矩和剪切应力。

应当注意到，由横向弯曲力矩引起的应力相对于纵向弯矩而言，通常不严重也不重要。

一般地，结构构件的尺寸在满足了船舶的纵向强度和局部强度后，就能（自动）将横向弯矩保持在合理的范围内。

在计算纵向强度时，简单梁理论是计算的基础，前面提出的关系式也可使用。

对于船舶长度上的任意横截面位置x ，其关系式为：
x
x x y I M ⋅＝σ 在计算每个横截面的惯性矩时，所包含的构件必须是纵向连续的（从前至尾的）。

在任一横截面上，最严重的应力状况都是出现在甲板、船底板这样的离中性轴最远的结构中（图15.1）。

在任一横截面上，在某些特殊载荷条件下，X M 和x I 是常数。

然而，在船长方向的不同横截面上，X M 和x I 是变化的。

通常大多数船舶接近船中位置的横剖面上，船甲板和船底板处的应力最大，而该剖面上x x I M 也是最大的(假设y 的最大值略有变化)。

驱逐舰的
上层建筑与甲板室（图15.1未标出）比甲板和船底板离中性轴更远一些。

这些上层建筑在整个船长上设计成不连续结构，并使用伸缩接头连接（船体），以避免上层建筑承受纵向弯曲力矩。

通过对梁中性轴的讨论，可以知道最大水平剪切应力是沿着中性轴平向发展的。

根据垂向力的纵向分布，垂向剪切力沿船长方向发展。

由于船型相似和船舶与主机载荷分布位于船纵中，剪切应力的最大值出现在距船首和船尾1/4船长处，最大弯曲力矩在船中。

对于这种船舶，一般的推论是最大剪切应力出现在1/4船长的中性轴附近。

这些剪切应力的量值要求在该处及船舷附近作局部加强。

还要声明下，由于牛顿第三定律（对每一作用都有一个相等的反作用）及维持平衡，反向作用力等于剪切力。

这意味着对垂向和水平剪力来说，总是存在与剪切力成︒
90的力偶。

垂向剪力和水平剪应力是相互依赖的。

局部应力
局部应力由静水压力、设备的集中载荷和动载荷组成。

物体水下部分每一单位面积受到水的压力，该压力与淹没深度成
正比。

作用在船体上的水压力的垂直分量通过船体内部骨架传递，并与船的各种载荷抗衡。

尽管作用在船体上的水压力的水平分力相互抵消，避免了对船中的力矩，但它还是对船体产生了作用。

船体的内部骨架必须抵抗水破坏船体的趋势。

当船壳裂开，海水进入时，先前作用在船壳上的静水压力就变成对进水体积的边界的作用。

这些内部边界必须足够加强以免破坏，并限制进水蔓延。

静水压力还在燃油和水舱边界结构上施加作用。

各个部分的重量在船内某些点处于平衡状态。

这些载荷必须由内部结构传递到船壳上，然后由静水压力的垂向分力平衡掉。

为了防止集中载荷引起过大应力，将支撑扩展以在一个大的面积上分布载荷。

除了由静载荷引起的局部应力外，船体结构还受到风、波浪、液体载荷的冲击作用。

在军船上还受到导弹、鱼雷、井下发射引起的冲击波作用。

结构损坏会对未损坏结构带来较大的应力，不仅是因为减小了构件剖面的功效，还因为结构中的不连续而引起的应力集中。

15.2 确定船舶强度曲线的方法
在设计的初期阶段，要对强度曲线中用到的重量、排水量、稳性和其它参数进行计算。

为了确定强度曲线，重量的大小和位置必须准确计算出。

在重量计算中，讨论其在实践中的一般做法是有必要的（有益处的）。

重力分组。

为了有序地进行重力计算，对重力进行分类并分为多个组。

在船舶设计中，现今的做法是对船舶设备、备品等所有组成部分重量进行分类，分成如下7个组：
组（1）——船体结构
组（2）——推进装置
组（3）——电器装置
组（4）——控制与监视装置
组（5）——辅机系统
组（6）——舾装和内装饰
组（7）——武器装备
上述分组目前在军船重量计算中已成为标准做法。

在每一组中还可以作进一步细分。

关于详细划分的完整描述可以在“船舶工艺分类结构（手册）”中找到。

重力计算。

在早期设计阶段，重量主要是通过与已知类似船的重力分组情况的比较而估算出。

主要结构项目布置好之后，重量就可以直接计算。

重量还要在初期设计和合同设计阶段重新进行更为详细的计算。

在船厂的详细设计阶段还要作进一步详细的计算。

（省略一段）
建造的同一级别的第一第一艘船应频繁地对每一个组成部分计量。

也就是说，装船的每一材料和设备都必须过磅，并记录其重量。

最后把各项相加就得到它的总重量，并作最后的重量校核。

将各组重量相加，并分别将对平板龙骨平面和船中横剖面的垂向力臂与纵向力臂计算并相加。

这样，单位长度上的重量就可以确定，并画出重量曲线。

浮力计算。

浮力计算相对来说简单。

通过不同装载条件下横剖面在水线以下的面积就可以计算出该值。

对于任何给定的水线或排水量条件，在整个船长范围内将剖面面积（水线以下的）以某个方便的比例的坐标形式画出。

将这些坐标点光滑连接以后就生成了一条曲线，可以描述在整个船长方向浮力纵向分布情况。

载荷、剪力和弯矩曲线（略）
第16课结构完整性
对船舶结构的最简单的描述是船体作为一个梁，可以支撑作用在它上面的各种重力（包括自身重力），抵抗由集中载荷引起的局部力及局部浮力，抵抗各种水动力。

对于任何结构，各个点处的应力都必须维持在建造材料所允许的极限之下。

同样地，局部和整体挠曲度也必须保持在安全限制之内。

在梁理论应用到船舶设计的长期令人满意的实践中，假定船舶由一个准定常波（即相对于船静止的）支持。

该波波长与船长相等，而波高为波长的1/20。

船舶首尾端置于波峰或船中置于波峰。

船长分为20个分段，在每一分段上重力和浮力须列表仔细计算。

每一分段上重力与浮力之差处理为作用在整个分段上的均匀载荷。

这20个载荷作为船长位置的函数可以绘图，这样的曲线沿船长积分就绘出了剪力曲线。

依次，剪力曲线沿船长积分就得到了弯矩曲线。

弯矩曲线最大值通常在船中附近。

最大弯矩除以船体梁横剖面模数就得到弯曲应力值。

剖面模数可以根据详细结构图计算。

考虑到有些载荷在分析中忽略了，如波浪动载荷，在计算中要取足够的设计余量。

大约从1990年起，如上所述的波浪载荷准定常处理被认为是不准确的。

而准确的方法是先计算出静水（即海平面）弯矩，再加上由经验公式计算的波浪弯矩。

波浪弯矩仅与船舶尺寸和尺度比有关。

公式中的系数来自海上测试及结构模型试验。

因而公式计算结果与实际吻合良好。

该公式现已在各船级社中颁布，用于指导商船设计。

然而，尽管一个简单的公式可能对典型船在典型海况中具有很好的符合性，但还不能保证对任何船舶、任何海况下都有效。

由于这个原因，关于海洋与漂浮结构间相互作用的研究仍在继续，目标是能够计算出海洋与海上结构物间的所有相互作用的载荷。

这个工作是很复杂的，因为研究者必须能够计算出在波浪影响下的船舶运动，以及船舶运动引起的波浪。

浮力、阻尼和惯性力效果。

这项工作如果没有海上测试、模型试验和计算机资源是不能的。

计算机程序在1970年代逐渐流行，通过不断努力会在21世纪继续它的辉煌。

波浪与船体间的相互作用也会以动力模式出现。

一个明显的例子是运动的波与运动的船间的冲击力。

一般地，这种冲击结果是较小的，但是在汹涛天气情况下，当船首迅速击水时会出现砰击现象，造船船体抖动。

抖动或击振基本是以双节点频率为主的船体振动。

它可产生与准定常波下弯曲应力相当大小的应力。

它还能在附近产生非常高的局部应力。

另一种由波浪激励出的船体振动是颤振，也能产生非常大的应力。

颤振的原因是遭遇波浪频率与船体固有振动频率的共振。

砰击和击振可以用减速和改变航向来避免，但是颤振是难以避免的，因为在典型海洋状态下频率范围宽大。

幸运的是，还没有任何已知的结构损坏是由于颤振造成的。

对这些动力的充分计算及其结果要求大型计算机资源，因而直到1980年左右才开始重视起来。

目前已取得主要进步，但技术难度还未降到可供实用的标准设计程度。

传统的船体结构包括龙骨、横向构件以及与肋骨端部连接的甲板横梁——所有这些支撑了相对薄的船壳：甲板、舷侧和船底。

这种结构型式在中世纪欧洲船舶中流行，在钢质船舶时代仍采用。

然而，甲板横梁与肋骨对抵抗纵向弯矩没有任何贡献。

纵向构件对纵向强度的贡献而允许船外板较薄一些。

这种骨架型式在实践中深受欢迎，因为减轻船体重量是重要的。

然而，纵向构件要求有舱壁和强肋骨的横向构件支撑。

对于强肋骨，相当于局部舱壁，可以伸入到船内3～7英尺。

这样就明显地降低了纵骨架式结构的优越性，却不是以完全地否定其优点。

强肋骨还具有妨碍内部空间使用的缺点。

结果，简单的横骨架式结构还在许多船上采用。

第17课船舶建造过程
船舶建造是为客户（私人船东、公司、政府等）生产产品（船舶、海上平台、浮动结构等）的工业。

在大多数情况下，产品是根据购买者特殊要求而建造的。

这种情况即使是建造一系列相似船舶也是这样。

整个过程依客户要求而变化，但是通常都要包含一些明确的阶段，概括起来有：。