五、船体结构
(一)钢质渔船船体结构
船体是由钢板和骨架组成的封闭式板架结构。钢板保证船体形状、水密性和强度,内部纵横交叉的骨材支撑钢板,增加整个结构的强度和刚度,形成船体内部水密空心结构,提供浮力使船漂浮于水中。
板架结构大大提高了结构强度,并使钢板的厚度减小到最低,既节省了钢材,又提高了船舶的装载量。船体内部的骨架是由钢板或型材加工而成,根据规格尺寸不同,较小的称为骨材,较大的称为桁材。
1.外板结构
外板是由许多块钢板焊接而成,钢板的长边通常沿船长方向分布。钢板长边相连接的纵向接缝,称为边接缝;钢板短边的横向接缝,称为端接缝。钢板逐块端接而成的连续长条板,称为列板。
位于船底的各列板统称为船底板,其中位于船体中心线的一列板称为平板龙骨。由船底过渡到舷侧的弯曲部分称为舭部,该处的列板称为舭列板。舭列板以上的外板称为舷侧板,其中位于舷侧最上列并与上甲板相连的一列板称为舷顶列板。
外板的作用是:保证船体的水密性,使船舶具有漂浮及运载能力,并承担船体总纵强度、横向强度和局部强度;承受舷外水压力、舱内液体压力、波浪冲击力、螺旋桨的水动压力,以及外界的碰撞、挤压和搁浅等作用力;进坞修船时,还要受到坞墩的作用力。
根据所在位置和受力情况不同,外板的厚度沿船长方向及肋骨围长方向有所不同。通常在船体中部0.4L船长区域之内外板最厚,向船的首尾逐渐减薄。考虑到甲板设备等作用,首尾区域应适当加强。为了保证船舶进坞或搁浅等需要,要求平板龙骨的厚度和宽度应在整个船长内保持不变,其厚度不得小于船底板厚度加2mm。
船底平板龙骨和舷顶列板受总纵弯曲应力最大,平板龙骨还承受船舶建造时龙骨墩或坞墩的反力和磨损,舷顶列板与上甲板相连接,又起着舷侧与甲板之间力的传递作用,因此平板龙骨和舷顶列板要比其他外板厚些。考虑到锈蚀、磨损等因素,舭部列板也适当加厚一点。
有些局部区域,易产生应力集中或受到较大振动力和波浪冲击力,这些部位的外板需要局部加厚或加覆板。如尾端螺旋桨区域,与艉柱的连接区域、首端锚孔区域、甲板开口区域等。
2.船底结构
根据渔船的大小和用途不同,船舶底部有单底和双底两种形式。单底结构只有一层船底板,结构简单,施工方便,多用于国内渔船和远洋渔船的首尾端。
单底结构由船底外板、中内龙骨、旁内龙骨、肋板和舭肘板等构件组成。
(1)中内龙骨:设置在船底中心线上的纵向连续的构件,其作用是保证总纵弯曲强度、船底局部强度及承担墩木的反作用力。
(2)旁内龙骨:对称地设置在中内龙骨两侧的纵向构件,起着联系、支持肋板的作用,同时也保证总纵弯曲强度。
(3)肋板:设置在船底每一肋位上的横向构件,主要作用是承担横向强度,并将底部载荷传递给舷侧。其在中内龙骨处间断,并与之焊接。肋板可采用T型材或钢板折边型材,但机舱内不能采用折边的形式,且机舱内肋板腹板的厚度应不小于中内龙骨腹板的厚度。为了疏通和排除舱底积水,在肋板、旁内龙骨下缘均应开半圆或长圆形流水孔,也可扩大焊缝切口作为流水孔。
(4)舭肘板:它是连接肋骨下端与肋板的构件,用来加强节点连接强度。舭肘板应有面板或折边。
3.舷侧结构
渔船一般只有一层舷侧外板,舷侧结构由舷侧外板、肋骨、强肋骨和舷侧纵桁等组成。
(1)肋骨
肋骨是设置在舷侧各肋位上的横向构件,一般采用不等边角钢或球扁钢制成,尺寸较大时,采用T形结构。两甲板之间的肋骨称为甲板间肋骨,船舱肋骨又称主肋骨。
(2)强肋骨
强肋骨是由尺寸较大的组合T型材制成的舷侧横向构件。通常采用T形结构,每隔3—4个肋位设置一根,支撑舷侧纵桁,通常与甲板的强横梁及底部的实肋板组成坚固的横向框架。
(3)舷侧纵桁
舷侧纵桁是舷侧结构中沿船长方向设置的纵向构件,主要用来支撑肋骨、加强外板。根据型深不同,渔船一般设置一道或两道舷侧纵桁,通常采用T形结构。
4.甲板结构
国内渔船属于中、小型船舶,仅设有一层贯通全船的连续甲板。
(1)甲板板
甲板板是由多块钢板焊接而成。钢板的长边沿船长方向布置,且平行于纵中剖面线。在船首尾端,由于甲板宽度减小,甲板板的列数也相应减少,有时将钢板沿横向布置,以求建造施工方便。与外板类似,船中部甲板较厚,向首尾两端逐渐减薄。与舷侧相接的一列甲板板称为甲板边板,这是甲板中最厚的一列板,因为它是甲板板中从首至尾最有效的纵向连续构件,且经常积水易受腐蚀。
(2)横梁
横梁是设置在甲板各肋位上的横向构件,常用不等边角钢或球扁钢制成。横梁在舷侧处用肘板与肋骨连接。
(3)甲板纵桁
它是沿船长方向布置的纵向构件,一般采用T形结构,在横舱壁处剪,用肘板与舱壁连接。
(4)舱口围板
设置在鱼舱开口的四周,由纵向围板和横向围板组成。可防止打上甲板的海水灌入鱼舱,并防止人员跌入舱内。
(5)支柱
设在甲板纵桁与强横梁的交叉处,多用圆钢管制成。
5.舱壁结构
渔船的横舱壁通常为平面,平面横舱壁结构由舱壁板和舱壁扶强材组成。
(1)舱壁板由多列钢板焊接而成,舱壁最下端的钢板受到的水压力最大,又容易腐蚀,因此最厚,向上可以逐渐减薄。
(2)舱壁扶强材常用不等边角钢或球扁钢制成,尺寸较大时采用T形结构。一般垂直布置,当舱壁较高时,还需设置水平桁材,以作垂直扶强材的支撑。
6.首部结构
首部通常指从首柱到艏垂线再向尾0.15L处的区域。
(1)首柱
是船体最前端的构件,一般采用前倾式首柱,需要有足够的强度和刚度。首柱的截面形状是变化的,加工制造比较麻烦。普通渔船多采用钢板焊接首柱,也有采用铸造与钢首柱的混合结构。
(2)首部结构的加强
在艏尖舱区域内,肋骨间距比船中部小,肋板向首逐渐升高,厚度比中部略有增加,一般还装设强胸横梁。
7.尾部结构
船尾通常是指艉尖舱舱壁以后的区域。
(1)尾柱
艉部结构的重要构件,设在尾端下部,主要是支持及保护舵和螺旋桨,并提高尾部结构的强度。渔船采用的尾柱有铸造尾柱和钢板焊接尾柱。
(2)尾部结构的加强
尾尖舱的肋骨间距比中部小,舱深较大时也设置强胸横梁和舷侧纵桁,底部肋板升高通常超过尾轴管高度。
(二)木质渔船船体结构
我国木质渔船始终占有较大的比例,在数量上是我国海洋渔船队的主体。木质渔船之所以自古至今获得广泛应用,是因为木材有如下的一些优点:
1.质轻,具有天然浮力,这对用于水上建筑物是有利的。
2.原材料可直接取于自然界,有利于环保。
3.具有较好的强度,且能吸收冲击与振动。
4.对于热量为不良导体,有助于渔获保鲜,又能构成适宜的居住舱室。
5.由于木材易于加工,便于成形,因此建造木质渔船无须复杂的设备。
但是木材也有着一些缺点:易燃;含水率变化时,膨胀收缩就有显著变化,甚至会引起弯曲、扭转或裂开;易于腐朽;强度有方向性。
木材通常分为软木与硬木。软木来自针叶树,即树叶细长如针,多为常绿树,如红松、落叶松、马尾松、杉木、柏木等;硬木来自阔叶树,树叶宽大,叶脉呈网状,如红栲、毋生、柞、榆、水曲柳、黄波罗、樟、槐、柚等。
木材具有某些天然的缺陷,如节子、青皮、裂纹、虫眼、腐朽等,在建造木质渔船时,其构件对所选用的木材是有一定的要求的。
木质渔船和钢质渔船在总体结构上有相似之处,可以参考。但差异方面也很多。玻璃钢渔船船体结构比较特殊,在渔船保险领域玻璃钢渔船和木质渔船数量也不少,但限于篇幅本书就不具体讨论了,有需要的读者可以阅读相关专著。