散货船船体结构设计中应注意的几个问题

第２５卷第５期　２００８年１Ｏ月　江苏船舶　ＪＩＡＮＧＳＵ　ＳＨＩＰ　Ｖｏ１．２５　Ｎｏ．５　０ｃｔ，２ｏｏ８　

散货船船体结构设计中应注意的几个问题　

杨永祥　，戴雪良　

（１．江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江２１２００３；２．江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏镇江２１２００３）　

摘要：散货船是当今世界的三大主流船型之一，且呈现了超大型化的势头。为规范散货船的设计，提高船舶航　行的安全性，近年来国际海事组织（ＩＭＯ）和国际船级社协会（ＩＡＣＳ）相继主持制定了建造散货船必须采用的一　系列新规则。２００６年国际船级社协会又颁布了《散货船共同结构规范》（ＣＳＲ），中国船级社２００６年也颁布了　《钢质海船入级规范》（ＣＣＳ），两个新的规范均从２００６年４月１日起正式实施。新规范对散货船的船体结构设　计标准作了较为全面、系统、详细的规定。本文就审查散货船船体结构图纸时应注意的几个结构设计的问题，按　２００６年ＣＣＳ、ＣＳＲ规范的要求作简要阐述。　关键词：散货船；结构设计；规范　中图分类号：Ｕ６６３　文献标识码：Ａ　

１散货船的货舱剖面形状　

散货船一般是指专门运输谷物、煤、矿石、散装　

水泥、化肥等散装货物的货船，也兼装集装箱。常见　的散货船一般为单甲板、单机、单桨、尾机型船。为　

提高装卸速度，散货船的舱口较大。为了保证其总　

体强度，散货船一般都设有双层底，并设有顶边舱和　

底边舱。由于装运的货物种类较杂，航线不同，散货　船的船型及其货舱剖面形状也有所不同，如图ｌ所　

示为目前常见的散货船的货舱剖面。图１（１）是典　

型的单壳体散货船结构，具有双层底、底边舱和顶边　

舱，舷侧为单壳结构。图１（２）是双壳体散货船，它　

除了具有双层底、底边舱和顶边舱外，舷侧为双壳结　构。图１（３）是矿砂船的货船剖面形状，因矿砂密度　

大，所需的舱容小，其结构要求与普通散货船不一　

样。就货舱剖面而言，单壳体散货船最为常见。　

囵囵　

（１）常规型散货船　（２）双壳散货船　（３）矿砂船　图１　散货船货舱剖面形式　计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连　

接方式等设计问题，要求达到最小的结构重量，能保　

证船体具有足够的强度和刚性，从而降低造船成本，　

以取得良好的技术经济性能。　

按《钢质海船人级规范》规定，散货船船体结构　的设计：船长　＜９０ｍ的钢质海洋散货船一般按　

ｃｃｓ（中国船级社）规范规定进行设计，而船长在　

９０ｍ≤　≤３５０ｍ的无限航区的散货船应满足ＣＳＲ规　

定的要求。Ｌ＞￣９０、在有限航区航行、舷侧为双壳结　构的散货船，应满足ｃｃｓ｛双舷侧散货船船体结构　

指南》的要求。　

船体结构强度和疲劳评估：￡≥１５０ｍ，货舱区采　用单舷侧结构的散货船，或货舱区采用双舷侧结构，　

且舷侧外板与内壳板的垂直间距不小于１　０００　ｌｌｌｒｆｌ的　

散货船，其货舱区域主要的纵、横向构件应用直接计　

算方法进行强度计算，且应符合ＣＣＳ《散货船结构　

强度直接计算指南》要求和《双舷侧散货船结构强　

度直接计算指南》要求，并提交ＣＣＳ批准。另外，船　

长　≥１５０ｍ的散货船，其货舱区域结构应按ＣＣＳ　

《船体结构疲劳强度指南》的要求进行疲劳强度评　估，评估的结果须提交ＣＣＳ批准　Ｊ。　

２　散货船船体结构设计的基本要求　３　结构设计中应注意的问题　

船体结构设计的主要内容是在满足船舶总体设　３．１纵、横向主要构件　

收稿日期：２００８～０８—２５　作者简介：杨永祥（１９５２一），男，江苏科技大学船舶与海洋工程学院　副教授，主要研究方向为船舶与海洋结构设计与制造；戴雪良（１９６３　

一），男，江苏省船舶设计研究所有限公司高级工程师。　《钢质海船人级规范》规定：“主要构件的布置，　

应确保结构的有效连续性，避免剖面或高度的突然　

变化。……液舱内的主要构件应构成一个连续性的　

支撑，

并尽可能构成一个完整的环形框架。环形框　第５期　杨永祥等：散货船船体结构设计中应注意的几个问题　１　１　

架的接合处应做成具有足够半径的圆角”。ＣＳＲ则　

进一步明确规定：“纵向构件的布置应确保强度的　

连续性。承受船体梁总纵强度的纵向构件应向船舶　的端部连续延至足够的距离。特别是，应确保货舱　

区域内的纵舱壁包括垂直和水平主要支撑构件连续　

延伸至货舱区域以外”。“双舷侧结构应通过在双　

层壳体范围内设置强肋骨和舷侧纵桁进行全面加　

强。内舷侧结构，包括纵桁，在货舱区域内应保持连　续，并延伸至货舱区域外”ｌ３　Ｊ。　

为有效提高船体的总纵强度，散货船的顶边舱　

和底边舱都是很强的三角形箱形结构，并且还有一　个很强的双层底结构及一个很强的甲板结构。单壳　

体散货船货舱区域双层底高度除要满足总布置的要　

求外，还应满足规范对一般干货船的要求。散货船　

双层底结构多为纵骨架式，在机舱区域，至少每隔１　

个肋位上应设置实肋板，但在主机座、锅炉座、推力　轴承座下的每个肋位上均应设置实肋板。横舱壁下　

和支柱下应设置实肋板。距首垂线０．２Ｌ以前区域　

应在每隔１个肋位上设置实肋板，其余区域每隔３　

个或４个肋位设置１实肋板。ＣＣＳ规定，实肋板的　

最大间距为３．６０ｍ。船体中线面处应设有中桁材，　但现代大型散货船已广泛应用箱型中桁材代替中桁　

材。在中桁材的两侧要设置旁桁材，ＣＳＲ规范规定：　

“相邻桁材的间距一般应不小于４．６ｍ或船底或内　底普通扶强材的间距的５倍，取较小者”　Ｊ。当有　

隔舱装载时，一般每隔３—４个纵骨间距设置一旁桁　

材。另外，在中桁材和旁桁材以及管隧的侧板上可　设置纵向加强筋，以满足稳定性的需要。　

３．２底边舱结构　散货船的底边舱由斜顶板、旁桁材及舭部外板　

构成。斜顶板相当于上倾式内底边板，要求也与内　

底边板相同。底边舱的旁桁材通常做成水密的，作　为双层底内的水密隔板，形式如图２所示。　

双层底的内底板与底边舱的斜顶板之间的连接　

有直接焊接形式和圆弧形式两种，如图３所示。当　

为直接焊接时，旁桁材应与斜顶板对齐，双层底的内　

底板伸出旁桁材不超过５０ｍｍ，以便焊接。如果伸　出太多将会影响底边舱横向框架的扇形补板在该处　

的安装与焊接，对该处的节点连接不利，如图３（１）　

所示。内底板伸出的端部应加工成圆形状。构件之　间的连接必须焊透。当采用圆弧形式时，旁桁材与　

内底板和斜顶板的交点的距离约为５０—７０　ｍｍ，如图　

３（２）所示。　货舱区域内底边舱的斜顶板应为纵骨架式，其　

底部和舷侧一般也为纵骨架式，其舭部区域可为纵　骨架式，也可为横骨架式，但多数设计成横骨架式。　

底边舱的斜顶板与内底板之间的倾斜角一般在　

４５。～５０。之间　，如图４所示。底边舱内在肋板处　应设有支持纵骨的横向强框架，横向强框架上开有　

较大的通道孔，开孑Ｌ边缘应用扁钢进行加强。横向　

强框架边缘的加强扁钢与纵骨之间一般均应设置加　

强筋，以提高横向框架腹板的稳定性，如图２所示。　

纵骨穿过横向框架的开孔处应设置补板，补板尺寸　应按规范要求。补板须与内外底板、外板连接。　

图２底边舱横向强框架结构　

（１）焊接形式　（２）圆弧形式　图３　内底板与斜顶板的连接　

４５。　

图４斜顶板与内底板的倾斜角　在未设置横向强框架的肋板之间，旁桁材和斜　

顶板相交处应设置加强筋或肘板，以保证折角处的　

强度，如图５所示。　

图５

斜顶板折角处的加强　ｌ２　江苏船舶　第２５卷　

当舭部无纵骨时，可加设肘板或扁钢进行加　

强，如图６所示。　

ｆ１）横向肘板　（２）扁钢　图６舭部无纵骨时的加强结构　

３．３顶边舱结构　散货船的顶边舱由甲板板、斜底板、舱口纵桁和　

一部分舷侧外板构成。顶边舱内一般采用纵骨架式　

的结构，横向设有环形的强框架以支持纵骨。横向　

强框架的间距应不大于６个肋距，框架腹板的高度　

不小于纵骨高度的２倍，其结构形式与底边舱基本　相似　。横向框架也可用开孔的板来代替。图７所　

示的为无横向强框架处的结构。顶边舱四周的板上　

全部设置纵骨，各个角上都安装肘板，以增加节点处　

的刚性。　

舱口纵桁　

半圆钢　外板　

图７顶边舱无横向强框架处的结构形式　３．４箱形中桁材　散货船在双层底中线面处可设置箱形中桁材，　

代替一般的中桁材。箱形中桁材包括两道平行的水　

密侧板（底纵桁）和内、外底板、骨材等，见图８。　

网８箱形中桁材　这是一道沿船长方向水密的内部通道，通常从　

防撞舱壁通向机舱前端壁。箱形中桁材主要用于集　中布置管系，避免管子穿过货舱而妨碍装货。机舱　前端壁开有水密装置的人孔便于人员进人箱形中桁　

材内检查。此外，箱形中桁材应设通向露天甲板的　

应急出１：３。机舱及其后面的舱内可不设置箱形中桁　

材，因为管系可布置在机舱的双层底上面和轴隧内。　箱形中桁材的侧板的厚度应不小于水密肋板的　

厚度。为保证船舶进坞时底纵桁能搁置在墩木上，　

两侧板的距离不大于２ｍ。为了补偿横向强度的削　

弱，箱形中桁材区域的船底板和内底板应适当增厚。　箱形中桁材内不设置肋板，而设置横向骨架。横向　

骨架的结构形式一般有两种：一种是环形框架形式，　

另一种是船底横骨和外底横骨形式，如图９所示。　

横骨架式结构箱形中桁材的每个肋位上应设环形框　

架或船底横骨和内底横骨。横骨的跨度中央设问断　的纵向骨材。纵骨架式结构箱形中桁材在每档主肋　

板处设置环形框架或内、外底横骨。船底横骨和内，　

底横骨的两端应逐渐放大，与箱形中桁材侧板连接，　

其放大后的高度和长度应不小于骨材高度的１．５　

倍。同时侧板外侧无肋板的肋位上，应设置与实肋　板等厚的肘板，并与船底和内底纵　胃　连接。箱形中　

桁材端部与中桁材的衔接处，至少应有不小于３个　

肋距的相互交叉过渡区，以保证结构纵向的连续性。　

箱形中桁材有两种结构布置形式。如图９所示　

某船的箱形中桁材，其中图９（１）为一道侧板位于中　

线面上，另一侧板偏向船的一舷，采用环形框架的形　

式；图９（２）为对称于中线面的箱形中桁材，采用内、　

外底横骨的形式。　

ｔｚ，　图９箱形中桁材的结构形式　３．５有关构件的连接、连续　“在船体结构的高应力区域处，构件连接部位　的应力集中是产生船体结构疲劳损坏的主要因　素”…。因此，在船体结构设ｔ　Ｉ－Ｈ，￣应充分注意构件　

连接部位的设计，并通过疲劳强度校核，改进结构节　

点的设计，以保证船体结构中受交变载荷作用的构