《船舶结构与设备》课程教案教材.docx

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《船舶结构与设备》课程教案教材

《船舶结构与设备》课程教案

（适用于航海技术专业）

重庆交通大学应用技术学院

第一章：

船舶常识

课题题目

教学重点和难点

课时分配

教学组织安排

船舶各部位的名称、作用与主要标志

重点：

船舶各层甲板的名称与船舶主要标志

难点：

船舶吃水的正确观测方法

1.0

采用多媒体或课堂教学

船舶尺度与船舶吨位

重点：

船舶尺度、总吨位与净吨位

1.0

采用多媒体或课堂教学

船舶种类和特点

重点：

几种典型船舶及其特点（如客船、集装箱船、散货船、滚装船、液货船）

2.0

采用多媒体或课堂教学

本章复习与思考题：

1.船舶尺度的种类与用途。

2.最大尺度、船型尺度、登记尺度各自包括的基本尺度种类。

3.球鼻首和首侧推器标志的作用。

4.吃水标志的种类与吃水的正确读取方法。

5.载重线标志中各线段的含义及作用。

6.集装箱船舶的主要特点。

7.散货船的种类与主要特点。

8.油船的结构特点。

课程章节

船舶基本组成和主要标志；船舶尺度和船舶吨位

教材版本

《船舶结构与设备》金永兴，2004年

课程进度

1-2/40

修订日期

教案版本

一、教学目的和教学设备、资料

1.目的：

通过该内容学习，掌握船舶尺度的概念，船舶主要标志认识，船舶尺度比对船舶性能的影响。

2.设备与资料：

计算机辅助教学系统、黑板（白板）。

二、教学内容

（一）船体备主要部位、舱室名称

1．部位名称

船首（head）船尾（stern）船中（midship）首部（bow）

尾部（quarter）首尾线（foreandaftline）叫左舷（port）

右舷（starboard）前方（ahead）后方（astern）正横（abeam）

首柱（stem）尾柱（sternpost）上甲板（upperdeck）

舷弧（sheer）下（层）甲板（lower　deck）二甲板（seconddeck）

三甲板（thirddeck）单底（singlebottom）

双层底（doublebottom）横舱壁（transversebulkhead）

水密横舱壁（transversewatertightbulkhead）

防撞舱壁（collisionbulkhead）梁拱（camber）

舷侧（shipside）平板龙骨（flatplatekeel）舭部（bilge）

2．舱室名称

首尖舱（forepeaktank）尾尖舱（afterpeaktank）。

机舱（engineroom）三岛式船（“three－island”ship）。

货舱（cargohold）水密舱壁（watertightbulkhead）

甲板间舱（tweendeck）底舱门。

（lowerhold）。

4）双层底舱（doublebottomtank）：

（二）上层建筑备部位名称

l．首楼（forecastle）

是位于船首部的船楼。

其内部空间分成物料间、油漆间等。

其顶层甲板称为首楼甲板。

2．尾楼（poop）

是位于船尾部的船楼。

它上面的甲板称为尾楼甲板。

3．桥楼（bridge）

是位于船中部的船楼。

尾机型船通常将桥楼与尾楼合并在一起。

起居甲板（accommodationdeck）。

救生艇所在的甲板叫艇甲板（boatdeck）。

驾驶台所在的甲板叫驾驶甲板（bridgedeck）。

标准罗经所在的甲板称为罗经甲板（compassdeck）。

如果是平台，则称为罗经平台（compassplatform）。

罗经甲板是桥楼上露天的最高一层甲板，俗称猴岛（monkeyisland）。

4．甲板室（deckhouse）

是指宽度与船宽相差较大的围蔽建筑物。

最常见的是围在桅柱周围的甲板室，称之为桅室或桅屋（masthouse）。

（三）船舶尺度与主要标志

●船舶尺度

船舶尺度，主要是指表示船体外形大小的尺度，即船的长、宽、深各吃水等。

·它是根据各种船舶规范和船舶在营运中使用上的要求定义的。

按照不同的用途，主要可分为三种：

船型尺度、登记尺度和船舶最大尺度。

1．在船舶入级与建造规范中定义的船舶尺度——船型尺度

它主要是从船体型表面上量取的尺度，在船舶的许多性能的理论计算中和一些主要的船舶图纸上，均使用和标注这种尺度。

它也称为理论尺度和计算尺度。

（1）船长LBP

沿设计夏季载重水线，由船首柱前缘量至舵柱后缘的长度；对无舵柱的船舶，由船首柱前缘量至舵杆中心线的长度，即船首尾垂线间的长度，但均不得小于设计夏季载重水线总长的96%，且不必大于97%。

（2）型宽B

在船体的最宽处，由一舷的肋骨外缘量至另一舷的肋骨外缘之间的水平距离。

（3）型深F

在船长中点处，由平板龙骨上缘量至干舷甲板横梁上缘的垂直距离；对甲板转角为圆弧形的船舶，则由平板龙骨上缘量至甲板型线与船舷型线的交点。

（4）型吃水d

在船长中点处，由平板龙骨上缘量至夏季载重水线的垂直距离。

通常用垂线间长、型宽、型深表示船体外形的大小。

这三个尺度称为船舶主尺度，一般写成下面的形式：

主尺度=垂线间长LBP型宽B型深D

2．海船吨位丈量规范中定义的船舶尺度——登记尺度

这种尺度主要是用于登记船舶、丈量与计算船舶吨位的，故称登记尺度。

（1）登长LR

是指量自龙骨板上缘的最小型深85%处水线长度的96%，或沿该水线从船首柱前缘量至上舵杆中心的长度，取两者中较大者。

（2）登深D

1）登深是指在船长LR中点船舷处从平板龙骨上表面量至上甲板下表面的垂直距离。

2）具有圆弧形舷边的船舶，登深是量至甲板型线和船舷外板型线相交之点，这些线的引伸是把该舷边看做是设计为角形的。

3）当上甲板为台阶型甲板并且其升高部分延伸超过决定登深的一点时，登深应量至较低部分甲板与升高部分相平行的延伸线。

"

（3）登宽B

是指船长LR中点处的最大宽度。

对于金属外板的船舶，其宽度量至两舷的肋骨型线。

对其他材料外板的船舶，其宽度量至船外板的外表面。

（4）国内航行船舶

1）量吨甲板长度（L）

指量吨甲板型线首尾两端之间的水平长度。

如果量吨甲板有台阶时，则取其低者，并作延伸线进行量计。

2）船宽（B）

指船舶中剖面型线的最大宽度。

对金属外板的船舶，应量至两舷外板的内表面；对非金属的船舶，则量至两舷外板的外表面。

3）船深（H）

对金属外板的船舶，系指在中剖面处从龙骨板上表面量至量吨甲板在船舷处的下表面的垂直距离；对非金属的船舶，此垂直距离应包括底板的厚度。

3．船体最大尺度

船舶在停靠码头、进坞及过船闸、桥粱。

架空电线和狭窄航道、船舶避碰操纵等要用到船体最大尺度。

（1）总长LOA

包括两端上层建筑在内的船体型表面最前端与最后端之间的水平距离。

（2）最大船长Lmax

船舶最前端与最后端之间包括外板和两端永久性固定突出物（如顶推装置等）在内的水平距离。

（3）最大船宽Bmax

包括外板和永久性固定突出物（如护舷材;水翼等）在内的垂直于中线面的船舶最大水平距离。

（4）最大高度

是从船舶的空载水线面垂直量至船般固定建筑物，包括固定的桅、烟囱等在内的任何构件最高点的距离。

净空高度等于最大高度减去吃水;

●船舶主尺度比

船舶主尺度比是表示船体几何形状特征的重要参数，其大小与船舶的航海性能有密切关系。

常用的有：

1．长宽比L/B

一般是指垂线间长与型宽的比值。

该比值越大，船体越瘦长；其快速性和航向稳定性越好，但港内操纵不灵活。

2．宽度吃水比B/d

一般是指型宽与型吃水比值。

该比值大，船体宽度大，船舶稳性好，但横摇周期小，耐波性变差，航行阻力增加。

3．型深吃水比D/d

是指型深与型吃水比值。

该比值大，干舷高，储备浮力大，抗沉性好;船舱容积增大，重心升高。

4．船长型深比L/D

是指垂线间长与型深比值。

该比值大对船体强度不利，

5．船长吃水比L/d

一般是指垂线间长与型吃水比值。

该比值大，船舶的操纵回转性变差。

●船舶主要标志

在船体外面有各种标志，主要有:

1.吃水标志

船舶的吃水标志（draftmark）叫水尺。

它绘在船首、尾及船中两侧船壳上，俗称六面水尺。

水尺采用米制，用阿拉伯数字标绘，每个数字的高度为10cm，上下两数宇的间距也是10cm，并以数字下缘为准。

采用英制水尺时，用阿拉伯数字或罗马数字标绘，每个数字高度为6in，数字与数字的间距也是6in，也以数字下缘为准。

观测船舶吃水时，根据实际水线在数字中的位置，按比例取其读数。

有波浪时应取其最高及最低时读数的平均值。

有些大型船舶设有吃水的指示系统，可以在驾驶台上直接读出六面水尺的读数

2．载重线标志

船舶载重线标志是指为标明船舶载重线位置，用以检查装载状态使之不小于己核定的最小干舷，而按载重线公约或规范所规定的式样勘绘于船中两舷的标志。

现根据规范，就各类国际航行船舶的载重线标志说明如下:

（1）散装液体货船及其一般货船的载重线标志

图中的圆环叫载重线圆盘。

圆盘向船首方向还绘有各区域和季节区的载重水线，它们是:

夏季载重线“S”（summerloadline）。

该水线与圆盘中心线处于同一高度。

冬季载重线“W”（winterloadline）;

冬季北大西洋载重线“WNA”（winternorthatlanticloadline）（船长大于100m的船舶可以不勘绘）。

热带载重线“T”（tropicalloadline）

夏季淡水载重线“F”（freshwaterloadline）

热带淡水载重线“TF”（tropicalfreshwaterloadline）

（2）木材船的载重线标志

（3）客货船载重线标志

3．其他标志

（1）船名和船籍港标志

（2）烟囱标志

（3）球鼻首和侧推器标志

（4）分舱标志及顶推位置标志

（5）暗车标志

三、讲授内容重点和注意事项

重点：

1．船舶尺度概念；水尺标志；载重线标志以及其它标志

2．船舶尺度比作用

注意事项：

加强对概念的理解；船舶尺度之间的区别学生不易掌握；船舶尺度比对船舶性能影响理解容易混淆，并通过国家海事局题库对其内容进行强化。

四、自学内容和作业

1.船舶尺度的种类与用途。

2.最大尺度、船型尺度、登记尺度各自包括的基本尺度种类。

3.球鼻首和首侧推器标志的作用。

4.吃水标志的种类与吃水的正确读取方法。

5.载重线标志中各线段的含义及作用。

教案撰写人

刘元丰

教案审核人

课程章节

船舶常识

船舶种类与特点。

教材版本

《船舶结构与设备》金永兴，2004年

课程进度

3-4/40

修订日期

教案版本

一、教学目的和教学设备、资料

1.目的：

通过对该内容学习，了解普通船舶、专用运输船舶、多用途船以及专用船舶名称、作用和特点，通过图片展示船舶实图，加深学生对船舶认识和了解。

2.设备与资料：

计算机辅助教学系统、黑板（白板）。

二、教学内容

（一）普通船舶

l．客船（Passengership）

是用于运送旅客及其携带行李的船舶。

对兼运少量货物的客船也称客货船。

凡载客超过12人行均视为客船。

客船的特点是具有良好的航海性能，安全设备与生活设施齐全，上层建筑高大，航速较高，具有良好的抗沉性。

2．杂货船（Generalcargoship）

主要装运各种成捆、成包、成箱和桶装的杂件货。

杂货船的货舱一般分为上下两层或多层，以防底部货物被压损，舱口尺寸较大以便于装卸。

舱口上通常设有3t～5t的起货设备，个别舱口处还设有数十吨以上的大型起货设备。

3．散货船（Bulkcarrier）

是专门装运谷物、煤炭、矿砂等大宗散货的船舶。

散货船多为尾机型单甲板船，舱口较宽大，并且多不配起货设备。

根据货种和结构形式的不同，散货船大体可分为以下几种：

（1）通用型散货船：

（2）矿砂船（Orecarrier）：

（3）自卸式散货船：

（二）专用运输船舶

1．集装箱船（containership）

是指以装运集装箱货物为主的船舶。

事先将货物装入集装箱内，再把集装箱装上船。

这种运输方式的优点是装卸效率高，能减少货损货差。

主要特点是:

（1）货舱和甲板均能装载集装箱；

（2）多为单层甲板，舱口宽而长，采用双层船壳结构，两层船壳之间可作为压载水舱；

（3）为使集装箱堆放和稳固，在货舱内设置箱轨、柱、水平桁材等，组成固定集装箱用的蜂窝关格栅，集装箱沿着导轨垂直地放入格栅中。

在甲板上设有固定集装箱用的专用设施；

（4）主机马力大、航速高，多数为两部主机，双螺旋桨，船型较瘦削的远洋高速集装箱船的方形系数小于0.6；

（5）通常不设起货设备，而利用码头上的专用设备装卸。

半集装箱船因货源不稳定而在部分货舱装运集装箱，其他货舱装运杂货或散货，船上通常设有起货设备。

2.滚装船（rollon／rolloffship）

它装运的货物主要是车辆和集装箱。

装卸时，在船的尾部、舷侧或首部，把跳板放到码头上，汽车或拖车通过跳板上下，实现货物的装卸。

故滚装船又称开上开下船或滚上滚下船。

滚装船的主要特点是：

（1）结构较特殊，上层建筑高大，上甲板平整，无舷弧和梁拱，露天甲板上无起货设备；

（2）甲板层数多（一般为2~4层），货舱内支柱极少，一般为纵通甲板，主甲板以下设有双层船壳，两层船壳之间可作为压载水舱；

（3）为了便于拖车进出，货舱区域内不设横舱壁，采用强横梁和强肋骨保证横强度；在各层甲板上设有升降平台或内跳板供车辆行驶；

（4）滚装船多数在尾部开口，即尾门；尾门跳板靠机械或电动液压机均进行开闭，并保证水密；尾门跳板分尾直跳板和尾斜跳板，为装卸作业的安全，尾直跳板的工作坡度应小于8。

（跳板与水平面的夹角），通常为4。

~5。

，尾跳板可向船的一个舷侧向偏斜30。

-40。

（跳板与水平面的夹角）；另还有尾旋转跳板、舷侧跳板和首门跳板，其结构不同，工况也有差异；

（5）装卸作业时，因为跳板与码头的坡度不能太大，所以要求船舶吃水在装卸过程中变化不能太大，因此，必须用压载水平调节吃水、纵横倾和稳性等；

（6）滚装船大多数在首侧侧推装置，以改善靠离码头的操纵性；

（7）滚装船的方形系数Cb不大于0.6；

（8）滚装船为纵通甲板，抗沉性较差。

另外，舱容利用率低，造价高。

3.载驳船（bargecarrier）

先将货物装在规格相同的小驳船里，再将这些驳船装到母船上一起运输，

载驳船的装卸效率高，为普通货船的30倍以上。

其运费低，不需要码头，非常适合海、河联运。

4.冷藏船（refrigeratedcargoship）

是指运送及冷藏鱼、肉、蛋、水果等易腐货物的专用船。

冷藏船的特点是具有良好的隔热设施和制冷设备，其货舱也较小，货舱甲板层数较多（一般为3~4层）。

由于货源限制，冷藏船吨位一般不大。

5.木材船（Timbercarrier）

是专运木材的船舶。

木材船的特点是：

（1）为便于装卸和堆放，货舱要求长而大，舱内无支柱；

（2）为防止甲板木材滚落舷外，而且舷墙也较高；

（3）为不影响货物堆放和人员操作，起货机均安装在桅楼平台上；

（4）甲板强度要求高。

6.油船（oiltanker）

是指专门从事海上运输原油或成品油的船舶（如图1-1-6所示）。

油船的主要特点有：

1.油是液体货物，因此油船可以采用纵骨架式船体结构以减轻船体重量；

2.因石油的运量大、装卸速度快，而载重量越大运输成本越低。

油船的总载重量近海约为30　000t；近洋约为60　000t；远洋大油船约为200　000t；超大型油船约为550　000t；

3.油船的船长、宽度比L/B较小，而船宽吃水比B/d和方形系数Cb较大，油船船型较肥；

4.油船都是尾机型船，机舱、锅炉舱布置在船尾部，使货油舱连接成一个整体，增加货舱容积，对于防火、防爆、油密等亦有利；

5.为了减少自由液面对稳性的影响及提高舰船的总纵强度，油船必须设置纵向舱壁。

。

6.在货油舱区域的前后两端设隔离空舱，与机炉舱、居住舱室等隔开，以防止油类的渗漏和防火、防爆。

7.油船以往都是单甲板、单层底结构的。

但是，油船发生海损事故会严重污染，所以近年来对中型以上油船设置双层底或双层船壳。

8.专用压载舱。

7．液体化学品船（liquidchemicaltanker）

装运的液体化学品多为有毒、易燃和强腐蚀性物质。

为了便于装载和防止泄漏，液舱分得较小，货舱下设有双层底，以防化学品意外泄漏而污染海洋。

甲板上带有不锈钢液罐，供装载强腐蚀性货物。

为了方便液货舱的清洗，增强液化舱的抗腐蚀能力，扩大使用范围，有的船部分或全部的液舱采用不锈钢材料。

8.液化气船（liquidgastanker）

液化气运输船分液化石油气船（liquidpetroleumgastanker或LPGtanker）和液化天然气船（liquid　naturalgastanker或LNGtanker）两大类。

液化石油气船装运的石油气的主要成分是丙烷，可以在常温下加压液化，也可在常压下冷冻液化。

其货舱为球形或圆柱形耐压容器；液化天然气船最早出现于50年代末。

天然气的主要成分是甲烷，在常压下的液化温度约为－1640C，货舱的结构采用的材料和隔热装置必须满足极低温运输的要求。

货舱的形状有球形、棱柱形等。

（三）多用途船（multi－purposeship）

主要有多用途杂货船和多用途散货船两大类。

随着集装箱船的迅速普及与发展，一般杂货也逐渐趋向集装箱化。

常见的有矿－油两用船（oilorecarrier缩写为O.O）和矿－油－散三用船（oilbulkorecarrier缩写为O.B.O）。

（四）专用船舶

1.拖轮（tugboat）

拖轮的尺寸小，但功率大、强度高、稳性好、操作灵活，多用于协助他船进行港内操纵。

大功率拖轮还可用于海上拖带。

2.供应船（supplyboat）

是指专门向到港船舶供应燃油的供油船和供应淡水的供水船。

3.破冰船（icebreaker）

是专门用于破开航道上冰层和救助冰困船舶的工作船，其船首呈前倾状并予以特别加强。

首尾的左右舷均设有大的压载舱。

破冰时使船首冲上冰层，再将尾压载水打到首压载舱，靠重力或船身左右晃动将冰压碎。

4．海难救助船（rescueship）

是专用于救援遇难船舶的工作船。

其外形与大型拖轮相似，但航速较快，有良好的航海性能，并配有各种救助设备，能在恶劣气象条件下驶近遇难船，对遇难船舶进行救助及拖带。

5．消防船（fireboat）

是扑救港内船舶火灾或扑救码头上临近建筑物火灾的工作船，。

船上设有多门消防炮，用以喷射泡沫或高压水柱。

还设有液压升降台，用于扑救高处火灾。

6．挖泥船（dredger）

是用于疏浚航道的工程船。

按其工作原理分为耙吸式、绞吸式、抓斗式、链斗式等几种类型，

7.从事捕鱼的船（fishingvessel）

是从事捕鱼和辅助捕鱼的船舶。

按其作业方式分为拖网船、围网船、流网船、延绳钓船、捕鲸船和渔类加工船等。

除了以上几种专用船舶外，还有海上钻井船、海洋环境监视船、科学考察船、浮油回收船、打桩船、打捞船、引航船和布设维修航标的航标船等。

三、讲授内容重点和注意事项

重点：

1．各种船舶特点；

2．强调滚装船、集装箱船和油船特点；

注意事项：

通过本内容讲解，加深学生对船舶了解，增强学生船舶兴趣，和本专业性质的认识。

四、自学内容和作业

1.集装箱船舶的主要特点。

2.散货船的种类与主要特点。

3.油船的结构特点。

4.滚装船结构特点。

教案撰写人

刘元丰

教案审核人

第二章：

船体结构与船舶管系

课题题目

教学重点和难点

课时分配

教学组织安排

船用钢材及连接方法；船体受力与变形

重点：

船用钢材的种类与应用类型、船体构件的连接方法

难点：

船体构件的连接方法

2

采用多媒体或课堂教学

船体结构

重点：

船体骨架结构形式的种类、主船体各组成部分的结构特点与作用、船体需加强的部位与方法

难点：

保证船体强度的各构件

4.0

采用多媒体或课堂教学

船舶管系

重点：

干货船管系的种类、组成及作用

1.5

采用多媒体或课堂教学

船图识读

重点：

船体总布置图的组成和内容

1.5

采用多媒体或课堂教学

本章复习与思考题：

1.船用钢材的种类、高强度船体结构钢与一般强度船体结构钢相比具有优缺点。

2.船用钢材的应用类型。

3.船体构件焊接连接的种类、焊接的优缺点。

4.船体结构形式的种类及各自的结构特点。

5.船壳外板的编号方法。

6.双层底结构的作用及其主要组成部分。

7.肋骨的编号方法。

8.舱口围板的作用。

9.解释梁拱与舷弧及其作用。

10.舱壁按用途分具有的种类，水密横舱壁的主要作用。

11.保证船体总纵向强度与横向强度的构件（任课教师应作总结）。

12.船舶防火分隔的等级及其相应要求。

13.干货船管系按用途分具有的种类。

14.舱底水管系与压载管系的作用及组成。

15.通风管系的作用、船上常见的通风系统及通风筒的种类。

课程章节

船舶结构与船舶管系

船用钢材及连接方法；船体受力和变形。

教材版本

《船舶结构与设备》金永兴，2004年

课程进度

5-6/40

修订日期

教案版本

一、教学目的和教学设备、资料

1.目的：

通过该内容学习，了解船用材料的基本特点，要求和种类；了解船舶航行过程受到哪些外力对其产生作用，对船舶会产生哪些影响，以及在生产过程中如何克服。

2.设备与资料：

计算机辅助教学系统、黑板（白板）。

二、教学内容

（一）船体结构用钢材

《钢质海船入级与建造规范》对船体结构用钢材的等级和类型等都有详细规定。

1.钢材的等级

船体结构用钢材按其化学成分、机械性能和冶炼方法分为两大类共10个等级。

（1）一般强度船体结构钢：

按其性能自低向高排列，有A、B、D、E，4个等级。

A级为沸腾钢，B级为镇静钢，D级和E级为全镇静细晶粒钢。

（2）高强度船体结构钢：

按其强度和缺口冲击韧性分为6个等级，目前主要用于大型远洋船舶，可以减小构件尺寸，减轻船体重量。

此外，还有不锈钢和耐低温钢等类型。

前者主要用于散装液体化学品船的货舱结构。

后者常用于冷冻式液化气船的货舱结构。

2．钢材的类型

（1）钢板与型钢：

钢板（plate）与型钢（standardsteelsection）是船体结构用的主要钢材。

钢板主要用于船壳板、甲板板和分舱隔板，其厚度一般为6mm-40mm，宽度为1200mm-3000mm，长度为6000mm～14000mm。

型钢主要用于船体骨架以支撑船壳板等，一般由轨钢厂滚轨成型。

型钢是标准件，按其剖面形状分，有扁钢、球扁钢、角钢和槽钢等。

（2）铸钢与锻钢：

铸钢（casting）是用钢水在砂模中浇铸成型的钢件。

船体首柱、尾柱、系缆桩等常采用铸钢件。

锻钢（forging）是红热钢坯经过反复锤炼而成型的钢件。

（二）船体构件的连接方法

1．铆接（riveting）

目前这种方法在修造船中已基本淘汰。

2．焊接（welding）

是现代船舶修造的基本方法。

（l）焊接方法的分类：

以电弧作加热源的称为电弧焊（electricarcwelding），简称电焊。

电焊的工作效率高，使用方便。

以乙炔气和氧气燃烧作加热源的称为气焊（gaswe