船體結構

---

Introduction

• Harry Sheng 的造船及海洋工程概說-CH4船體結構

---

Double Hull Oil Tanker

---

Bulk Carrier Cargo Tank

---

CONTAINER SHIP STRUCTURES | PART 1 - CROSS SECTION | MARITIME ENGLISH

---

CONTAINER SHIP STRUCTURES | PART 2 - HATCH COAMING / UPPER SIDE | MARITIME ENGLISH

---

CONTAINER SHIP STRUCTURES | PART 3 - LOWER SIDE, BILGE AND BOTTOM | MARITIME ENGLISH

---

CONTAINER SHIP STRUCTURES | PART 4 - LONGITUDINAL CROSS SECTION | MARITIME ENGLISH

---

CONTAINER SHIP STRUCTURES | PART 5 - FORE AND AFT PEAK | MARITIME ENGLISH

---

船體結構-由巨觀到微觀

主結構-典型的貨輪舯剖面

---

散裝貨輪之貨艙結構3D圖

---

貨櫃船

長賜輪

---

舯剖面結構圖包含:

• 甲板結構:
  甲板(Deck)、縱桁(Girder)、樑(Beam)、橫桁(Transverse)及支柱(Pillar)等組成。

• 船側結構:
  外板(Shell plate)、肋骨(Frame)、側縱樑(Side stringer)、橫桁(Transverse)等…

• 船底結構:

  • 單底(Single bottom): 船底板(Bottom)、底肋板(Floor)、中線內龍骨 (Center keelson)、側內龍 骨等組合而成。
  • 二重底(Double bottom): 船底板、內底板(Inner bottom)、中線縱樑(Center girder) 側縱樑(Side girder)、實體肋板(Solid floor)、空架肋板、 縱向肋骨等組成。

• 艙壁結構:
  艙壁板、加強材(Stiffener)、加強桁等..

• ER
  

---

船體結構材料

• 鋼質材料
• 一般軟鋼(Mild Steel)
• 高張力鋼(High Tensile Steel)
• 高耐力鋼(High Yield Steel)
• 鋁合金
• 複合材料(FRP、GRP)
• FRP-纖維強化塑膠 (Fiber-Reinforcement Plastics)
• 鈦合金
• 銅鎳合金
• 聚乙烯塑膠
• 帆布橡膠
• 木材

---

鋼材

使用於船體材料中，鋼材被廣泛使用，鋼材之優點有：

• 強度高、勁度大。
• 易加工、接合及修補。
• 防水、防油及氣密性優良。
• 抗腐蝕性佳。
• 銲接性優良。

船舶結構用鋼依強度可分為:

• 軟鋼(Mild steel)
• 高張力鋼(Higher Tensile steel)

軟鋼(Mild steel)

• 一般所謂的鋼，係指降伏應力為
  $23\sim 28kg/m{m}^2$，拉伸應力為
  $41\sim 50kg/m{m}^2$之軟鋼而言，其品質隨發展過程有極大的改變。
• 對銲接而言，需具有良好的可銲性以及必須具有防止裂紋產生及阻止裂紋延伸的功能。
• 依具備之性能的高低，將軟鋼分為A、B、D、E四類，視結構所需來做適當的選擇。

各級軟鋼使用範圍:依結構重要性、切口韌性值需求而定:

• 舯部份: 甲板、底板等受縱向彎曲應力最大的地方，使用B或D級鋼料。
• 艏艉: 甲板、底板等使用A、B級(比舯部低一級)。
• 散裝貨輪艙口之彎角：乃強度上重要部分，因此鋼料會比強度甲板更高ㄧ級。
• 縱向材之小型部材或橫向材：無論使用在船上之任何位置，除厚板外用A級鋼即可。

高張力鋼(Higher Tensile steel) ：

• 高張力鋼一般船用鋼板有HT32、HT36。HT32的降伏應力為
  $32kg/m{m}^2$，拉伸應力約為
  $48kg/m{m}^2$，日本使用較多；HT36之降伏應力為
  $36kg/m{m}^2$，拉伸應力約為
  $50kg/m{m}^2$。
• 依缺口韌性值也分為AH、DH、EH，常用於大型船舶結構之甲板以下及船底以上
  $10\mathrm{\%}$船身處，因中性軸附近應力較小所以無須使用高張力鋼。

舯剖面設計要點

1. 根據一般佈置圖初步決定：
   a.甲板層數及高度
   b.縱向隔艙壁的道數及位置
   c.採用單底或二重底。

2. 選擇肋骨系統：
   橫向、縱向、混構式，依照規範書要求、根據經驗，或參考類似船、比較結構材寸法計算結果，選擇最符合經濟效益之肋骨系統。

3. 橫向肋骨標準間距：
   (s)=2L+480mm

4. 縱向肋骨間距：
   需配合縱向隔艙壁或是側縱樑之位置

5. 一致性：
   兩個連接之構件應在同一平面上，亦指受力須在同一直線或同一點上，即為上下柱子、鋼板相接及加強材與下方支撐皆須要對齊，故設計及製造時均須考慮此問題。

肋骨間距

• 船體依加強材佈置方式分為：
  • 縱肋系統(Longitudinal Frame System)
  • 橫肋系統(Transverse Frame System)

---

船體結構設計-法規設計概念

船體結構設計之目的為決定結構形狀及尺寸，使其能有足夠的強度能承受承載之負荷並達到最佳的效益。
法規設計係指 ，以船舶入級之船級協會法規作為設計基礎，並以此作為衡量結構安全度的規範，來取得船級協會對該船舶建造許可，此種結構設計法稱為 ‟法規設計”

船舶建造規範中對於船舶縱向強度的要求有哪些規定？

• ChatGPT
  在船舶建造規範中，對於船舶縱向強度的要求主要是為了確保船舶在航行過程中能夠承受由海洋環境、荷載變化等因素引起的縱向力矩與應力，防止船體因過大應力而出現結構損壞或變形。這些規定通常由國際海事組織（IMO）以及各大船級社（如DNV GL、ABS、LR等）制定和執行，並且會根據不同船型、用途及航行區域的需求有所不同。

船舶縱向強度要求的一些主要規定包括：

1. 縱向強度分析

• 縱向彎矩與扭矩的計算：船舶縱向強度的核心在於計算縱向彎矩（bending moment）和扭矩（torsional moment）。這些力矩會影響船體結構的強度，尤其是船舶中樑、肋骨和底板等部位。
• 船舶彎矩曲線：船舶設計過程中需繪製出不同操作條件下的彎矩曲線（如靜態彎矩曲線和動態彎矩曲線），並確保船體結構能夠承受預期的彎矩。

2. 結構強度要求

• 最小強度要求：規範中對船體結構（包括船殼、龍骨、縱向支撐結構等）的最小強度要求進行規定，以確保船舶在最不利情況下不會出現結構失效。
• 疲勞強度：船舶的縱向結構需要設計成能夠承受長期的交變應力，這就要求對結構進行疲勞分析，防止因長期波浪作用下產生裂縫或其他疲勞損壞。

3. 荷載與應力考量

• 設計荷載：規範要求船舶在不同載重和操作條件下（如滿載、空載、部分載重等）進行強度計算。這些條件下的縱向應力必須控制在安全範圍內。
• 波浪與動態荷載：設計時需要考慮船舶在不同海況下所經歷的動態荷載，例如波浪引起的縱向彎矩和船舶自重的組合效應。

4. 縱向強度的檢查

• 結構檢查：建造過程中需要進行結構強度檢查，確保所有結構元件（如橫梁、龍骨、肋板、甲板等）符合設計要求，並經過必要的試驗或計算驗證。
• 動力與靜力分析：對於大部分現代船舶，縱向強度分析已經不僅僅依賴靜力計算，還需要進行動力分析，模擬船舶在真實海況中的應力情況。

5. 縱向強度的設計參數

• 最大縱向彎矩：對於不同船型，會有一個預定的最大縱向彎矩，船體結構需要能夠承受這個彎矩而不發生失效。
• 最小設計安全系數：根據船舶的使用要求，會對縱向強度提出最小設計安全系數，這樣可以確保船體結構具有足夠的強度來承受各種極端工況。

6. 船舶縱向強度相關標準

• IMO規範：IMO對船舶結構安全的要求主要體現在《國際船舶建造規範》（SOLAS）和《國際海事標準》（MARPOL）等文件中，對船舶的縱向強度提出了綜合要求。
• 船級社要求：各大船級社對船舶縱向強度的要求根據其具體標準會有所不同。例如，DNV GL的《船舶建造規範》對縱向強度有詳細的計算方法和要求。

7. 船舶材料強度要求

• 材質選擇：縱向強度的要求還涉及船體使用的材料，如鋼材的強度、韌性和疲勞壽命等。對於高強度鋼或合金鋼的選擇，規範會有具體的要求，以提高結構的安全性。

8. 實際操作中的考量

• 超載與極端情況：縱向強度設計不僅要求船舶在正常運行時的穩定性，還要能夠應對極端情況，如重載、長時間高波浪區域航行等。
• 動態穩定性：設計時需考慮船舶在動態環境下的穩定性，防止船體因強波浪或快速變化的荷載導致結構失效。

總的來說，船舶縱向強度的規範要求涉及複雜的力學計算與結構設計，目的是確保船舶在各種運行條件下的安全性和耐久性。各國和船級社的具體規定可能有所不同，但基本原則是相似的，即確保船體結構能夠在各種應力下保持足夠的強度，防止船舶結構出現破壞性變形或損壞。