强力甲板(strength deck)亦称上甲板,指的是保证船体
总纵强度的甲板,也即
船舶上最高一层露天甲板。船上有多层甲板和平台。强力甲板是在总纵弯曲时受到拉力或压力最大的一层甲板,它一般就是最上一层连续甲板,即上甲板或主甲板。所以上甲板是保证船体总纵强度的重要结构,其他各层甲板在总纵弯曲时受力相对较小。
简介
甲板一般是单层板架结构,按骨架设置形式可分为
纵骨架式和
横骨架式甲板结构。甲板上有货舱口、机舱口等大开口及相关的建筑,结构比较复杂。作用在甲板骨架上的力主要有船体总纵弯曲引起的拉伸或压缩应力,甲板上货物、人员、设备及涌上甲板的波浪等横向载荷。连续的上甲板主要承受总纵
弯曲应力,所以大型船舶普遍采用纵骨架式结构;下甲板主要承受横向载荷,因此大多采用横骨架式结构。
开孔要求
强力甲板的开口宽度应不大于0.8B;在强力甲板开口两侧及其边线延长线外的甲板上应尽量减少开孔,若需开孔,应开设圆形或长轴沿船长方向布置的椭圆形孔口,孔口边缘应适当补强,各孔口间应互相远离并应避开舱口角隅;不允许开孔宽度超过甲板开口一侧甲板宽度的0.5倍;甲板上所有货舱口和机舱口的开口角隅应为圆角,圆角半径r应不小于开口宽度的1/10,r小于610mm的舱口角隅,应采用等于甲板厚度1.5倍的加厚板或用厚度相等的复板补强,复板与甲板应采用塞焊焊妥。
结构类型
甲板板
甲板板的长边大多数沿船长方向布置,只有在首尾端和大舱口之间,才做横向布置。为保证强度,板的端接缝都避开舱口端部。
有多层甲板时,主甲板在保证船体总纵强度中作用最大,其板最厚。在同一层甲板中,由于纵弯时受力大小不同,中部甲板厚于首尾部甲板。主甲板上与舷侧相连接的板列称甲板边板,常是甲板中最厚的一列板,要求保持一定的宽度,不允许有较大的开孔,即使小的开孔也应予以加强。
甲板上常有各种大大小小的开口,如机舱口、货舱口、人孔、梯口等。开口破坏了甲板纵向的连续性,并且易于在转角处造成应力集中,导致甲板产生裂缝。所以,角隅处的结构要适当加强,并将舱口四角做成抛物线形或椭圆形。
横骨架式甲板结构
横骨架式甲板结构由甲板板、横梁、强横梁、甲板纵桁和肘板组成,有舱口时则设舱口端梁和半横梁(图1)。横梁与肋骨在同一肋骨剖面内,由球扁钢和不等边角钢制成,横梁与肋骨用梁肘板连接。在甲板开口处,横梁中断于舱口纵桁处,并与之可靠连接。甲板纵桁由焊接丁字梁制成,在横舱壁处间断,并用肘板或加大尺寸与横舱壁牢固连接。甲板纵桁的腹板上开孔供横梁贯通,强横梁和舱口端均为焊接丁字梁,舱口端梁设在舱口横向围板的位置,其下方有时设置支柱。
纵骨架式甲板结构
纵骨架式甲板结构由甲板板、甲板纵桁、
甲板纵骨、强横梁、舱口端梁和肘板组成(图2)。
数量较多的甲板纵骨为
球扁钢或
不等边角钢,沿船长方向设置,连续通过强横梁腹板上的开口,间断于横舱壁处,并用肘板与之连接。纵骨是纵向强力构件,直接承受纵弯时的拉力和压力。同时,纵骨支持甲板板,承受甲板上货物、设备的重量及甲板上浪时的水压力。每隔几档肋距设置强横梁,并用梁肘板连接于肋骨。在无强横梁的肋骨上端,设舷侧加强肘板。甲板纵桁及舱口端梁的结构与横骨架式相同。
为了防止在风暴天气航行时海浪冲上甲板,并保障船上人员的安全,通常在上甲板舷边设置舷墙(图3)。舷墙由舷墙板、支撑肘板及扶手等构件组成。舷墙板安装在舷顶列板的上方,但不能与舷顶列板坚固连接。它用支撑肘板固定在甲板上,不是抵抗总纵弯曲的结构,其下部开有一系列长孔,以便迅速泄除甲板积水。在横梁位置,每隔几档肋距设置支撑肘板,上部扶手由扁钢、球扁钢或不等边角钢制成。
甲板结构件
纵向构件
①甲板纵桁。
甲板纵桁是甲板结构中,沿船长方向布置的纵向强构件,常用剖面尺寸较大的组合T形材制成。甲板纵桁作为横梁的支点,可以减小横梁的尺寸,同时起着保证甲板纵向强度和力的传递作用。
沿舱口边的纵桁称为舱口纵桁。为了避免装卸货物时磨损起货吊索,舱口纵桁通常采用组合角钢,纵桁面板应偏向舷侧一边,并在腹板与面板的交角处焊一圆钢。
②甲板纵骨。甲板纵骨是纵骨架式甲板结构中采用的纵向构件,通常用球扁钢或不等边角钢制成。甲板纵骨参与总纵强度,能增加甲板板的稳定性,同时承受甲板上的横向载荷。
横向构件
甲板结构中的横向构件统称为横梁。横梁除了支持甲板,承受甲板上货物、机器与设备的重力及上浪时水压力外,同时还支撑舷侧,并与肋骨及肋板组成横向框架共同抵抗船体的横向变形。
横梁按其设置位置和剖面尺寸大小分为:
①普通横梁(deck beam)。普通横梁是横骨架式甲板结构中的主要构件,常用不等边角钢制成,也有用球扁钢的。
②半梁(half beam)。舷侧至舱口边的横梁称为半梁,半梁的剖面尺寸与横梁相同,因此也称为普通半梁。它的一端与舱口纵桁用肘板相连,另一端用梁肘板与主肋骨连接。
③强横梁(web beam)。强横梁是在纵骨架式甲板结构中采用的主要横向构件,用于支持甲板纵骨,保证横向强度。在纵骨架式甲板上,一般每隔3~5个肋距装置一强横梁。在机舱和尾尖舱区域内,强横梁应设置在舷侧强肋骨的肋位上。强横梁常用组合T形材,它不仅保证横向强度,而且还作为甲板纵骨的支点。强横梁的腹板上开切口让纵骨穿过,并设防倾肘板。
④舱口端横梁(hatch end beam)。布置在舱口前后端的强横梁称为舱口端横梁。
肘板(knee)
横梁与肋骨和甲板纵桁必须用肘板牢固连接,以便相互传递作用力,并增加节点处的刚性。横骨架式甲板结构中有许多处肘板,有连接横梁与肋骨的梁肘板(beam knee)、连接横梁与甲板纵桁的防倾肘板等。
当舷侧为横骨架式时,在不设强横梁的肋位上,肋骨上端须装置达到最靠边一根甲板纵骨的肘板,如图4所示,其中,图(a)为肘板与肋骨对接;图(b)为
肘板与肋骨搭接。