造船及海洋工程概說-CH4船體結構
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•船在海上航行必須承受巨風的吹襲及大浪的衝擊，所以結構強度比起陸上的高樓大廈更須嚴謹及強度要求更高，船體結構的構件甚為複雜；
船體結構就像人體的骨骼與表皮，能支撐身體，保護器官，承受外力。
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
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..
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23~28kg/mm2，拉伸應力為41~50kg/mm2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/mm2，拉伸應力約為48kg/mm2，日本使用較多；HT36之降伏應力為36kg/mm2，拉伸應力約為50 kg/mm2。
- 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%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”
貨櫃船舯剖面
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造船工程與海洋工程是傳統又現代的產業，在台灣已發展超過100年。台灣是個海洋國家，也是個海運大國，近年來又發展離岸風力發電產業，船舶便成重中之重！希望這些文章可以引起大家的關注與重視。
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