第一章 散货船定义及船体结构特点

第一章散货船定义及船体结构特点 第一节散货船定义散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为干散货船，或 简称散货船SOLAS（2009）公约定义散货船指主要用于运输散装干货的船舶，包括诸如矿 砂船和兼装船等船型因为散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的装载运输， 不怕挤压，便于装卸，所以大多数散货船都是单甲板船总载重量在50000吨以上的，一般 不装起货设备由于谷物、煤和矿砂等的积载因数（每吨货物所占的体积）相差很大，所要 求的货舱容积的大小、船体的结构、布置和设备等许多方面都有所不同因此，一般习惯上 仅把装载粮食、煤等货物积载因数相近的船舶，称为散装货船，而装载积载因数较小的矿砂 等货物的船舶，称为矿砂船1. 散货船定义的演变散货船各项新要求的频繁推出，很大程度上促进了海上安全，然而，由于各项要求的出 发点不同，过快的修订和引用使散货船定义产生了分歧尤其在2006年7月1日SOLAS修 正案MSC.170（79）生效并修订了 XII章散货船的定义之后，SOLAS各章中关于散货船的定义 出现了较大分歧2006年7月1日前以结构型式和运输散货作为识别散货船的条件的定义的SOLAS第IX 章（船舶安全营运管理）第1.6条定义：“散货船系指在货物处所具有单甲板、顶边舱和底 边舱，且主要用于运输散装干货的船舶，包括诸如矿砂船和兼装船等船型。

同时，SOLAS 公约的各章也都指向这一定义注：在SOLAS2004修正案之前，SOLAS第XII章1.1散货 船定义也是引用该定义）2006年7月1日后以主要运输散货作为识别散货船的条件的散货船定义SLOAS第XII 章（SOLAS2004修正案）第1.1条定义：“散货船系指主要用于运输散装干货的船舶，包括 诸如矿砂船和兼装船等船型同时SOLAS公约的第II-1章2.14条也指向这一定义第XII 章新定义的“散货船”，扩大了 SOLAS第XII章的适用面许多新建装载干散货的船舶，按 IX/1.6定义不属于散货船，将不得不满足结构强度、结构冗余度等方面高要求，虽然增加 了安全富余，但将显著增加船舶自重，提高造价，降低船舶经济性由于上述定义的分歧，2006年7月1日及之后建造的船舶，可能面临其构造安全证书、 设备安全证书、安全管理证书中船型标注的混乱和对公约要求的理解差异散货船定义问题 IMO分别在第81届海安会，第50届设计和设备分委会（DE50），第83届海安会，第51届设计和设备分委会(DE51)及第84届海安会上多次组织工作组进行讨论，各方代 表不同利益分歧较大，问题的焦点主要是如何界定“主要运输散装干货”；对于具有非典型 的结构型式的船舶，是否视为散装货船；对于偶尔装运散装干货的船舶需要哪些条件等几个 问题上。

2. 散货船定义的统一解释2008年第85届海安会批准了 MSC.277(85)决议，即《散货船术语澄清和偶尔装运散货 和不视作SOLAS XII/1.1和II-1定义的散货船的船舶的SOLAS规定运用指南》，该决议适 用于2010年7月1日及以后安放龙骨或处于类似建造阶段的散货船指南分操作性措施和 结构要求两部分，具体规定了三类船舶，即SOLAS定义的散货船、偶尔装运散货的船舶和装 运专门散货的船舶，并分别规定了 SOLAS公约各章对各类船型的适用要求2.1 SOLAS定义散货船“主要用于运输散装干货”系指设计主要用于装干散货，并装运、装载或卸载散装形 式的货物，船舶的货物处所长期载运、装载或卸载这种干散货物从2010年7月1日之后 安放龙骨的散货船在船舶设计时为散货船则将终身为散货船，即使船舶由散货船改为主要装 运单元货物也仍视为散货船包括诸如矿砂船和兼装船等船型”和“在货物处所中通常建有单层甲板、顶边舱和底 边舱”解释表明即使不是矿砂船或兼装船或缺乏部分或全部规定的构造特征的船舶，主要 运输散装干货，仍应视为散货船；该定义适用SOLASII-1、III、XI-1、XII等对散货船要求 的条款。

2.2偶尔装运散货的船舶除SOLAS定义的上述两种船舶外，允许部分船舶偶尔装运散货，但须满足以下条件:(1) 这类船舶应是双舷侧结构(“双舷侧结构”见SOLAS第XII章关于散货船的定义)；(2) 核定干舷应为无减少干舷的B型；和(3) 这类船舶应按如下范围符合SOLAS适用于散货船的规定：(4) SOLASII-1/3-2.2条(所有类型船舶专用海水压载舱和散货船双舷侧处所保护涂层)SOLAS XII/6.2、6.3和6.4条(散货船结构要求及其他要求)SOLAS XII/10条(固体散货密度申报)SOLAS XII/11 条(装载仪)SOLAS XII/12条（货舱、压载舱和干燥处所进水报警装置）SOLAS XII/13条（泵系的有效性）另外，允许船长小于100 m的单舷侧结构船舶偶尔运输散装干货，但须满足：（1） 核定干舷应为无减少干舷的B型；和（2） 这类船舶应按如下所示范围符合SOLAS适用于散货船的规定：SOLAS第XII/11条 （装载仪）、SOLAS第XII/12条（货舱、压载舱和干燥处所进水报警装置）、SOLAS第XII/13条（泵系的有效性）2.3装运某些固定散货的船舶装运某些固定散货的船舶系指固定装运碎木、水泥、FLY ASH和糖货物，并不采用超过 10吨的抓斗、铁产和其他会损坏货舱结构的设备进行装卸。

不必适用SOLAS第II-1、III、 XI-1、XII章中适用于散货船的条款（此条解释的实施日期为2009年1月1日，即该日及 以后安放龙骨或处于类似建造阶段的该类型船舶）对此类船舶，根据MSC.277（85）决议第 1.10条款的规定，应持有一份声明证明已根据MSC.277（85）决议规定，满足该决议第1.5 条款的规定对装运某些固定散货的船舶的解释适用于2009.7.1及以后安放龙骨或出于类似建造阶 段的船舶，偶尔装运散货的船舶和装运某些固定散货的船舶须持有一份声明，已证明该轮 满足MSC.277（85）相应条款的要求.所以，在安全检查中，对于2006年7月1日及以前安放龙骨的船舶，由于公约各章对 散货船的定义相同，故不会产生冲突；对2006年7月1日至2010年7月1日安放龙骨的船 舶，如果按结构特点和船舶用途（查看货运记录是否主要装运散货）均符合散装船的定义而 结构证书或安全管理证书中或设备证书中为多用途的船舶，则可以向其船级社提出质疑，如 果符合结构特点的定义而只是偶尔装载散货的多用途船，则应认为其符合公约要求;对2010 年7月1日之后安放龙骨的船舶，我们则只要查看船舶设计时该船是否用来装载散装干货即 可，若与结构证书或设备证书或安全管理证书不符时可以以重大缺陷提出。

第二节散货船船体结构特点1. 散货船船体结构分类散货船根据不同船体结构型式分为：单舷侧散货船(Single Skin Bulk Carrier)和双 舷侧散货船(Double Skin Bulk Carrier) o1.1单舷侧散货船(1) 货舱任何边界均为舷侧壳板；或(2) 一个或多个货舱边界为两道水密边界，其一为舷侧壳板，2000年1月1日之前建 造的散货船，两道水密边界间距小于760mm； 2000年1月1日及之后，但在2006年7月1 日之前建造的散货船，两道水密边界间距小于1000mm，该边界间距按垂直于舷侧壳板量取毁力平炯R 甲翎号魅削助骨图1.1典型单舷侧散货船横剖面图底饮翎H梅8植1.2双舷侧散货船双舷侧散货船系指与1.1中（1）所定义的所有货舱边界均为双舷侧结构，且与1. 1中（2） 2所定义不同的散货船FT,:J仆J JaIy j .、,一明&扇.恢1图1.2典型双舷侧散货船横剖面图2. 散货船船体结构特点2.1散货船船体结构特点根据散货船主要用来装载散装干货的特点，散货船在船体结构布置、设计及建造中通常 采取与其他船舶不同的做法2.1.1散货船结构布置特点(1)散货船具有吨位较大、大开口、单层甲板且集中装载大宗干散货物的特点。

散货 船在设计建造时充分考虑了其经济适用的原则，散货船大型化发展趋势明显，且为提高装卸 效率，通常采用大舱口，同时主要装载如矿石、煤炭等大宗干散货物为主2） 散货船通常设有顶边舱和底边舱散装货物在收到船舶横摇的影响时，其表面会 发生横向移动，形成倾侧力矩，如果大量的货物发生横移，船舶安全就会危险，为了减轻这 种危害，在船舶设计时，散货船顶边舱设置为倒三角形状，就是从稳性角度考虑，缩窄货物 表面的横向宽度，减少货物移动造成危险；而觥部的底边舱设置斜板，有助于卸货时集中货 物，方便卸货3） 散货船舷侧结构通常采用两种方式最常见的是单舷侧结构，采用横骨架式，由 于肋骨的垂向布置，避免了货物的滞留，易于清舱还有一种是双舷侧结构，双舷侧结构其 内壁在货舱一侧是光滑的平面，更便于清舱；散货船边舱设计得比较宽大，货舱比较狭窄， 以便提高货物重心，减缓摇摆所以矿沙船一般不采用倒三角的边舱结构2.1.2散货船结构强度特点散货船的船体相对其他船型来说，比较大型化为减轻空船重量，降低制造成本，散货 船的船体结构均采用优化结构设计，从而导致结构强度具有以下特点：（1） 构件尺寸的优化，使结构内总体应力水平增加，导致强度储备余量很小。

2） 提高了高强度钢的使用比例，使结构中存在大量的高应力区域，导致屈曲强度、 特别是结构连接节点的疲劳强度问题非常突出3） 船体结构，大多为单舷侧横骨架式，纵向强度差3. 散货船船体结构布置及各部位名称3.1总体布置及各部位名称亍彩船屋 . 货物区域Transcrri^/ 节Araa；Cargo Length Ar&a菲尾.咎JPot 我室 ,二层建筑Deckhouse..^ Supsr^tructure / 站 ' 一---菅楼 :船苣 .Forecastle一 •琢垦首 Bulbous bO'A图1.3散货船区域分布舭龙骨Bilge Keel舷侧外板Side Shell Platir< 甲板板■beck Plating 一图1.5散货船舱壁分布甲板边板 _ ,^^^D诚Stringer 内壳板Inner Shell Plajng舷顶列板Sheer Strak列板^'—船底板 平板龙骨 形龙骨jj图1.6散货船舯横剖面分布3.2货舱区域结构及各部位名称Hopper SideTank舷侧外板横舱壁TransverseBulkhead货舱Cargo HoldSide Shell Plating甲板Deck plating顶边舱Top Side Tank底边舱双层底舱图1.7货舱区域结构分布甲横向甲板舱口围板Cross PlatingHatch舷顶列板Sheer Strake槽型舱壁Corrugated舷侧外板Side Shell Platin眦列板内底板Bilge Strake外底板Outer Bottom PlatingInner Bottom Plating1用1i li■圆1:I斜,1 111:i%1 a1j i1 1Topsid图1.8货舱区域各部位名称3.2.1货舱甲板结构开口线以外的甲板一般采用纵骨架式，增加参与总纵强度的构件，该处结构主要承受 总纵强度方面的弯矩和剪力。

现在部分散货船的部分甲板构件采用高强度钢，以便减少构件 尺寸，减少重量，增加船舶的经济性但由于减少了甲板构件的尺寸，削弱了甲板的刚性， 使甲板容易失稳另外，由于变形的加大，没有相应的涂层配套，对甲板结构的防腐提出了 更高的要求对于开口线以内（横向甲板条）一般采用横骨架式，主要考虑增加横向强度， 提高抗压能力图1.9典型的散货船甲板结构3.2.2货舱舷侧结构在顶边舱、底边舱和舷侧外板内的舷侧结构有横骨架式和纵骨架式两种，采用纵骨架式 可以增加总纵强度，减少板厚，大型散货船均采用这种结构形式；横骨架式有利于与货舱肋 骨形成良好的结构过渡，增强整个舷侧的板架强度单舷侧散货船的货舱内的舷侧一般采用 横向结构形式，以便于货物装卸和清舱，同时也对顶边舱起到支撑作用，有效地将顶边舱和 底边舱结构连结起来，形成良好的框架舷侧骨架由肋骨及上、下肘板构成为了增强舷侧 强度，减少船舶碰撞后的危险性，开始出现双舷侧散货船这样，使得货舱区域平整，提高 装卸效率，减少装卸机械对货舱骨架的损坏，同时也能提高散货船的安全性图1.10典型的散货船货舱舷侧结构3.2.3货舱舱壁结构舱壁结构有平面舱壁和槽形舱壁两种平面舱壁设在肋骨位置，由平面钢板加上横向和 垂向扶强材组成；槽形舱壁由钢板压制成垂向槽形，跨设在两档肋位之间。

由于散货船不设 二层甲板，如果货舱之间采用平面舱壁，必须要设置大型的横向和垂向扶强材，工艺过于复 杂且对装卸货物不利所以散货船的货舱之间一般采用槽形舱壁，以便提高舱壁的工艺性和 节省扶强结构但槽形舱壁的主要缺点是横向强度不好，船舶舷侧所受的横向挤压力不能由 槽形舱壁支持部分船舶舱壁上下的支撑采用“凳”形结构，一方面有利于装货和平舱，另 一方面加强横向强度；但是对于用于装载比重较轻货物的散货船，需要更多的舱容，就不采 用“凳”形结构，在这种情况下，船舶舷侧所受的横向挤压力就由舱口间的横向甲板条来承受上凳平板Upper Shelf水密舱壁Watertight Bulkhead舱口端横梁Cargo Hatchway End Transverse上凳Upper Stool横向甲板悬臂支撑肘板Cross Deck Structure Cantilever Support Bracket下凳Lower Stool下凳平板Lower Shelf Plate卸载板ShedderPlate凸面Convex Surface凹面Concave surface3.2.4货舱顶边舱结构顶边舱的三角型状是从防止散装货物横向移动方面考虑的。

船舶在横摇时，货舱里的散 货将随着船舶摇摆产生横向移动，会产生一个倾侧力矩，削弱了船舶的稳性倒三角形的顶 边舱结构缩小了货物的表面宽度，对于防止散装货物的横向移动起较大作用同时，由于顶 精品边舱结构又是离船体梁中和轴最远的连续结构，它是散货船参加总纵强度的主要部位它由 强力甲板、外板和斜底板及其骨架组成；顶边舱结构一般采用纵骨架式，以加强船舶的总纵 强度大多数散货船顶边舱骨架布置在顶边舱内，以免受到块装货物的撞击，同时也便于清 理货舱；但也有部分船舶将骨架布置在货舱一侧，以减少腐蚀的影响顶边舱内还设有横框 架，一方面支撑参加总纵强度的纵骨，另一方面加强顶边舱的横向强度由于它的型状是闭 合型状，抗扭作用较强，是船舶扭转强度的主要提供者之一顶边舱内结构处于干湿交替状 态，受力较大，而且受到外部空气环境的影响，容易受到腐蚀，结构的保养问题显得十分突 出图1.12散货船顶边舱结构3.2.5货舱底边舱结构底边舱是由外板、船底板和卸货板（斜板）及其骨架组成斜板的这种布置方便货物的 集聚、提高卸货效率另一方面底边舱与顶边舱一样形成一个三角形的闭合结构，具有良好 的抗扭性能底边舱的骨架结构形式一般采用纵骨架式，其内也设置横框架，其作用与顶边 舱的横框架一样，起到支撑和加强作用；底边舱的卸货板是保养的重点，因为卸货板受到货 物的压力和重型理货/卸货机械的撞击以及货物的撞击，造成较大的局部损坏，特别是与肋 骨的下端肘板的趾端。

图1.13散货船底边舱结构3.2.6货舱双层底结构双层底结构是除顶边舱外离船舶中和轴最远的结构，所以散货船的双层底结构一般采用 纵骨架式，其结构一方面要支撑货物的重量，另一方面要参加船舶的总纵强度；双层底内除 了设置纵骨外，还设置肋板，加强整个双层底的板架强度双层底的内底板是容易受损的部 位，内部结构根据其舱室的用途有着不同的特点，用于压载的处所的小厚度构件中容易出现 腐蚀；在油水舱柜界面容易出现热腐蚀图1.14散货船双层底结构3.3首尖舱结构及各部位名称首尖舱是船舶首部最前端的舱室，是船舶首端结构的重要组成部分散货船首尖舱横剖 面呈V形，一般采用单底、横骨架式结构，并在首尖舱内部设置有平台甲板，在平台甲板以 上用作锚链舱和储物舱而在平台甲板以下，则是用来设置压载水舱，注入压载水用于保持船 舶的纵向稳定.在首尖舱内的设置有制荡舱壁，舱壁上开有流水孔，首尖舱平台甲板下设置 的压载水舱内海水可以通过流水孔自由流动，从而起到制止摇摆作用，同时设置有进水报警 和排水系统升高肋板首柱Stem水平桁orizonta舷侧纵桁ide String甲板Deck外（壳）板Shell PlatingI制荡舱壁Wash Bulkhead锚链舱Chain Locker防撞舱壁Collision Bulkhead图1.15散货船首尖舱结构3.4尾尖舱结构及各部位名称尾尖舱是散货船尾部最尾端的舱室，是船舶尾端结构的重要组成部分。

散货船尾尖舱除 了受静水压力作用外,还要承受舵和螺旋桨的重量，螺旋桨转动时的水动力作用及引起的振 动尾尖舱多半采用横骨架式结构，以确保其结构的坚固性尾尖舱内部设置有平台甲板 在平台甲板以上是舵机舱，布置有舵机而在平台甲板以下是压载水舱，注入压载水用于保持 船舶的纵向稳定在压载水舱内部设置有制荡舱壁，舱壁上开有流水孔.压载水舱内海水可以通过流水 孔自由流动，从而起到制止摇摆作用图1.16散货船尾尖舱结构4. 散货船的船体结构受力与强度4.1船体结构受力当船舶在海上航行时，船体结构会承受来自货物的重量和浮力差的船体梁的作用、以及 海浪造成的附加载荷作用这些载荷以三种方式作用到船体结构上，即：弯曲，剪切和疲劳 这三种应力是确认船体结构是否具有足够的总体强度，能够抵抗外来载荷的重要因素船体 的构件承受的并非单一的载荷，往往是各种载荷的综合作用如上甲板板，它不但受到船体 弯曲、剪切导致的应力，还要受到甲板货的压力和甲板上浪时的压力，舷侧板受到的水压力 也传递到甲板上（起到支持舷侧的作用）而且有很多外力如波浪和货物撞击等，任何船舶 的设计，都有它的特定受力条件，从而保证结构的完整性如果在使用过程中超过它的设计 能力，则就可造成在船舶结构出现的过度应力，而导致结构的毁坏。

散货船由于吨位较大， 同时它具有大开口、单层甲板、多数现有船采用单舷侧结构的特点，结构较“单薄”，当受 到同样各种外力的作用时，构件所受的应力较大，因此须分析散货船的受力情况，并在日常 使用中需重点检查受力较大的部位，采用合理的装载状况，预防船舶结构受到过大的应力， 避免结构破坏4.1.1散货船船舶漂浮在静水面时受静载荷作用① 船体结构、舾装、机械、电器设备等自身重量② 货物重量③ 燃油及其他消耗品重量④ 压载水重量⑤ 作用于船体的水压力4.1.2散货船船舶所受动载荷作用① 波浪力② 船舶自身运动导致的加速度力、惯性力、砰击力③ 船上货物的横摇力矩、液体的冲击和惯性力，等等这些载荷大多数是分布力，它们分布和作用在船舶的整个长度上根据力学原理，沿长 度方向对这些分布力进行积分，可得到作用在船体梁的剪力，剪力沿着船长方向的积分就可 得船舶受到的弯矩任何不同的装载和压载工况使散货船所受的剪力和弯矩均不同，船员应 根据船上批准的装载手册提供的各种典型装载工况进行装载如果实船的装载情况与装载手 册不同，应该用装载仪对现实的装载状况下船舶的剪力和弯矩进行计算，以确保船舶所受的 剪力和弯矩值不超过规定的极限。

或通过计算船舶的稳性和受力，选取合理的配载工况，以 保证航行安全4.2船体结构强度散货船船体承受着各种外力的作用，如重力、浮力、摇荡时的惯性力、风浪的冲击力等， 为了保证船体在各种外力作用下不致产生不许可的变形和破坏，船体结构必须具有足够的强 度和刚度船体结构是由船壳板和支撑骨架组成，船舶结构的布置和尺寸大小决定了船舶总 纵强度和局部强度为船舶各种状态提供足够的强度、水密完整性，使船舶能够经受各种各 样海洋气候环境的对船舶造成的威胁根据船体结构的特点及其所受的应力，船体强度可分 为总纵强度、局部强度和扭转强度总纵强度：船体结构抵抗总纵弯曲，不使船体结构遭受破坏或严重变形的能力通常将 船体视作一根空心变断面梁，它对总纵弯曲（作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯 性力等引起的船体绕水平横轴的弯曲，由静水弯曲载荷和波浪弯曲载荷两部分迭加而成的抵 抗能力）可用船体梁的横剖面模数来确定船体上最大的总纵弯曲正应力通常出现在上甲板和船底部，如下图所示中和轴图1.17船体梁截面及应力分布局部强度：船体结构中单个构件或部分结构承受相应载荷的能力扭转强度：船体结构抵抗扭转变形的能力4.2. 1船体在静水中的总体强度船舶在静水受到的外力有船舶及其装载物的重力和水的浮力。

重力包括船体结构自身 重量和舾装、机械、电器设备、燃料、水、供应品、船上人员及载货的重量从总体上看， 船体所受到的重力和浮力是互相平衡的但从局部来看，船体各段重力与浮力的不平衡总是 存在的，因为船舶所受到的重力的分布与浮力的分布是不大可能一致的长度方向上重力与 浮力的差值即为作用在船体上的外载荷船体受到这些外载荷的作用，其内部会存在剪切力 和弯曲力矩，发生使船体发生弯曲变形弯矩的最大值一般出现在船体中部附近，向首尾端 逐渐减少下图是沿船长方向的受力分布和弯矩曲线图：图1.19船体受力分布和弯矩曲线图4.2.2船体在波浪中的总纵弯曲一般情况下，由于波浪的作用，船体所受的浮力分布与静水状况不同，而且这种分布 随时间的变化而不断变化通常船体内产生的弯矩会较静水时为大当波峰在船中时，会使 船体中部向上弯曲，称为中拱弯曲当波谷在船中时，会使船体中部向下弯曲，称为中垂弯 曲中拱弯曲时，船体的甲板受拉伸，底部受压缩中垂弯曲时，船体的甲板受压缩，底部 受拉伸如下图所示：(n) ■■世为 illi m ：k 彼兴 illi图1.20船体在波浪中的总纵弯曲4.2.3营运过程中船体结构的局部强度船体在静水或波浪中除了产生总纵弯曲外，它的各部分结构还受到局部的水压力和货 物等横向载荷，也会产生局部的弯曲。

船体上还有机器和螺旋桨运转时的振动力、船首端的 波浪砰击和水面漂浮物的撞击等局部的外力，以及船舶进坞或搁浅时受到船底下墩木或河床 的反力作用等在静水情况下船体结构承受的货物及舷外水压力分布示意图如下：图1.21货物及舷外水压力分布示意图此外，船舶在波浪状态下航行，由于升降、俯仰和摇摆等运动而产生惯性力，会对船 体结构产生不利的影响横向的波浪和船舶横摇时会引起肋骨的歪斜和船体的扭曲这也是 一种局部受力如下图所示图1.22船体在横浪中的变形另外，当船舶在港口装货时，船体结构会承受来自货物的重量/不平衡装载以及装卸机 械撞击等外来作用等等4.2.4船体的扭转强度船舶受到的扭转载荷是由于船舶重量的横向位置沿船长的分布与浮力横向位置沿船长 分布的差异引起的这种差异是由于货物和油水在横向的分布不合理以及船舶遇上了斜浪 （见附图）造成施加在船体上的扭转力主要靠闭合的薄壁结构来承担这些闭合的结构常 见的有：双层底结构、双壳体船舶的边舱、上下边舱等一般来说，由于散货船具有较大的 上、下边舱，所以它们具有良好的抗扭性能，扭转强度问题在典型结构形式的散货船上并不。