基本概念
甲板的具體定義如下:
1、內底板以上,封蓋船內空間或將其分隔成層的大型板架。
2、甲板是鋪在船樑上的鋼板,將船體分隔成上、中、下層。大型船甲板數可多至六、七層, 其作用是加固船體結構和便於分層配載及裝貨。
3、形成船內空間的頂蓋,或將空間分隔為若干層,由板與骨架組成的結構。
甲板是由板與骨架構成,對保證
船體強度及不沉性有重要作用,而且提供了布置各種艙室、安置武器裝備和機械設備的面積。
甲板數量多少視船舶的大小,取決於艦艇的類型、使命和主尺度。通常小型艦艇有1~3層;中型艦艇有3~5層;大型艦艇有5~10層,見圖1。
上甲板就是最上一層從首到尾的連續甲板。大中型船舶為了充分利用主船體內部空間,在主船體內一般還有一到兩層下甲板。上甲板和下甲板之間的空間稱為甲板間艙,下甲板到船底之間的空間稱為船艙。上層建築內的甲板也各有名稱,其中最高一層甲板通常布置羅經等導航儀器,一般就稱為羅經甲板;駕駛室所在的一層甲板稱為駕駛甲板;布置救生艇的一層甲板稱為救生艇甲板;旅客和船員居住的甲板一般稱為起居甲板或游步甲板。只在船長某一部分如某一艙室或某兩個艙室內設定的甲板稱為平台甲板。
甲板按其作用可分成:強力甲板、遮蔽甲板、艙壁甲板、乾舷甲板和量噸甲板等。當船體受總縱彎曲應力時,受力最大的一層甲板叫強力甲板(strengthdeck),如上甲板(upperdeck)及在船中部0.5L區域內長度不小於0.15L的上層建築甲板和此上層建築區域以外的上層連續甲板均為強力甲板。20世紀60年代建造的某些船舶,在其甲板上設有噸位艙口的開口,並在艙口設暫時性非水密封閉裝置,這種甲板間艙(tweendeckspace)既可裝貨又不計入總噸位和淨噸位,叫作遮蔽甲板(shelterdeck)。水密橫艙壁上伸到達的連續甲板叫艙壁甲板(bulkheaddeck)。按《1966年國際載重線公約》量計乾舷高度的甲板稱乾舷甲板(freeboarddeck),通常是上甲板。按《1969年國際船舶噸位丈量公約》丈量船舶噸位時的基準甲板叫量噸甲板(tonnagedeck),通常也是上甲板。遮蔽甲板不可作為乾舷甲板和量噸甲板。
上甲板是各層甲板中最厚的一層,規範規定在船中部0.4L區域內強力甲板的厚度應保持相同,並逐漸向端部甲板厚度過度,強力甲板(包括端部甲板)的最小厚度應不小於6mm。甲板邊板是上甲板受力最大的,且容易被甲板積水腐蝕,因此必須連續,厚度也是上甲板中最厚的一列板。在船中0.4L區域內的甲板比首尾兩端和大開口線以內區域的甲板厚。為防止甲板開口角隅處因應力集中而產生裂縫,該處應為拋物線形、橢圓形或圓形,並應採取加強措施。
在上層建築和甲板室中,又可分為橋樓甲板、首樓甲板、尾樓甲板或甲板室甲板等,以及游步甲板,起居甲板、救生甲板(艇甲板)、駕駛甲板、羅經甲板(在沒有標準羅徑的小艇上又稱為頂蓬)等;在首尾部又分為首升高甲板、尾升高甲板等。甲板常設有梁拱,以便排除甲板積水;上甲板還設有弦弧,以減少甲板上浪和增加儲備浮力。但也有為便於施工和裝卸貨,不設梁拱和舷弧,而按載重線規範,略增加乾舷高度。在木船艙面上是指沿舷弧線設定的露天殼板,下面由隔艙板和肋骨支撐,大型木船甲板下面還設托梁。除保證艙面水密外,並起增加船體整體強度的作用。木質甲板駁中部艙面板也稱甲板,一般是活動式。
結構類型
甲板板
甲板板的長邊大多數沿船長方向布置,只有在首尾端和大艙口之間,才做橫向布置。為保證強度,板的端接縫都避開艙口端部。
有多層甲板時,主甲板在保證船體總縱強度中作用最大,其板最厚。在同一層甲板中,由於縱彎時受力大小不同,中部甲板厚於首尾部甲板。主甲板上與舷側相連線的板列稱甲板邊板,常是甲板中最厚的一列板,要求保持一定的寬度,不允許有較大的開孔,即使小的開孔也應予以加強。
甲板上常有各種大大小小的開口,如機艙口、貨艙口、人孔、梯口等。開口破壞了甲板縱向的連續性,並且易於在轉角處造成應力集中,導致甲板產生裂縫。所以,角隅處的結構要適當加強,並將艙口四角做成拋物線形或橢圓形。
橫骨架式甲板結構
橫骨架式甲板結構由甲板板、橫樑、強橫樑、甲板縱桁和肘板組成,有艙口時則設艙口端梁和半橫樑(圖2)。橫樑與肋骨在同一肋骨剖面內,由球扁鋼和不等邊角鋼製成,橫樑與肋骨用梁肘板連線。在甲板開口處,橫樑中斷於艙口縱桁處,並與之可靠連線。甲板縱桁由焊接丁字梁製成,在橫艙壁處間斷,並用肘板或加大尺寸與橫艙壁牢固連線。甲板縱桁的腹板上開孔供橫樑貫通,強橫樑和艙口端均為焊接丁字梁,艙口端梁設在艙口橫向圍板的位置,其下方有時設定支柱。
縱骨架式甲板結構
縱骨架式甲板結構由甲板板、甲板縱桁、甲板縱骨、強橫樑、艙口端梁和肘板組成(圖3)。
數量較多的甲板縱骨為球扁鋼或不等邊角鋼,沿船長方向設定,連續通過強橫樑腹板上的開口,間斷於橫艙壁處,並用肘板與之連線。縱骨是縱向強力構件,直接承受縱彎時的拉力和壓力。同時,縱骨支持甲板板,承受甲板上貨物、設備的重量及甲板上浪時的水壓力。每隔幾檔肋距設定強橫樑,並用梁肘板連線於肋骨。在無強橫樑的肋骨上端,設舷側加強肘板。甲板縱桁及艙口端梁的結構與橫骨架式相同。
為了防止在風暴天氣航行時海浪衝上甲板,並保障船上人員的安全,通常在上甲板舷邊設定舷牆(圖4)。舷牆由舷牆板、支撐肘板及扶手等構件組成。舷牆板安裝在舷頂列板的上方,但不能與舷頂列板堅固連線。它用支撐肘板固定在甲板上,不是抵抗總縱彎曲的結構,其下部開有一系列長孔,以便迅速泄除甲板積水。在橫樑位置,每隔幾檔肋距設定支撐肘板,上部扶手由扁鋼、球扁鋼或不等邊角鋼製成。
甲板結構件
縱向構件
①甲板縱桁。甲板縱桁是甲板結構中,沿船長方向布置的縱向強構件,常用剖面尺寸較大的組合T形材製成。甲板縱桁作為橫樑的支點,可以減小橫樑的尺寸,同時起著保證甲板縱向強度和力的傳遞作用。
沿艙口邊的縱桁稱為艙口縱桁。為了避免裝卸貨物時磨損起貨吊索,艙口縱桁通常採用組合角鋼,縱桁面板應偏向舷側一邊,並在腹板與面板的交角處焊一圓鋼。
②甲板縱骨。甲板縱骨是縱骨架式甲板結構中採用的縱向構件,通常用球扁鋼或不等邊角鋼製成。甲板縱骨參與總縱強度,能增加甲板板的穩定性,同時承受甲板上的橫向載荷。
橫向構件
甲板結構中的橫向構件統稱為橫樑。橫樑除了支持甲板,承受甲板上貨物、機器與設備的重力及上浪時水壓力外,同時還支撐舷側,並與肋骨及肋板組成橫向框架共同抵抗船體的橫向變形。
橫樑按其設定位置和剖面尺寸大小分為:
①普通橫樑(deck beam)。普通橫樑是橫骨架式甲板結構中的主要構件,常用不等邊角鋼製成,也有用球扁鋼的。
②半梁(half beam)。舷側至艙口邊的橫樑稱為半梁,半梁的剖面尺寸與橫樑相同,因此也稱為普通半梁。它的一端與艙口縱桁用肘板相連,另一端用梁肘板與主肋骨連線。
③強橫樑(web beam)。強橫樑是在縱骨架式甲板結構中採用的主要橫向構件,用於支持甲板縱骨,保證橫向強度。在縱骨架式甲板上,一般每隔3~5個肋距裝置一強橫樑。在機艙和尾尖艙區域內,強橫樑應設定在舷側強肋骨的肋位上。強橫樑常用組合T形材,它不僅保證橫向強度,而且還作為甲板縱骨的支點。強橫樑的腹板上開切口讓縱骨穿過,並設防傾肘板。
④艙口端橫樑(hatch end beam)。布置在艙口前後端的強橫樑稱為艙口端橫樑。
肘板(knee)
橫樑與肋骨和甲板縱桁必須用肘板牢固連線,以便相互傳遞作用力,並增加節點處的剛性。橫骨架式甲板結構中有許多處肘板,有連線橫樑與肋骨的梁肘板(beam knee)、連線橫樑與甲板縱桁的防傾肘板等。
當舷側為橫骨架式時,在不設強橫樑的肋位上,肋骨上端須裝置達到最靠邊一根甲板縱骨的肘板,如圖5所示,其中,圖(a)為肘板與肋骨對接;圖(b)為
肘板與肋骨搭接。