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帆船设计时,为什么不用金属龙骨,金属肋骨?

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发表于 2019-10-19 22:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2019-10-20 01:40 来自手机 | 显示全部楼层
还要考虑自重

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船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。  详情 回复 发表于 2019-10-20 11:19
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发表于 2019-10-20 11:19 | 显示全部楼层

船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

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因为船一般没多长 不需要加强总纵强度  详情 回复 发表于 2019-10-20 11:29
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本帖最后由 爱海一夫 于 2019-10-20 11:21 编辑


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发表于 2019-10-20 11:29 来自手机 | 显示全部楼层
爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

因为船一般没多长 不需要加强总纵强度
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发表于 2019-10-20 22:21 | 显示全部楼层
爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
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小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
船对自重的控制不是那么严格。船和飞机还是有区别,为了稳性,船有时候还要再加配重。

小船强度等技术指标,复合材料是可以满足,这也是技术进步的体现。控制不严格,加配重,说明设计有问题。
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发表于 2019-11-12 10:57 | 显示全部楼层
用金属龙骨,金属肋骨

这在造船史上是有过这么段历史的。骨架用铁,船壳用木头。这叫“铁肋木壳船”。这是因为木头材质尺寸有限,更长的必须考虑搭接延长。比如一艘30米的木质帆船,其底部龙骨可能要分成7、8段来搭接。而在古代,木材搭接的强度是非常低下的。当然,铁质骨架长度也是有限的,但铁质骨架通过铆接,强度受损较小,可以实现贯通全船的连续结构。

另外一个问题是,这些船必须考虑载货容积问题。如果用木质骨架,因为木材密度小,同等强度下会占用很大的内部空间,导致船舱容积变小,那么营运经济性就低。换铁骨后可以有效增强船只的创造财富能力。

那为啥不把船壳也换成铁的呢? 这是因为铁板密度太大,结果造成板子壁厚很薄,如果还按传统木船的结构,这个壳子会在水压下凹陷。另外一个问题是铁壳在海水中很容易锈蚀,寿命不如木壳。另外,鉴于当时的钢铁产量,钢铁工业还难以以较低价格提供足够的船壳板。

这几个问题,很快得到了解决:板壁厚太薄造成塌陷,这个只需要在原本设计上增加纵向骨架支持即可。容易锈蚀的问题通过涂漆来解决,容易附着生物的问题通过定期清理来克服。价格问题随着钢铁工业的飞速发展很快得到缓解。

技术和经济问题都解决了后,很快船只变成全钢铁的了。

从材料上说,钢铁的弹性模量比木材高一个数量级。。。两种材料是无法协同受力的。再之,对船体受力结构也进化到了正确认识:船壳才是受力的主体,骨架都是浮云(木材船上,所谓的龙骨肋骨实质只是木质船壳板子的搭接点,并没有多少真正出力的地方,其结构体系是个错误认知)。
也就是钢铁船壳才是出力的主力,内部骨架的作用是保持这个薄壁船壳的空间稳定性,防止它发生塌陷。

至于在现代玻璃钢船壳中放个金属骨架。。。这纯属多此一举。如果是钢制骨架,因为钢铁弹性模量大概是玻璃钢的3倍,无法协同受力,所以是错误的结构。如果是铝制骨架,弹性模量基本一致,倒是可以用。但完全没必要: 因为你造船壳是一套工艺,骨架是和船壳一起造的。。现在再增加个并没有什么用处的金属的骨架,又再增加一套完全不同的工艺,这不是浪费钞票么。

现代的木质船里面,也不需要搞什么金属骨架。以前一直困惑造船的木材难以搭接长的问题,在有现代化的完全耐水的胶水后,得到了根本性的解决。通过斜切胶结,木材可以延长至无限长而不会有节点强度不连续的问题。也就是你用胶结工艺已经不需要金属骨架了。

当然,如果你不会用胶接方式。。比如国内造木头船,还真有用铁做骨架的。
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 楼主| 发表于 2019-11-16 22:19 | 显示全部楼层

不能上传图片吗?

本帖最后由 zqinfo 于 2019-11-18 07:18 编辑

鉄肋木壳船图纸;
铁肋木壳蒸汽舰(鉄肋不沾水).jpg
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 楼主| 发表于 2019-11-16 22:23 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2019-11-18 07:15 | 显示全部楼层
我上传的图纸,怎么不见了?!!?!?
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发表于 2019-11-19 22:34 | 显示全部楼层
爱海一夫 发表于 2019-10-20 11:19
网页有点小问题,经常重复发帖

是的,正在让技术处理一下
活着,就是要创造奇迹!
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发表于 2019-11-19 22:42 | 显示全部楼层
begun 发表于 2019-11-12 10:57
用金属龙骨,金属肋骨

这在造船史上是有过这么段历史的。骨架用铁,船壳用木头。这叫“铁肋木壳船”。这 ...

Gun兄的回复精辟呀,其中关于“对船体受力结构也进化到了正确认识:船壳才是受力的主体,骨架都是浮云”的理论,有更深入的研究或证明么?如果有的话,期待您能开篇讲讲呗,很是期待。

点评

首先呢,我们从逻辑思辨,人人能理解的角度来论证这个问题。 欧洲人把船看成类似鱼的结构,这是一种朴素的仿生学概念:既然船在水里活动,那么它应该是和水中常见生物一致。既然鱼有骨架,那么船也应该有。这种认  详情 回复 发表于 2019-11-20 10:00
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发表于 2019-11-20 10:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 begun 于 2019-11-20 10:28 编辑
洪运来 发表于 2019-11-19 22:42
Gun兄的回复精辟呀,其中关于“对船体受力结构也进化到了正确认识:船壳才是受力的主体,骨架都是浮云” ...

首先呢,我们从逻辑思辨,人人能理解的角度来论证这个问题。

欧洲人把船看成类似鱼的结构,这是一种朴素的仿生学概念:既然船在水里活动,那么它应该是和水中常见生物一致。既然鱼有骨架,那么船也应该有。这种认知其实东方也有:比如典型的“民族的脊梁”之类的比喻。
实际上你真取个脊梁骨出来,发现它实际是很容易弯曲的,并不能直立,甚至纯粹的脊梁骨只能散落在地。它必须靠肌肉的张紧才能挺立起来,帆船上有哪个部件像这个脊梁骨呢?对,就是桅杆。

但实际上船和鱼相差甚远。如果非得说船的构造像什么生物,乌龟壳或者螃蟹壳或者贝壳之类的倒是勉强算得上。也就是它是个有坚硬外壳和中空内部的构造。如果非得要用骨架肌肉之类来比喻,船只能是个外骨架结构。

因为太多虚无的文学描述,甚至包括这些部件的历史流传的名字,导致我们本能以为船靠(内部的)骨架来受力。。。
像龙骨这种东西,古代被视为至关重要的部件,仿佛没了龙骨,就犹如人没了脊梁一样。看上去似乎很有道理。。。但你发现在中国平底船上压根不存在这玩意,但船照样正常航行。我们不需要具备任何科学知识,通过简单的对比就可以得出结论:龙骨论纯属扯淡。

然后我们从科学技术的角度来看船体构造。
从工程的角度出发,船的整体构造就是一个梁。精确点说,它是个箱形的梁。显然,梁的受力依赖最外侧的构造。越靠近内部,越是无效结构。如果无法理解,请自行查阅10万个为什么——电线杆为啥是空心的。

对于纵向骨架来说,还有一些微弱的承力能力,而对横向骨架(也就是肋骨)来说,宏观上他们不能提供任何直接的受力。
这些纵向骨架为啥有一些微弱的承力能力呢?因为这个承力,完全看受力方向上的截面积大小。显然,船壳板的截面积远比这些纵向骨架大得多,所以船壳是主要受力构件。

当然,如果你特意造一条船,纵向骨架截面积比船壳大得多,这种情况下,这些纵向骨架确实是主要受力构件。。有这样的船吗?嗯,是有的。比如用薄膜蒙皮的木骨架的皮艇。
QQ图片20191120102652.png
另外,如果你造个钢骨架和木壳子的船的时候,这种情况也会发生。但这个时候并不是钢骨架的截面积比木头大,而是钢的弹性模量比木头大几十倍,协同受力的时候绝大多数力被纵向钢梁承担了,木材并未出多少力。但既然主要受力都钢骨架承担了,还要那么厚的木头壳子干嘛呢?这不浪费材料么?

然后又有疑问了:既然内部骨架这么没用,何不省去它们,不是更省钱么?

首先呢,确实有没有内部骨架的船。这种船的船壳极厚。典型的是现代的各种赛艇基本都是这种构造。特别厚的船壳显然会导致船壳体积非常大,似乎要很重的样子。这种构造通常都是个夹心结构,通过内部填充轻质材料(比如蜂窝或者泡沫)来减重。

对于钢铁材料的,因为结构材料密度非常大,试图造个厚壳子是不现实的,只能是薄壳。但薄壳在复杂受力下会丧失稳定性。简单点说就是在受力下变形了而丧失了其正确的形状,结果导致无法继续受力。为了维持这种壳体的稳定性,必须给它加上各种支撑物。。这个支撑物,就是船的骨架。实际上对于那种赛艇上的夹心厚壳,你也可以理解为它实际上是个有内部支持的内外双面薄壳结构。

同理,铝壳子的船因为铝板在同样的强度下厚度可以比钢材大得多,所以壳体壁面稳定性更高,它上面的骨架密度允许比钢船低一些。

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