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。 |