第六章 船體強度

1、第六章 船體強度第一節(jié) 船體縱向強度一總縱強度概述 船舶漂浮于水上，從剛體力學角度講，船舶的重力與浮力相等，總體上平衡。但是，船舶的重力與浮力沿縱向長度分布不一定處處相等。從材料力學角度講，這正是產生船體結構內力總縱彎矩和剪力的根源。1.作用于船體上的外力總縱彎曲變形有中拱和中垂兩種：(i) 中拱船體首尾處重量分布大于浮力分布，而船中處正好相反，船體發(fā)生船中上拱，首尾下垂的總縱彎曲變形，稱為中拱。(ii)中垂船體首尾處重量分布小于浮力分布，而船中處正好相反，船體發(fā)生船中下垂，首尾上翹的總縱彎曲變形，稱為中垂。 2波浪中載荷分布設船舶在平水中均勻裝載，當船舶處于波浪上且航向與波向同向或反向時，船

2、舶也會交替出現(xiàn)中拱和中垂兩種總縱彎曲變形。如果船舶在靜水中的重量分布與浮力分布不一致，那么在波浪中船舶總縱彎曲變形將更加嚴重。 3最大切力Nm 與最大彎矩Mm 的一般位置 不論是中拱或中垂，最大彎矩Mm和最大剪力Nm的位置一般不變：最大彎矩Mm 的一般位置通常在船中0.4L區(qū)間。最大剪力Nm 的一般位置通常在距船首尾L/4處。 4船體受拉壓中拱時船體所受彎矩為正，上甲板受拉，船底板受壓；中垂時船體所受彎矩為負，上甲板受壓，船底板受拉。二船舶總縱強度校核 1縱向強度詳算法（1）許用切力和許用彎矩為使船舶具有足夠的總縱強度，船舶設計部門根據(jù)各個剖面的結構和材料，按我國1996年鋼質海船入級與建造規(guī)

3、范要求，給出船舶各個剖面（肋位）的許用切力和許用彎矩，供船舶營運裝載貨物時校核總縱強度之用。（2）校核方法校核時，一般使用隨船舶資料提供的計算表格按步驟計算各剖面上的靜水切力和靜水彎矩，并與資料中的許用切力和許用彎矩相比較。計算過程比較麻煩，通常借助計算機或配載儀來校核。如果靜水切力和靜水彎矩在港內和海上的正負兩個方向的許用切力和許用彎矩的范圍之內，則說明該裝載狀態(tài)下，船體結構無論在港內和海上，都是安全的。 2縱向強度估算法（1）依據(jù)估算法的依據(jù)認為，如果船體中彎矩最大的剖面滿足縱向強度要求，則整個船體都滿足縱向強度要求。如前所述，船體最大彎矩通常出現(xiàn)在船中部0.4倍船長處，因此，只要估算船舶

4、載荷對船中剖面的彎矩是否處在安全范圍內，即可校核船體縱向強度。（2）方法i）計算船上所有載荷（空船重量除外）對船中之矩（絕對值）并求和|Pi*Xi|；ii）由該裝載狀態(tài)下的平均型吃水和|Pi*Xi|查船舶資料中的強度曲線圖iii）判斷：如果查得點處在允許范圍內，則滿足縱向強度要求。 3縱向變形的校核（1）校核方法觀測并比較船首、中、尾三處的左右平均吃水，可以判斷船體拱垂變形的大小和方向。船中吃水與首、尾吃水的平均值的差值的絕對值稱為拱垂值，它可以反映出縱向變形的程度。船中吃水等于首、尾吃水的平均值，說明船體沒有縱向變形；船中吃水大于首、尾吃水的平均值，說明船體中拱變形；船中吃水小于首、尾吃水的

5、平均值，說明船體中垂變形。（2）縱向變形程度的劃分 拱垂值L/1200，為正常范圍，可以開航； 拱垂值= L/800，為極限范圍，允許在天氣良好時開航； 拱垂值= L/600，為危險范圍，不可以開航。 三船舶總體布置對總縱彎曲的影響（1）中機型船中機型船的機艙在中部，船體在空載時機艙相對重而常發(fā)生輕微中垂；滿載時機艙相對輕而發(fā)生嚴重的中拱。因此，中機型船的強度問題主要出現(xiàn)在滿載情形。主要控制措施為： i）在滿載時中部應適當多裝載貨物或壓載水；ii）油水分配時應自中部向首尾依次裝載，使用時順序相反。（2）尾機型船和中尾機型船尾機型船機艙在尾部，船舶在空載時因機艙相對較重而尾傾，為調整浮態(tài)往往在首

6、部壓載艙打入相應的壓載水，造成船舶出現(xiàn)非常嚴重的中拱。大型尾機型船在滿載時往往因機艙相對輕而出現(xiàn)一定的中垂。因此，尾機型船的強度問題主要出現(xiàn)在空載情形。主要控制措施為： i）合理安排壓載水，同時實現(xiàn)減少尾傾、增加吃水和減緩中拱變形三個目的，方法是盡量使用漂心前靠近中部的壓載艙壓載。ii）油水分配也是自中部向首尾依次裝載，使用時順序相反。中尾機型船是對尾機型船的改進，其強度問題與尾機型船相同，也出現(xiàn)在空載情形，但程度較輕.主要措施也相同第二節(jié)船舶局部強度一局部強度概述船體結構在局部外力作用下具有抵抗局部極度變形和破壞的能力稱為船體局部強度。對營運船舶而言，特別關注各個載貨部位的局部強度。因此，與

7、載貨有關的局部強度是指各載貨部位的承載能力。保證滿足船舶的局部強度條件，也就是確保所有載貨部位的載荷不超過該部位允許的承載能力的極限值。二局部強度校核與載貨有關的局部強度一般用以下指標表示： 1均布載荷均布載荷是指船舶載貨部位單位面積允許承受的最大重量，KN/m2。 2集中載荷集中載荷是指某一特定面積上允許承受的最大重量，KN。 特定面積是指向該區(qū)域的承重構件施加集中壓力的兩相鄰骨材之間的面積，甚至是指兩相鄰骨材之間的距離。小型船舶通常采用橫骨架式結構，其特定面積通常是指橫梁（或肋板）之間的面積或距離；大中型船舶的上甲板和底板通常采用縱骨架式結構，其特定面積通常是指甲板縱骨（或船底縱骨）之間的面積或距離。有的小型船舶不區(qū)分均布載荷與集中載荷，只給出均布載荷。 3車輛甲板負荷允許車輛進出、停放的甲板或內底板允許承受一輛四輪車輛及其貨物的總重量。通常，載貨四輪車輛的后輪有四個輪子，前輪有兩個輪子，也有四個輪子。因此，車輛甲板負荷按前輪數(shù)目分別給出。 4集裝箱堆積負荷堆積負荷是指集裝箱船的甲板、艙蓋或艙底上20 ft或40 ft箱座