第五章保證滿足船舶的強(qiáng)度條件_海上貨物運輸

1、第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 船體教研室船體教研室第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度一、強(qiáng)度定義和分類一、強(qiáng)度定義和分類1、強(qiáng)度定義、強(qiáng)度定義v船體結(jié)構(gòu)抵御內(nèi)外力作用的能力。船體結(jié)構(gòu)抵御內(nèi)外力作用的能力。v船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生變形或破壞的能力。船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生變形或破壞的能力。2、強(qiáng)度分類、強(qiáng)度分類強(qiáng)度強(qiáng)度總強(qiáng)度總強(qiáng)度局部強(qiáng)度局部強(qiáng)度縱強(qiáng)度縱強(qiáng)度橫強(qiáng)度橫強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度二、總縱強(qiáng)度二、總縱強(qiáng)度(Longitudinal strength)（一）定義（一）定義 船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體沿船長方向發(fā)生彎船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體沿船長方向發(fā)生彎曲或變

2、形的能力。曲或變形的能力。（二）船體縱向彎曲或變形的原因（二）船體縱向彎曲或變形的原因 船舶所受重力和浮力沿船長方向分布船舶所受重力和浮力沿船長方向分布不一致造成。不一致造成。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 船艇是浮動的水上建筑物，它要受到各船艇是浮動的水上建筑物，它要受到各種外界力的作用，概括起來有如下幾個方面種外界力的作用，概括起來有如下幾個方面的力：的力：1、船體的受力與變形、船體的受力與變形1）船體的受力）船體的受力第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 其就是地球?qū)ζ渚褪堑厍驅(qū)ΥУ奈?。其船艇的吸引力。其大小取決于船體自大小取決于船體自身重量和裝載量大身重量和裝載量大小。小。1.1重力（

3、重力（G）第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 其就是水對船體其就是水對船體外殼的壓力，其大外殼的壓力，其大小與水深成正比。小與水深成正比。通常我們主要研究通常我們主要研究其分力其分力浮力浮力（F F）。浮力的大?。?。浮力的大小和船艇排水體積成和船艇排水體積成正比。正比。1.2水壓力水壓力第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度1.3其它作用力其它作用力 各部分受到的各種各部分受到的各種局部作用力。主要包局部作用力。主要包括波浪沖擊力、水動括波浪沖擊力、水動力作用、冰塊撞擊力、力作用、冰塊撞擊力、火炮后座力等?；鹋诤笞Φ?。（有時又細(xì)分為動力性載荷和偶然性載荷。）（有時又細(xì)分為動力性載荷和偶然性載荷。）第五章

4、第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 力的作用必然要引起船艇的變形。力的力的作用必然要引起船艇的變形。力的大小和作用部位的不同，船艇產(chǎn)生的變形大小和作用部位的不同，船艇產(chǎn)生的變形及變形量是不同的，而且外力的性質(zhì)不同，及變形量是不同的，而且外力的性質(zhì)不同，其變形也是不同的。其變形也是不同的。重力和浮力的差值稱重力和浮力的差值稱為負(fù)荷，正是負(fù)荷的作用產(chǎn)生了剪力和彎為負(fù)荷，正是負(fù)荷的作用產(chǎn)生了剪力和彎矩，而彎矩的作用使船舶產(chǎn)生變形。矩，而彎矩的作用使船舶產(chǎn)生變形。2）船體的變形）船體的變形第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（1）靜水中的總縱彎曲）靜水中的總縱彎曲1、船體在靜水中的受力變形、船體在靜水中的受力變形第五

5、章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度對對全船全船而言：而言：重力重力=浮力浮力對對任一任一區(qū)域：區(qū)域：重力與浮力不平衡重力與浮力不平衡第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度圖典型的階梯形重量曲線第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度船體機(jī)器淡水燃料上層建筑人員及行李貨物備品圖船舶的典型重量分布第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度船體機(jī)器淡水燃料上層建筑人員及行李貨物備品圖船舶的典型重量分布第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度中拱彎曲中拱彎曲(hogging)中垂彎曲中垂彎曲(sagging)第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（2 2）船體在靜水中的扭曲）船體在靜水中的扭曲 原

6、因歸結(jié)為船艇在營運過程中的裝載不當(dāng)，原因歸結(jié)為船艇在營運過程中的裝載不當(dāng)，會使船艇產(chǎn)生扭曲變形。會使船艇產(chǎn)生扭曲變形。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度2、船體在波浪中的受力變形、船體在波浪中的受力變形（1）波浪中的總縱彎曲）波浪中的總縱彎曲波峰波谷波谷波峰第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度壓縮拉伸拉伸壓縮第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（2）波浪中的扭曲）波浪中的扭曲當(dāng)船艇在于波浪成當(dāng)船艇在于波浪成45度角時，船艇的扭轉(zhuǎn)最為強(qiáng)烈。度角時，船艇的扭轉(zhuǎn)最為強(qiáng)烈。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度重量曲線重量曲線（Weig

7、ht curve）)(xb負(fù)荷曲線（負(fù)荷曲線（Load curve）浮力曲線（浮力曲線（Buoyancy curve）（三）負(fù)荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線（三）負(fù)荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線)()()(xbxpxq)( xp第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度彎矩曲線（彎矩曲線（Bending moment curve） 剪力曲線的積分曲線；負(fù)荷曲線的雙重剪力曲線的積分曲線；負(fù)荷曲線的雙重積分曲線。積分曲線。剪力曲線（剪力曲線（Shear curve） 負(fù)荷曲線的積分曲線。負(fù)荷曲線的積分曲線。dxxbxpdxxqxNxx)()()()(00 xxxdxxqdxxNxM000)()()(第五章第五章 船舶

8、強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 結(jié)論結(jié)論 剪力最大值約位于距首尾剪力最大值約位于距首尾L/4處；處； 彎矩最大值約位于船中處，且彎矩最大值約位于船中處，且向向 首尾逐漸減小。首尾逐漸減小。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 （四）船體剪切變形（四）船體剪切變形 單位長度的船體，其前后兩端受到單位長度的船體，其前后兩端受到大小相等、方向相反的切力作用，則該大小相等、方向相反的切力作用，則該段船體將出現(xiàn)剪切變形。段船體將出現(xiàn)剪切變形。 剪切應(yīng)力最大值出現(xiàn)在相應(yīng)板材與剪切應(yīng)力最大值出現(xiàn)在相應(yīng)板材與橫剖面水平中心線的交點處。橫剖面水平中心線的交點處。第五章第五章

9、船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 （五）船體拱垂變形（五）船體拱垂變形 單位長度的船體，前后兩端受到大單位長度的船體，前后兩端受到大小相等，方向相反的彎矩作用，則該段小相等，方向相反的彎矩作用，則該段船體將發(fā)生彎曲變形。船體將發(fā)生彎曲變形。 彎曲應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在龍骨板或彎曲應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在龍骨板或上甲板。上甲板。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 1、中拱（、中拱（Hogging） 船體受正彎矩作用，中部的浮力大于船體受正彎矩作用，中部的浮力大于重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲板受拉，船底受壓，發(fā)生中部上拱的變形。板受拉，船底受壓，發(fā)生中部上拱的變形。 2、中垂、中垂（

10、Sagging） 船體受負(fù)彎矩作用，中部的浮力小于船體受負(fù)彎矩作用，中部的浮力小于重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲板受壓，船底受拉，發(fā)生中部下垂的變形。板受壓，船底受拉，發(fā)生中部下垂的變形。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 3、影響船舶拱垂變形的因素、影響船舶拱垂變形的因素v船體有效構(gòu)件的尺寸、材料及分布船體有效構(gòu)件的尺寸、材料及分布v載荷配置載荷配置v船舶與波浪的相對位置關(guān)系船舶與波浪的相對位置關(guān)系 （1）船舶中拱，處于波浪中，波長約等）船舶中拱，處于波浪中，波長約等于船長，波峰位于船中，船體中拱加劇。于船長，波峰位于船中，船體中拱加劇。 （2）船舶中垂

11、，處于波浪中，波長約）船舶中垂，處于波浪中，波長約等等于船長，波谷位于船中，船體中垂加劇。于船長，波谷位于船中，船體中垂加劇。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度根據(jù)有關(guān)實測資料，可以近似認(rèn)為船舶每年根據(jù)有關(guān)實測資料，可以近似認(rèn)為船舶每年平均扣除腐蝕量約為平均扣除腐蝕量約為0.40.6。 扣除原則：使用年限小于扣除原則：使用年限小于5年年的船舶取的船舶取下限下限，使用年限使用年限10年年以上的船舶取以上的船舶取上限上限。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度一、校核原理一、校核原理許用靜水彎矩及靜水切力許用靜水彎矩及靜水切力LBP 90m的船舶，通常只校核計算船中剖面上的船舶，

12、通常只校核計算船中剖面上的靜水彎矩。的靜水彎矩。SSMMwwMMSSMM 90m150m的船舶，需要校核重要剖面的的船舶，需要校核重要剖面的剪力和彎矩。剪力和彎矩。sisiMM.wiwiMM.sisiNN.wiwiNN. 影響影響MS因素：營運時間長短、因素：營運時間長短、LBP、B、夏季滿、夏季滿載時的方形系數(shù)載時的方形系數(shù)Cb(不得小于不得小于0.6)、剖面模數(shù)、剖面模數(shù)Wd 。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度二、校核方法二、校核方法1、船中彎矩估算法、船中彎矩估算法船中剖面實際靜水彎矩船中剖面實際靜水彎矩MS 的計算的計算 影響因素：裝載排水量影響因素：裝載排水量 、船舶類型、船舶類型、

13、LBP、計算狀態(tài)時的方形系數(shù)計算狀態(tài)時的方形系數(shù)Cb。)(.BPiimHSLCxPxWmWM 21819第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度2、強(qiáng)度曲線圖法、強(qiáng)度曲線圖法（1）適用條件）適用條件 船長小于船長小于90m或者裝載或者裝載均勻，不需要校核靜水均勻，不需要校核靜水切力時，可以使用該法。切力時，可以使用該法。（2）曲線圖的構(gòu)成）曲線圖的構(gòu)成v縱坐標(biāo)：載荷對船中力縱坐標(biāo)：載荷對船中力矩的絕對值之和。矩的絕對值之和。v橫坐標(biāo)：平均型吃水。橫坐標(biāo)：平均型吃水。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度v點劃線點劃線v虛線虛線v實線實線v點劃線和虛線之間：有利范圍點劃線和虛線之間：有利范圍v虛線和實線之間：允許

14、范圍虛線和實線之間：允許范圍v實線之外：危險范圍實線之外：危險范圍v點劃線左上方：中拱范圍點劃線左上方：中拱范圍v點劃線右下方：中垂范圍點劃線右下方：中垂范圍0SMSLSMMSSMM第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 5、船舶吃水校核法、船舶吃水校核法（1）利用吃水判定船舶的拱垂）利用吃水判定船舶的拱垂vdM dM：中垂變形：中垂變形vdM dM：中拱變形：中拱變形vdM dM：無拱垂變形：無拱垂變形（2）利用吃水判定拱垂的變形大?。├贸运卸ü按沟淖冃未笮Mdd船中船中 第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（3）利用拱垂差的大小校核總縱強(qiáng)度）利用拱垂差的大小校核總縱強(qiáng)度1200BPL 正常拱垂值：

15、正常拱垂值：800BPL 極限拱垂值：極限拱垂值：600BPL 危險拱垂值：危險拱垂值：1200BPL 有利拱垂范圍：有利拱垂范圍：8001200BPBPLL 正常拱垂范圍：正常拱垂范圍：第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 注意注意 船舶處于有利和正常拱垂范圍，可以開船舶處于有利和正常拱垂范圍，可以開航；航； 船舶處于極限拱垂范圍，只能好天氣開船舶處于極限拱垂范圍，只能好天氣開航；航； 船舶處于危險拱垂范圍，不能開航。船舶處于危險拱垂范圍，不能開航。600800BPBPLL 極限拱垂范圍：極限拱垂范圍：600BPL 危險拱垂范圍：危險拱垂范圍：第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度1、不同機(jī)艙位置的普通貨

16、船的彎矩特性曲線、不同機(jī)艙位置的普通貨船的彎矩特性曲線（七）船舶布置對縱向受力影響（七）船舶布置對縱向受力影響 及改善措施及改善措施第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 2、拱垂大小比較、拱垂大小比較v滿載狀態(tài)下三種類型船舶所受的彎矩比較滿載狀態(tài)下三種類型船舶所受的彎矩比較尾機(jī)船尾機(jī)船中后機(jī)船中后機(jī)船中機(jī)船中機(jī)船尾機(jī)船尾機(jī)船中后機(jī)船中后機(jī)船中機(jī)船中機(jī)船 空載狀態(tài)下三種類型船舶所受的彎矩比較空載狀態(tài)下三種類型船舶所受的彎矩比較 中后機(jī)船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較中后機(jī)船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較空載狀態(tài)空載狀態(tài)滿載狀態(tài)滿載狀態(tài) 第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 3、改善措施、改善措施（1）中機(jī)船滿載

17、狀態(tài)）中機(jī)船滿載狀態(tài)貨物配置：按艙容比分配貨物，在艙容允貨物配置：按艙容比分配貨物，在艙容允許的條件下，中區(qū)貨艙應(yīng)按裝貨重量的上許的條件下，中區(qū)貨艙應(yīng)按裝貨重量的上限值裝，首尾貨艙按下限值裝；中途港貨限值裝，首尾貨艙按下限值裝；中途港貨物不應(yīng)過分集中于中區(qū)貨艙。物不應(yīng)過分集中于中區(qū)貨艙。油水分配及使用：油水應(yīng)自中區(qū)向首尾裝油水分配及使用：油水應(yīng)自中區(qū)向首尾裝載；使用時應(yīng)自首尾向中區(qū)。載；使用時應(yīng)自首尾向中區(qū)。正確使用位于中區(qū)的深艙和冷藏艙：不應(yīng)正確使用位于中區(qū)的深艙和冷藏艙：不應(yīng)空艙?？张?。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（2）尾機(jī)船壓載狀態(tài)）尾機(jī)船壓載狀態(tài)v壓載安排：盡量使用接近中區(qū)的壓載艙，

18、壓載安排：盡量使用接近中區(qū)的壓載艙，可以使用但切忌單獨使用首尾部壓載艙?？梢允褂玫屑蓡为毷褂檬孜膊繅狠d艙。v油水分配及使用：同中機(jī)船滿載狀態(tài)。油水分配及使用：同中機(jī)船滿載狀態(tài)。v正確使用位于中區(qū)的深艙：應(yīng)作為壓載正確使用位于中區(qū)的深艙：應(yīng)作為壓載艙使用。艙使用。（3）中后機(jī)船壓載狀態(tài)）中后機(jī)船壓載狀態(tài) 同尾機(jī)船壓載狀態(tài)同尾機(jī)船壓載狀態(tài)第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 1、艙容比配貨法、艙容比配貨法QVVPchichii .%)(101iiiiPPPP 艙別艙別NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5Total貨艙容積貨艙容積3075411942105719396721090艙容比艙容比14.5

19、819.5319.9627.1218.81100Pi1955261926763636252213408調(diào)整值調(diào)整值196262268364252上下限上下限范圍范圍2151175928812357294424084000327227742270實際裝載中保證局部強(qiáng)度措施實際裝載中保證局部強(qiáng)度措施 第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度2 2、降低所裝貨物的單位負(fù)荷；、降低所裝貨物的單位負(fù)荷； 3 3、配載時，盡量使貨物重量均布，、配載時，盡量使貨物重量均布，重貨盡可能不扎位裝載重貨盡可能不扎位裝載 ；4 4、艙蓋上不裝載重貨；、艙蓋上不裝載重貨；5 5、有些船舶船齡較大，甲板因銹蝕、有些船舶船齡較大，

20、甲板因銹蝕等原因而變薄，強(qiáng)度降低，使用時等原因而變薄，強(qiáng)度降低，使用時應(yīng)適當(dāng)減少裝載量。應(yīng)適當(dāng)減少裝載量。 第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度三、三、 局部強(qiáng)度局部強(qiáng)度（Local strength）（一）定義（一）定義v船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體局部發(fā)生變形或破壞船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體局部發(fā)生變形或破壞的能力。的能力。v船舶局部結(jié)構(gòu)抵抗內(nèi)外力作用的能力。船舶局部結(jié)構(gòu)抵抗內(nèi)外力作用的能力。（二）主要計算（校核）部位（二）主要計算（校核）部位 艙口蓋、上甲板、中間甲板、底艙底艙口蓋、上甲板、中間甲板、底艙底板、平臺。板、平臺。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（三）允許負(fù)荷量的表示方法（三）允許負(fù)荷量的表示方法v均布載

21、荷均布載荷Pd：單位面積允許承受的最大重：單位面積允許承受的最大重 量（量（kPa）。）。v集中載荷集中載荷P：某一較小特定面積上允許承：某一較小特定面積上允許承 受的最大重量（受的最大重量（kN）。）。v車輛載荷車輛載荷Pv ：載車部位允許承受的以特定：載車部位允許承受的以特定 車輪數(shù)目為前提的車輛及所車輪數(shù)目為前提的車輛及所 載貨物的總重量（載貨物的總重量（kN）。）。v堆積負(fù)荷堆積負(fù)荷Pc ：載箱部位上作用在箱底座處：載箱部位上作用在箱底座處 的集裝箱總重量（的集裝箱總重量（kN）。）。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 ccvvddPPPPPPPP（四）局部強(qiáng)度的校核方法（四）局部強(qiáng)度的校

22、核方法甲板實際負(fù)荷量甲板實際負(fù)荷量 甲板允許負(fù)荷量甲板允許負(fù)荷量 第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度 （五）允許負(fù)荷量的確定（五）允許負(fù)荷量的確定 1、查取局部強(qiáng)度計算書、查取局部強(qiáng)度計算書 部位部位 載荷載荷 上甲上甲板板中間甲板中間甲板內(nèi)底板內(nèi)底板上甲上甲板板艙口艙口蓋蓋二層甲板艙口二層甲板艙口蓋蓋均布載荷均布載荷（kPa）17.1624.7231.173.5717.26第一貨艙第一貨艙 9.24其他貨艙其他貨艙 34.34車輛載荷車輛載荷（kN）98.1kN/4個個前輪前輪68.7kN/2個個前輪前輪98.1kN/4個個前輪前輪98.1kN/2個個前輪前輪v集中載荷和集裝箱載荷的允許負(fù)荷量同

23、理可集中載荷和集裝箱載荷的允許負(fù)荷量同理可查得。查得。第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度v中間甲板和內(nèi)底板中間甲板和內(nèi)底板 ).(.5121819819819或FSHHPcccd ddcddHFSHHP819819819.dddHHP067720819.dddHHP771121819.2、經(jīng)驗公式計算法（均布載荷、經(jīng)驗公式計算法（均布載荷Pd）l上甲板上甲板第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（2）集中載荷：（）集中載荷：（Concentrated load）SPPd819.iidFShP. 819nWP819.icPP 819.（六）實際負(fù)荷量的計算（六）實際負(fù)荷量的計算（1）均布載荷（）均布載荷（E

24、ven distributed load）（3）集裝箱載荷：（）集裝箱載荷：（Container load）第五章第五章 船舶強(qiáng)度船舶強(qiáng)度（八）保證局部強(qiáng)度不受損傷的措施（八）保證局部強(qiáng)度不受損傷的措施v按船舶腐蝕程度確定允許負(fù)荷量按船舶腐蝕程度確定允許負(fù)荷量；v艙內(nèi)貨物重量分布應(yīng)均勻；艙內(nèi)貨物重量分布應(yīng)均勻；v裝載重大件貨物時應(yīng)加襯墊；裝載重大件貨物時應(yīng)加襯墊；v自動艙蓋上不能裝貨或只能裝輕貨；自動艙蓋上不能裝貨或只能裝輕貨；v固體散貨應(yīng)合理平艙；固體散貨應(yīng)合理平艙；v裝載重貨時應(yīng)限制其落底速度。裝載重貨時應(yīng)限制其落底速度。dddPPSPPSSPPmin（七）最小襯墊面積（七）最小襯墊面積Smin的確定的確定第五章第五章 船