第七章船舶強度講述案例.ppt

1、海上貨物運輸,航海學院,田佰軍,貨運教研室,第一篇 第七章 船舶強度（Strength of ship）,強度定義及分類 總縱強度 局部強度 扭轉(zhuǎn)強度,一、強度定義和分類,1、強度定義 船體結(jié)構(gòu)抵御內(nèi)外力作用的能力。 船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生變形或破壞的能力。 2、強度分類,強度,總強度,局部強度,縱強度 橫強度 扭轉(zhuǎn)強度,二、總縱強度(Longitudinal strength),（一）定義 船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體沿船長方向發(fā)生彎曲或變形的能力。 （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不一致造成。,重量曲線（Weight curve）,負荷曲線（Load curve）,浮力曲

2、線（Buoyancy curve）,（三）負荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線,彎矩曲線（Bending moment curve） 剪力曲線的積分曲線；負荷曲線的雙重積分曲線。,剪力曲線（Shear curve） 負荷曲線的積分曲線。,結(jié)論 剪力最大值約位于距首尾L/4處； 彎矩最大值約位于船中處，且向 首尾逐漸減小。,（四）船體剪切變形 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，則該段船體將出現(xiàn)剪切變形。 剪切應(yīng)力最大值出現(xiàn)載相應(yīng)板材與橫剖面水平中心線的交點處。,（五）船體拱垂變形 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，則該段船體將發(fā)生彎曲變形。 彎曲應(yīng)力的最

3、大值出現(xiàn)在龍骨板或上甲板。,1、中拱（Hogging） 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 板受拉，船底受壓，發(fā)生中部上拱的變形。 2、中垂（Sagging） 船體受負彎矩作用，中部的浮力小于 重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲 板受壓，船底受拉，發(fā)生中部下垂的變形。,3、影響船舶拱垂變形的因素 船體有效構(gòu)件的尺寸、材料及分布 載荷配置 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 于船長，波峰位于船中，船體中拱加劇。 （2）船舶中垂，處于波浪中，波長約等 于船長，波谷位于船中，船體中垂加劇。,中和軸 根據(jù)直梁彎曲理論，中和軸位于梁剖面的

4、面積 中心。對于空心變斷面梁的船體，中和軸位于船 體剖面的中心。,（六）剖面模數(shù)wx,面積慣矩Ix,甲板剖面模數(shù)wd和艙底板剖面模數(shù)wb,彎曲應(yīng)力,（2）經(jīng)驗法 根據(jù)有關(guān)實測資料，可以近似認為甲板剖 面模數(shù)每年平均扣除腐蝕量約為0.40.6。 扣除原則：使用年限小于5年的船舶取下限， 使用年限10年以上的船舶取上限。,甲板剖面模數(shù)的腐蝕修正 （1） 近似公式計算法,（3）腐蝕極限 船長大于或等于60m的遠洋干散貨船， 船長大于或等于90m的遠洋液體貨船，在 船中40L區(qū)間強力甲板的剖面模數(shù)應(yīng)滿 足：,1、經(jīng)驗法（艙容比配貨法）,（六）船舶總縱強度的校核方法,2、靜水彎矩及靜水切力法 LBP90

5、m的船舶，通常只校核計算船中剖面上的靜水彎矩。,90mLBP 150m的船舶，通常需要校核船中剖面上的靜水彎矩和波浪彎矩。,LBP150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和彎矩。,船中剖面靜水許用彎矩MS的計算,影響MS因素：營運時間長短、LBP、B、夏季滿載時的方形系數(shù)Cb(不得小于0.6)、剖面模數(shù)Wd 。 船中剖面實際靜水彎矩MS的計算 影響因素：裝載排水量、船舶類型、 LBP、計算狀態(tài)時的方形系數(shù)Cb。,船舶各剖面實際剪力和彎矩的計算公式 （1）計算各剖面的重力和重力矩 （2）計算各剖面的浮力和浮力矩 （3）計算各剖面的實際剪力 （4）計算各剖面的實際彎矩,3、百分比校核法 目前的裝載計

6、算機對船舶總縱強度的校 核多采用主要剖面的實際剪力和彎矩與該 剖面的許用剪力和彎矩的比值是否超過100來確定縱強度是否滿足要求。 一般分港內(nèi)和海上兩種狀態(tài)校核。,4、強度曲線圖法 （1）適用條件 船長小于90m或者裝載均勻，不需要校核靜水切力時，可以使用該法。 （2）曲線圖的構(gòu)成 縱坐標：載荷對船中力矩的絕對值之和。 橫坐標：平均型吃水。,點劃線 虛線 實線 點劃線和虛線之間：有利范圍 虛線和實線之間：允許范圍 實線之外：危險范圍 點劃線左上方：中拱范圍 點劃線右下方：中垂范圍,5、船舶吃水校核法 （1）利用吃水判定船舶的拱垂 dM dM：中垂變形 dM dM：中拱變形 dM dM：無拱垂變形

7、 （2）利用吃水判定拱垂的變形大小,（3）利用拱垂差的大小校核總縱強度,注意 船舶處于有利和正常拱垂范圍，可以開航； 船舶處于極限拱垂范圍，只能好天氣開航； 船舶處于危險拱垂范圍，不能開航。,6、百分制校核法 （1）將最大靜水許用彎矩作為100； （2）將船舶各項重量以艙為單位除100， 然后分別乘預(yù)先確定的分數(shù)系數(shù)得 到分數(shù)值； （3）將各計算分數(shù)值相加得到分數(shù)值和； （4）若該分數(shù)值和不超過100，則說明船 舶 的總縱強度符合要求。,1、不同機艙位置的普通貨船的彎矩特性曲線,中機船,中后機船,尾機船,d,彎矩,0,中拱,中垂,（七）船舶布置對縱向受力影響 及改善措施,2、拱垂大小比較 滿載

8、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,中后機船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較,3、改善措施 （1）中機船滿載狀態(tài) 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。 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)。 正確使用位于中區(qū)的深艙和冷藏艙：不應(yīng)空艙。,（2）尾機船壓載狀態(tài) 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。 油水分配及使用：同中機船。 正確使用位于中區(qū)的深艙：應(yīng)作為壓載艙使用。 （3）中后機船壓載狀態(tài) 同尾機船壓載狀態(tài),

9、三、 局部強度（Local strength）,（一）定義 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)抵抗內(nèi)外力作用的能力。 （二）主要計算（校核）部位 艙口蓋、上甲板、中間甲板、底艙底板、平臺。,（三）局部強度的校核方法,甲板實際負荷量 甲板允許負荷量,（四）允許負荷量的表示方法 均布載荷：單位面積允許承受的最大重 量（kPa）。 集中載荷：某一較小特定面積上允許承 受的最大重量（kN）。 車輛載荷：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 載貨物的總重量（kN）。 堆積負荷：載箱部位上作用在箱底座處 的集裝箱總重量（kN）。,（五）允許負荷量的確定 1、查取局部強度計算書,

10、集中載荷和集裝箱載荷的允許負荷量同理可查得。,中間甲板和內(nèi)底板,2、經(jīng)驗公式計算法（均布載荷Pd）,上甲板,（2）集中載荷：（Concentrated load）,（六）實際負荷量的計算,（1）均布載荷（Even distributed load）,（3）集裝箱載荷：（Container load）,（八）保證局部強度不受損傷的措施 按船舶腐蝕程度確定允許負荷量； 艙內(nèi)貨物重量分布應(yīng)均勻； 裝載重大件貨物時應(yīng)加襯墊； 自動艙蓋上不能裝貨或只能裝輕貨； 固體散貨應(yīng)合理平艙； 裝載重貨時應(yīng)限制其落底速度。,（七）最小襯墊面積Smin的確定,四、扭轉(zhuǎn)強度（Torsional strength）,定義 船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體沿船長方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形的能力。 產(chǎn)生原因 沿船長方向單位長度重力和浮力橫向不共垂線造成的。 具有甲板大開口船舶應(yīng)校核其總縱扭轉(zhuǎn)強度。如集裝箱船舶、木材船等。,人有了知識，就會具備各種分析能