六、船舶強(qiáng)度

1、1船舶強(qiáng)度覃 勝2總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁目錄目錄1.教學(xué)要求2.教學(xué)內(nèi)容3.總結(jié)3總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁教學(xué)要求教學(xué)要求1.掌握船舶強(qiáng)度的概念和種類；2.理解船舶產(chǎn)生縱向變形的原因、拱垂變形與彎矩的關(guān)系；3.掌握利用縱強(qiáng)度曲線圖、載荷彎矩許用力矩表進(jìn)行船體縱強(qiáng)度校核的方法以及船體縱向變形的經(jīng)驗(yàn)校核方法；4總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁教學(xué)要求教學(xué)要求4.了解船體布置對船體縱向受力的影響；5.掌握改善和保證船舶縱向強(qiáng)度的具體做法。6.掌握船舶局部強(qiáng)度的校核方法和保證船舶局部強(qiáng)度不受損傷的措施。5總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁教學(xué)內(nèi)容：目錄教學(xué)內(nèi)容：目錄一、船舶強(qiáng)度

2、基本概念二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施6總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁3.船舶強(qiáng)度的影響因數(shù)一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念(一)船舶強(qiáng)度Strength of Ships1.概念：船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生損壞和變形的能力。2.分類總強(qiáng)度局部強(qiáng)度縱向強(qiáng)度橫向強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度7總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念(二)縱向強(qiáng)度Longitudinal Strength1.概念：抵抗沿船長方向產(chǎn)生彎曲變形的能力2.船舶產(chǎn)生變形的原因：GB 整體平衡 縱向各艙不平衡G1B1B2G3B3G4B4G5B5GRBRG6B68總目錄教學(xué)

3、目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念3.剪力Shearing force 負(fù)荷=重力浮力 分段船體存在負(fù)荷，為了維持平衡，該側(cè)船體必然受到來自另一側(cè)船體的作用力，通過剖面構(gòu)件上傳遞的這一作用力稱為剪力 剪力的大小與本段船體所受的負(fù)荷大小相等，但方向相反9總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念 符號：當(dāng)剖面船尾一側(cè)重力大于浮力時，剖面剪力為正，反之為負(fù) 剪力最大值：船首、尾1/4船長處10總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念4.彎矩Bending moment，(彎曲力矩) 當(dāng)某橫剖面上首向一側(cè)

4、各段剪力對該剖面的力矩之和不為零，則相對一側(cè)(尾向)船體必然通過剖面連接構(gòu)件傳遞一反向力矩來維持船體平衡，該力矩為該橫剖面的彎曲力矩 最大彎矩值：船中前后11總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念5.彎矩變形 中拱Hogging：中部上拱，船體受正彎矩作用 中垂Sagging：中部下垂，船體受負(fù)彎矩作用12總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念 波浪中航行的彎矩變形：當(dāng)波長=船長中拱船船中位于波峰，中拱加大中垂船船中位于波谷，中垂加大13總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念(三)橫向強(qiáng)

5、度Transverse Strength1.概念：抵抗沿橫向變形的能力2.各種船型滿足情況： 一般貨船，橫框架堅固，橫向強(qiáng)度足夠； 集裝箱船：艙口寬大、無中間甲板，橫向強(qiáng)度應(yīng)予以強(qiáng)固。14總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念(四)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度Torsion strength1.概念：抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力2.產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的原因 船體斜置于波浪：影響最大，最大處位于船中附近 船舶橫搖 裝卸貨物15總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁一、船舶強(qiáng)度基本概念一、船舶強(qiáng)度基本概念(五)局部強(qiáng)度Local Strength1.概念：抵抗局部發(fā)生變形和破壞的能力2.局部強(qiáng)度的影響

6、： 局部強(qiáng)度雖然是局部性的，但有時也會導(dǎo)致全船的破壞3.局部強(qiáng)度考慮部位： 上甲板、中間甲板及底艙甲板16總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施(一)船舶積載時縱向強(qiáng)度保證措施1.按艙容比例分配貨重或17總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施2.均衡裝卸各艙貨物，合理安排裝卸順序；3.應(yīng)考慮中途港裝卸貨物對強(qiáng)度的影響；4.油水的合理分布和使用；5.吃水差調(diào)整時兼顧船舶拱垂?fàn)顟B(tài)的改善。18總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施 各

7、種類型船舶縱向強(qiáng)度改善措施船型裝載狀態(tài)縱向變形配置使用中機(jī)型滿載時中拱先中間先首尾空載時輕度中拱先中間先首尾尾機(jī)型滿載時中垂或中拱按具體情況定空載時中拱先中間先首尾19總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施(二)船舶縱強(qiáng)度校核原理剖面實(shí)際剪力該剖面許用剪力剖面實(shí)際彎矩該剖面許用彎矩基本思路20總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施1.許用剪力和許用彎矩可從船舶資料中查取船舶一般分成如下幾種情況給出：1)給出船中許用靜水彎矩 對于較小船舶(長度在90m以下)，船舶資料只給出船中剖面上的

8、許用彎矩21總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施2)給出港內(nèi)(靜水中)和海上(波浪中)船中彎矩許用值 對于中等大小船舶(長度在150m以下)，船舶資料給出船中剖面上的靜水中和波浪中的許用彎矩22總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施3)給出重要剖面上的剪力和彎矩許用值 對于大型船舶(長度在150m以上)，船舶資料給出各橫艙壁對應(yīng)橫剖面處的靜水許用剪力和彎矩、波浪許用剪力和彎矩；也可將船長分成20站，再給出上述對應(yīng)值23總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施

9、二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施2.船舶實(shí)際裝載狀態(tài)時的剪力和彎矩24總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施(三)船舶縱向強(qiáng)度校核的幾種常見方法1.船中彎矩估算法 (適用中小型船舶) 最大靜水彎矩MS：甲板因腐蝕變薄，強(qiáng)度有所降度Ms=Wdc 10-3-Mw (kNm)Mw=9.81FLBPB(Cb+0.7)10-2 (kNm)225總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施 實(shí)際靜水彎矩MS：MS0，船舶中拱；MS|MS|，船舶縱強(qiáng)度滿足要求；MS|MS|，船舶縱強(qiáng)度不滿足要求26總目錄

10、教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁2.用強(qiáng)度曲線圖校核二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 dm (m)44481216202428323640PiXi(104kNm)有利范圍允許范圍中拱中垂1)結(jié)構(gòu)2)使用不包括空船重量有利中拱 由船中彎矩估算法演變而成27總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施3.用載荷對船中彎矩允許范圍數(shù)據(jù)表進(jìn)行校核型吃水dm(m)排水量(t)載荷對船中彎矩值PiXi (kNm)2.62537120777203.00633346698225921

11、03.507484777527569755189034.00865410954018876293367774.509821141386112061896553371044855.0011014174591215381409872884364362286645.5012207208213018743581323506772654564882中拱狀態(tài)中垂?fàn)顟B(tài)允許范圍有利范圍有利范圍允許范圍28總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施型吃水dm(m)排水量(t)載荷對船中彎矩值PiXi (kNm)5.50122072082130187435813

12、235067726545648826.001342124134722205700165484811039968962246.5014607273700625292341978382142753012197587.0015855309363928858672335015178416315763917.5017089344793732401652689313213846119306898.0018334380607035982983047446249659422888228.5019617417762439698523419000286814826603769.002088145414284333

13、6563782804323195230241809.192136746945924486820393596833851163177344中拱狀態(tài)中垂?fàn)顟B(tài)允許范圍有利范圍有利范圍允許范圍接上表29總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁 拱垂判斷：二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施4.用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值校驗(yàn) 拱垂值：中垂?fàn)顟B(tài)中拱狀態(tài)30總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施 經(jīng)驗(yàn)數(shù)值校驗(yàn)危險范圍 不許開航有利范圍 可以開航正常范圍 可以開航極限范圍好天氣允許開航31總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施

14、二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施5.站面強(qiáng)度校核表法 對不同剖面的剪力和彎矩校核的必要性：由于船體縱向結(jié)構(gòu)非對稱性和縱向載荷的非均勻性，僅以上方法校核船中剖面彎矩顯然不夠準(zhǔn)確和全面，尤其是對于大型船舶。32總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施1)許用剪力和許用彎矩 大型船舶一般將海上航行狀態(tài)(At sea)和在港停泊狀態(tài)(In harbour)分開校核； 小型船舶僅給出最大剪力許用值和最大彎矩許用值。 上述值可由船舶裝載手冊或強(qiáng)度計算書中查取33總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施

15、34總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施2)艙壁站面處的實(shí)際剪力和彎矩的計算計算各站面處的重力Wi i和重力距Mi i 應(yīng)自船尾起向首計至該站面的重量和重量力矩總和，重力可由空船、貨物、油水和常數(shù)4部分構(gòu)成35總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施計算各剖面處的浮力Bi i和浮力距MBi i 是自船尾計至相應(yīng)站面的浮力或浮力距的累加 其值可從船舶資料“浮力或浮力距數(shù)值表”中以平均吃水和吃水差為引數(shù)查取36總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)

16、度校核及保證措施計算各站面處的剪力 SFi=WiBi計算各站面處的彎矩 當(dāng)采用船尾坐標(biāo)系計算重力距時：BMi=MiMbi 當(dāng)采用船中坐標(biāo)系計算重力距時，BMi=MiWiliMbi37總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施3)各站面上的剪力和彎矩實(shí)際值與許用值比較 當(dāng)各站面上的實(shí)際剪力和彎矩均小于許用值時，說明該裝載狀態(tài)下的總縱強(qiáng)度滿足要求。38總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施6.利用主機(jī)氣缸曲拐開檔差值檢驗(yàn)拱垂變形 船舶拱垂變形，會影響主機(jī)氣缸開檔差開檔差值0.01%活塞沖程

17、有利范圍開檔差值0.01%0.02%活塞沖程允許范圍開檔差值0.02%活塞沖程危險范圍39總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施(三)船體布置對縱向強(qiáng)度的影響及改善方法1.各船型彎矩特性曲線(以雜貨船為例) 各機(jī)型、不同吃水時，靜水彎矩均處于中拱狀態(tài)40總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁中拱中垂二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施 雜貨船船型與彎矩特性曲線(104Nm)dm(m)12345678910012345678910 1112彎矩尾機(jī)船中后機(jī)船中機(jī)船41總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核

18、及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施 結(jié)論中機(jī)船空載，中拱彎矩較小滿載，中拱彎矩較大(特別注意)中后機(jī)船空載至滿載，中拱彎矩變化不大空載時中拱彎矩比滿載時大尾機(jī)船空載，中拱彎矩較大(特別注意)滿載，中拱彎矩較小42總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施二、船舶縱向強(qiáng)度校核及保證措施2.不同機(jī)艙位置的船舶，營運(yùn)中改善縱向彎矩的方法 考慮要素：貨物縱向分配、油水裝載順序、油水使用順序43總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施(一)船舶局部強(qiáng)度校核1.用船舶資料確定甲板的允許負(fù)荷量Pd 所需船舶資料：局部強(qiáng)度計算書

19、(或艙容圖) 實(shí)際負(fù)荷量Pa允許負(fù)荷量Pd44總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施2.允許負(fù)荷量的表示方法1)均布載荷 (kPa)2)集中載荷 (kN)3)車輛載荷 (kN)4)集裝箱載荷 (kN)45總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施3.用經(jīng)驗(yàn)公式求甲板允許負(fù)荷量Pd1)上甲板c：設(shè)計時的貨物裝載率Hc：貨堆高度，重結(jié)構(gòu)船取1.5m輕結(jié)構(gòu)船取1.2m：船舶設(shè)計時采用的艙容系數(shù)當(dāng)無c 、資料時，Pd不超過1.5t/m246總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施2)中間甲板和底艙c：設(shè)計時的貨物裝載率Hd：甲板間艙平均高度或底艙高度無c具體資料時，可取c=0.72t/m3對于底艙，可取1.0t/m347總目錄教學(xué)目錄退出后退上一頁下一頁三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施三、船舶局部強(qiáng)度校核及保證措施4.實(shí)際負(fù)荷量Pa的計算P