船舶貨物運輸-教學(xué)課件

1、海上貨物運輸 海運學(xué)院航海教研室 海上貨物運輸 海運學(xué)院航海教研室 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 船舶強度（Strength of ship）強度定義及一、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)強度一、強度定義和分類1、強度定義強度總強度局部強度縱強度二、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

2、。二、總縱強度(Longitudinal strength)船舶貨物運輸-教學(xué)課件重量曲線（Weight curve）負(fù)荷曲線（Load curve）浮力曲線（Buoyancy curve）（三）負(fù)荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線重量曲線（Weight curve）負(fù)荷曲線（Load cu彎矩曲線（Bending moment curve） 剪力曲線的積分曲線；負(fù)荷曲線的雙重積分曲線。剪力曲線（Shear curve） 負(fù)荷曲線的積分曲線。彎矩曲線（Bending moment curve）剪力曲線船舶貨物運輸-教學(xué)課件 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

3、減小。 結(jié)論 （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)在相應(yīng)板材與橫剖面水平中心線的交點處。 （四）船體剪切變形 （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)力的最大值出現(xiàn)在龍骨板或上甲板。 （五）船體拱垂變形 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(fù)彎矩作用，中部的浮力小于重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲板

4、受壓，船底受拉，發(fā)生中部下垂的變形。 1、中拱（Hogging 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。 3、影響船舶拱垂變形的因素船舶貨物運輸-教學(xué)課件（六）剖面模數(shù)wx總縱彎曲應(yīng)力為M計算剖面的總縱彎矩I計算剖面對中和的慣性矩Z所求應(yīng)力點至水平中和軸的垂直距離（六）剖面模數(shù)wx總縱彎曲應(yīng)力為面積慣矩IxW=I/Z稱為船體剖面模數(shù)，它是表征船體結(jié)構(gòu)抵抗彎曲變形能力的一種幾何特性，也是衡量船體總縱強度

5、的一個重要標(biāo)志面積慣矩Ix中和軸 剖面中和軸是指船體梁在彎曲過程中各個剖面轉(zhuǎn)動的軸線,該軸通過該剖面的形心并與剖面的基線平行.在中和軸上剖面的材料無拉伸變形,也無壓縮變形,材料處于中性狀態(tài)。對于空心變斷面梁的船體，中和軸位于船體剖面的中心。中和軸甲板剖面模數(shù)wd和艙底板剖面模數(shù)wb彎曲應(yīng)力甲板剖面模數(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(rèn)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 （2）經(jīng)驗法甲板剖面模數(shù)的腐蝕修正（3）腐蝕極限 船

6、長大于或等于60m的遠(yuǎn)洋干散貨船，船長大于或等于90m的遠(yuǎn)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：（3）腐蝕極限 1、經(jīng)驗法（艙容比配貨法）艙別NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5Total貨艙容積3075411942105719396721090艙容比14.5819.5319.9627.1218.81100Pi1955261926763636252213408調(diào)整值196262268364252上下限范圍2151175928812357294424084000327227742270（六）船舶總縱強度的校核方法 1、經(jīng)驗法（艙容比配貨法）艙別NO.1NO.2NO.32、靜水

7、彎矩及靜水切力法LBP90m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。2、靜水彎矩及靜水切力法 90m150m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LBP150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和彎矩。船中剖 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。 影響MS因素：營運時間長短、LBP、B、夏季滿載時的方形系船舶各剖面實際剪力和彎矩

8、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船舶各剖面實際剪力和彎矩的計算公式 3、百分比校核法 目前的裝載計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。 3、百分比校核法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(biāo)：載荷對船中力矩的絕對值之和。橫坐標(biāo)：平均型吃水。4、強度曲線圖法點劃線虛線實線點劃線和虛線之間：有利范圍虛線和實

9、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：中垂范圍點劃線 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（2）利用吃水判定拱垂的變形大小 5、船舶吃水校核法（3）利用拱垂差的大小校核總縱強度（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?jǐn)?shù)系數(shù)得 到分?jǐn)?shù)值；（3）將各計算分?jǐn)?shù)值相加得到

10、分?jǐn)?shù)值和；（4）若該分?jǐn)?shù)值和不超過100，則說明船 舶 的總縱強度符合要求。 6、百分制校核法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 2、拱垂大小比較滿載狀態(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 中后機船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較 2、拱垂大小比較 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

11、：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。 3、改善措（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：同中機船滿載狀態(tài)。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)（2）尾機船壓載狀態(tài)三、 局部強度（Local strength）（一）定義船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體局部發(fā)生變形或破壞的能力。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 艙口蓋、上甲板、中間甲板、底艙底板、平臺。三、 局部強度（Local strength）（一）定義（三）允許負(fù)

12、荷量的表示方法均布載荷Pd：單位面積允許承受的最大重 量（kPa）。集中載荷P：某一較小特定面積上允許承 受的最大重量（kN）。車輛載荷Pv ：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(fù)荷Pc ：載箱部位上作用在箱底座處 的集裝箱總重量（kN）。（三）允許負(fù)荷量的表示方法（四）局部強度的校核方法甲板實際負(fù)荷量 甲板允許負(fù)荷量 （四）局部強度的校核方法甲板實際負(fù)荷量 甲板允許負(fù)荷量 （五）允許負(fù)荷量的確定 1、查取局部強度計算書 部位 載荷 上甲板中間甲板內(nèi)底板上甲板艙口蓋二層甲板艙口蓋均布載荷（kPa）17.1624.7231.173.5717.26第一

13、貨艙 9.24其他貨艙 34.34車輛載荷（kN）98.1kN/4個前輪68.7kN/2個前輪98.1kN/4個前輪98.1kN/2個前輪集中載荷和集裝箱載荷的允許負(fù)荷量同理可查得。 （五）允許負(fù)荷量的確定 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(fù)荷量的計算（1）均布載荷（Even distributed load）（3）集裝箱載荷：（Container load）（2）集中載荷：（Concentrated load）（六）（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(fù)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