第七章 船舶強度

1、海上貨物運輸海上貨物運輸 第一篇第一篇 第七章第七章 船舶強度船舶強度（Strength of ship）強度定義及分類強度定義及分類總縱強度總縱強度局部強度局部強度扭轉(zhuǎn)強度扭轉(zhuǎn)強度1、強度定義、強度定義l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。l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、強度分類、強度分類強度強度總強度總強度局部強度局部強度縱強度縱強度橫強度橫強度扭轉(zhuǎn)強度扭轉(zhuǎn)強度（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

2、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。重量曲線重量曲線（Weight curve）)( xwwx)( xfAAx xxqxAwxfq )(負荷曲線（負荷曲線（Load curve）浮力曲線（浮力曲線（Buoyancy curve）（三）負荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線（三）負荷曲線、剪力曲線和彎矩曲線彎矩曲線（彎矩曲線（Bending moment curve） 剪力曲線的積分曲線；負荷曲線的雙重剪力曲線的積分曲線；負荷曲線的雙重積分曲線。積分曲線。dxAwdxqxNxxxxx)()( 00 xxxxdxqdxxNxM000)

3、()(剪力曲線（剪力曲線（Shear curve） 負荷曲線的積分曲線。負荷曲線的積分曲線。 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，且向彎矩最大值約位于船中處，且向 首尾逐漸減小。首尾逐漸減小。 （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)載相應(yīng)板材與剪切應(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。橫剖面水平中心線的交點處。 （五）船體拱垂變形（五

4、）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。 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（Sagging） 船體受負彎矩作用，中部的浮力小于船體受負彎矩作用，中

5、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。 3、影響船舶拱垂變形的因素、影響船舶拱垂變形的因素l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l載荷配置載荷配置l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，處于波浪中，波長約等）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。于船長，波

6、谷位于船中，船體中垂加劇。l中和軸中和軸 根據(jù)直梁彎曲理論，中和軸位于梁剖面的面積根據(jù)直梁彎曲理論，中和軸位于梁剖面的面積中心。對于空心變斷面梁的船體，中和軸位于船中心。對于空心變斷面梁的船體，中和軸位于船體剖面的中心。體剖面的中心。zIwxxdFzIFx2（六）剖面模數(shù)（六）剖面模數(shù)wxl面積慣矩面積慣矩Ixl甲板剖面模數(shù)甲板剖面模數(shù)wd和艙底板剖面模數(shù)和艙底板剖面模數(shù)wbdxdZIwbxbZIwbdbdwwZZ （2）經(jīng)驗法）經(jīng)驗法 根據(jù)有關(guān)實測資料，可以近似認(rèn)為甲板剖根據(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面模數(shù)每年平均扣除腐蝕量約為0.40.6。 扣除原則：使用

7、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。 nwwddnl甲板剖面模數(shù)的腐蝕修正甲板剖面模數(shù)的腐蝕修正（1） 近似公式計算法近似公式計算法（3）腐蝕極限）腐蝕極限 船長大于或等于船長大于或等于60m的遠洋干散貨船，的遠洋干散貨船，船長大于或等于船長大于或等于90m的遠洋液體貨船，在的遠洋液體貨船，在船中船中40L區(qū)間強力甲板的剖面模數(shù)應(yīng)滿區(qū)間強力甲板的剖面模數(shù)應(yīng)滿足：足：ddnddnddnwwwwww800840900.類航區(qū)）：類航區(qū)）：沿海航區(qū)（沿海航區(qū)（類航區(qū)）：類航區(qū)）：近海航區(qū)（近海航區(qū)（類航區(qū)）：類航區(qū)）

8、：無限航區(qū)（無限航區(qū)（ 1、經(jīng)驗法（艙容比配貨法）、經(jīng)驗法（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14.5819.5319.9627.1218.81100Pi1955261926763636252213408調(diào)整值調(diào)整值196262268364252上下限上下限范圍范圍2151175928812357294424084000327227742270（六）船舶總縱強度的校核方法（六）船舶總縱強度的校核方法2、靜水彎矩及靜水切力法、

9、靜水彎矩及靜水切力法LBP 90m的船舶，通常只校核計算船中的船舶，通常只校核計算船中剖面上的靜水彎矩。剖面上的靜水彎矩。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.船中剖面靜水許用彎矩船中剖面靜水許用彎矩MS的計算的計算wCdSMwM310 221070819).(.bBPwCBFLM 影響影響MS因素：營運時間長短、因素：營運時間長短、LBP、B、夏、夏季滿載時的方形系數(shù)季滿載時的方形系數(shù)Cb(不得小于不得小于0.6)、剖、剖面模數(shù)面模數(shù)Wd 。船中剖面實際靜水彎

10、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、 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船舶各剖面實際剪力和彎矩的計算公式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）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）計算各剖面的浮力和浮力矩（3）計算各剖面的實際剪力）計算各剖面的實際剪力（4）計算各剖面的實際彎矩）計算各剖面的實際彎矩BiiGiiiiiMWMBMBWSF 3、百分比校核法、百分比校核法 目前的裝載計算機對船舶總縱強度的校目前的裝

11、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。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。一般分港內(nèi)和海上兩種狀態(tài)校核。%100100SSSSNNMM，4、強度曲線圖法、強度曲線圖法（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l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

12、之和。l橫坐標(biāo)：平均型吃水。橫坐標(biāo)：平均型吃水。l點劃線點劃線l虛線虛線l實線實線l點劃線和虛線之間：有利范圍點劃線和虛線之間：有利范圍l虛線和實線之間：允許范圍虛線和實線之間：允許范圍l實線之外：危險范圍實線之外：危險范圍l點劃線左上方：中拱范圍點劃線左上方：中拱范圍l點劃線右下方：中垂范圍點劃線右下方：中垂范圍0SMSLSMMSSMM 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ldM dM：中垂變形：中垂變形ldM dM：中拱變形：中拱變形ldM 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

13、船中 （3）利用拱垂差的大小校核總縱強度）利用拱垂差的大小校核總縱強度1200BPL 正常拱垂值：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： 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：

14、危險拱垂范圍： 6、百分制校核法、百分制校核法（1）將最大靜水許用彎矩作為）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）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)得然后分別乘預(yù)先確定的分?jǐn)?shù)系數(shù)得 到分?jǐn)?shù)值；到分?jǐn)?shù)值；（3）將各計算分?jǐn)?shù)值相加得到分?jǐn)?shù)值和；）將各計算分?jǐn)?shù)值相加得到分?jǐn)?shù)值和；（4）若該分?jǐn)?shù)值和不超過）若該分?jǐn)?shù)值和不超過100，則說明船，則說明船 舶舶 的總縱強度符合要求。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、不同機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

15、措施 2、拱垂大小比較、拱垂大小比較l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船尾機船中后機船中后機船中機船中機船尾機船尾機船中后機船中后機船中機船中機船 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 中后機船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較中后機船空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)的彎矩比較空載狀態(tài)空載狀態(tài)滿載狀態(tài)滿載狀態(tài) 3、改善措施、改善措施（1）中機船滿載狀態(tài)）中機船滿載狀態(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

16、；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?。（2）尾機船壓載狀態(tài)）尾機船壓載狀態(tài)l壓載安排：盡量使用接近中區(qū)的壓載艙，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。l油水分配及使用：同中機船。油水分配及使用：同中機船。l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

17、：應(yīng)作為壓載艙使用。艙使用。（3）中后機船壓載狀態(tài)）中后機船壓載狀態(tài) 同尾機船壓載狀態(tài)同尾機船壓載狀態(tài)（一）定義（一）定義l船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生變形或破壞的能船舶結(jié)構(gòu)抵抗船體發(fā)生變形或破壞的能力。力。l船舶結(jié)構(gòu)抵抗內(nèi)外力作用的能力。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（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。ccvvddPPPPPPPP（三）局部強度的校核方法（三）局部強度的校核方法甲板實際負荷量甲板實際負荷量 甲板允許負荷量甲板允許負荷量 （四）允許負荷量的表示方法（四）允許負荷量的表示方法l均布載荷：

18、單位面積允許承受的最大重均布載荷：單位面積允許承受的最大重 量（量（kPa）。）。l集中載荷：某一較小特定面積上允許承集中載荷：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）。）。l車輛載荷：載車部位允許承受的以特定車輛載荷：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）。）。l堆積負荷：載箱部位上作用在箱底座處堆積負荷：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）。）。 （五）允許負荷量的確定（五）允許負荷量的確定 1、查取局部強度計算書、查取局部強度計算書 部位部位 載荷載荷 上甲板上甲板中

19、間甲板中間甲板內(nèi)底板內(nèi)底板上甲板上甲板艙口蓋艙口蓋二層甲板艙口蓋二層甲板艙口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個前輪個前輪68.7kN/2個前輪個前輪98.1kN/4個前輪個前輪98.1kN/2個前輪個前輪v集中載荷和集裝箱載荷的允許負荷量同理集中載荷和集裝箱載荷的允許負荷量同理可查得?？刹榈?。l中間甲板和內(nèi)底板中間甲板和內(nèi)底板 ).(.5121819819819或FSHHPcccd ddcddHFSHHP819819819.dddHHP067720819.dddHHP7