船舶貨運-保證滿足船舶的強度條件

海上貨物運輸

第五章

保證滿足船舶的強度條件§4保證滿足船舶的強度條件本章要求了解船舶強度概念；掌握船舶總縱強度和局部強度的表示和校核方法；了解保證總縱強度和局部強度的方法和措施。學時：4學時§4保證滿足船舶的強度條件重點船舶總縱強度的表示和校核方法；船舶局部強度的表示和校核方法；保證船舶總縱強度和局部強度的措施。難點船舶總縱強度的表示和校核方法；船舶局部強度的表示和校核方法。第四章、保證滿足船舶的強度條件船體強度（Strengthofship）船體結構在規(guī)定外力作用下具有抵抗發(fā)生過大變形和破壞的能力。船體強度的分類按照外力的分布和船體結構變形范圍的不同:總強度：整個船體結構抵抗縱向彎曲、剪力和扭轉的能力按照外力的分布和相應船體變形的方向：總縱強度（縱向強度、扭轉強度）、橫向強度局部強度

船舶營運應考慮的強度一般船舶：主要考慮縱向強度和局部強度大開口船舶（如集裝箱船）：考慮總縱強度（縱向強度、抗扭強度）和局部強度§4-1保證滿足船舶的縱向強度條件一、船體縱向強度條件概述縱向強度(Longitudinalstrengthofship)船體結構所具有的抵御因重力和浮力沿縱向分布不一致而造成的極度變形或損壞的能力；或：船體結構在縱向上具有抵抗(因重力和浮力沿縱向分布不一致所形成的)剪力和彎矩的能力一、船體縱向強度條件概述

1．船體受力及其分布：如圖4-1

1．船體受力及其分布1）重力沿縱向的分布：重力分布密度函數(shù)P（x），→重力分布密度曲線2）浮力沿縱向的分布：浮力分布密度函數(shù)b（x），→浮力分布密度曲線3）垂向合外力沿縱向的分布：負荷：單位船長上重力與浮力的差值。重力大于浮力，f（x）為（+）；浮力大于重力，f（x）為（-）。2．橫剖面上的切力和彎矩2．橫剖面上的切力和彎矩1）切力：Shearforce。通過船體剖面上的連接構件傳遞的內力。數(shù)值上等于船體某橫剖面一側負荷的代數(shù)和一、船體縱向強度條件概述切力及其分布曲線：如圖4-22．橫剖面上的切力和彎矩切力分布函數(shù)F（x），→切力分布曲線船尾一側重力大于浮力，F(xiàn)（x）為（+）；船尾一側浮力大于重力，F(xiàn)（x）為（-）。切力絕對值的最大值一般出現(xiàn)在距船舶首尾1/4船長處。2．橫剖面上的切力和彎矩2）彎矩：Bendingmoment。通過船體剖面上的連接構件傳遞的內部力矩；彎矩分布函數(shù)M（x），→彎矩分布曲線；彎矩等于船體剖面一側重力矩與浮力矩的差值；重力對剖面所取的力矩大于浮力對剖面所取的力矩，M（x）為（+）；反之M（x）為（-）；彎矩絕對值的最大值一般出現(xiàn)在船中處。

彎矩及其分布曲線：如圖4–2所示一、船體縱向強度條件概述3．波浪切力與波浪彎矩波浪切力（Fw）：船舶在波浪中剖面所受的切力與同樣裝載狀態(tài)下在靜水中的切力的差值。波浪彎矩（Mw）：船舶在波浪中剖面所受的彎矩與同樣裝載狀態(tài)下在靜水中的彎矩的差值。Fw

及Mw的計算方法見有關規(guī)范。一、船體縱向強度條件概述4．剪切變形與彎曲變形：如圖4–3所示1）剪切變形：船體受到切力作用使其構件產生垂向位移的變形；剪切應力：船體構件單位橫剖面面積上所受到的切力；某一橫剖面上剪切應力的最大值出現(xiàn)在中和平面處；在切力作用下，舷側板最易受損。1）剪切變形4．剪切變形與彎曲變形2）彎曲變形：船體受到彎矩作用使其縱向構件產生的彎曲變形。彎曲應力：船體在彎矩作用下構件單位橫剖面面積上所受到的作用力。某一橫剖面上彎曲應力的最大值出現(xiàn)在龍骨板或上甲板。

4．剪切變形與彎曲變形3)拱垂變形：船體發(fā)生的總縱彎曲變形。中拱變形：Hogging當船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力時的船體彎曲變形。此時甲板受拉，船底受壓。當波峰在船中時，中拱變形最大。4．剪切變形與彎曲變形中垂變形：Sagging當船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力時的船體彎曲變形。此時甲板受壓，船底受拉。當波谷在船中時，中垂變形最大。2）彎曲變形一、船體縱向強度條件概述5．改善船體強度的策略1）船舶設計建造方面：合理選擇結構材料、尺寸和布局縱向強度：船中強度大局部強度：2）貨物積載方面：保證貨物及其它載重沿縱向分布的合理性減小船體各部位的負荷，有利于減小剪力和彎矩第一節(jié)、保證滿足船舶的縱向強度條件二、船體縱向強度條件的校核方法：1．許用切力和許用彎矩：船體的總縱強度在我國按照《鋼質海船入級規(guī)范》的規(guī)定進行校核。二、船體縱向強度條件的校核方法許用切力：在靜水中Qa=f(LBP,B,Cb等)許用彎矩：在靜水中Ma=f(LBP,B,Cb等)許用切力和許用彎矩表，船舶資料二、船體縱向強度條件的校核方法2．計算并校核各橫剖面的靜水切力和靜水彎矩：靜水切力的校核步驟1）計算Qa2）計算船舶的實際靜水切力Qs,3)比較：應滿足Qs≤Qa二、船體縱向強度條件的校核方法靜水彎矩的校核步驟1）計算Ma2）計算船舶的實際靜水彎矩Ms=f(LBP,Δ,Cb等)3)比較：應滿足Ms≤Ma

二、船體縱向強度條件的校核方法3．強度曲線圖和載荷對船中彎矩許用范圍圖表1）強度曲線圖簡介：使用條件：一般干貨船，L＜90m或者均勻裝載，可不校核靜水切力時強度曲線圖縱坐標∑︱PiXi︱：總載重量的各個組成部分對船中所取的力矩的絕對值之和。橫坐標：平均型吃水。點劃線：

船中靜水彎矩等于0；虛線：

對應于船中靜水彎矩等于空船狀態(tài)時靜水彎矩；實線：

對應于船中靜水彎矩等于船中許用靜水彎矩強度曲線圖2)強度曲線圖的使用步驟（1）在dm處作垂直于橫坐標的垂直線（2）計算∑︱PiXi︱，作垂直于縱坐標的水平線（3）上述垂直線與水平線相交于一點。據(jù)此判斷船體變形的方向和范圍。二、船體縱向強度條件的校核方法3）載荷對船中彎矩許用范圍表及其使用二、船體縱向強度條件的校核方法4．用經(jīng)驗方法控制船體的總縱變形：方法：按照各貨艙容積的大小成正比地分配各貨艙的貨物的重量。各貨艙裝貨重量的計算公式：（t）調整值約為該艙分配量的10%，即10Pi%；

保證總縱強度同時兼顧了吃水差；不是使船舶受力最小的最佳方案。4．用經(jīng)驗方法控制船體的總縱變形在安排貨物重量沿船舶縱向分布時，還應考慮的因素：（1）貨物裝卸過程中（2）中途港裝卸貨物后（3）油水分布及使用

二、船體縱向強度條件的校核方法5．船舶總縱彎曲變形的判斷1）根據(jù)實船吃水判斷拱垂值：δ=|dж-dm|(m)δ的范圍船舶強度狀況結果δ＜Lbp/1200有利范圍可以開航δ=Lbp/1200～Lbp/800正常范圍可以開航δ=Lbp/800～Lbp/600極限范圍只允許在好天氣時開航δ＞Lbp/600危險值不能開航5．船舶總縱彎曲變形的判斷2）根據(jù)開檔差判斷開檔差=開檔值/汽缸沖程開檔差范圍船舶強度狀況開檔差＜1/10000有利范圍開檔差=1/10000～2/10000正常范圍開檔差＞2/10000危險范圍第一節(jié)、保證滿足船舶的縱向強度條件三、船舶總體布置對總縱彎曲變形的影響：1．中機船特點：重載：中拱變形較大壓載：輕微中拱或中垂措施：貨物：中區(qū)多裝，中途少卸油水：裝時先中部，后首尾；用時相反深艙：盡量不空三、船舶總體布置對總縱彎曲變形的影響2．尾機船特點：重載：大型船有中垂；普通船有輕微中拱或中垂壓載：中拱變形較大措施：壓載：中區(qū)為主，不單獨使用首尾油水：裝時先中部，后首尾；用時相反深艙：中部壓載三、船舶總體布置對總縱彎曲變形的影響3．中尾機船特點：介于以上兩者之間措施：滿載同中機船，空載同尾機船近年真題（44期）引起船舶縱向變形的主要原因是：

A、船體縱向構件的剛度不足

B、船體縱向構件的強度不足

C、船舶所受重力和浮力不相等

D、船體沿長度方向重力和浮力分布不均衡船舶各剖面許用彎矩和許用剪力通常分為_____。A、在港狀態(tài)和在航狀態(tài)B、在港狀態(tài)和錨泊狀態(tài)C、錨泊狀態(tài)和在航狀態(tài)D、臨界狀態(tài)和實際狀態(tài)近年真題（44期）根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值法，若船舶的拱垂值：Lbp800≤δ＜Lbp/600，則船舶的拱垂變形處于：

A、正常范圍

B、極限范圍

C、危險范圍

D、有利范圍按艙容比例分配各艙貨重，可以保證船舶的_____。

A、縱向強度受損，且可能產生中垂或中拱

B、縱向強度受損，且不可能產生中垂或中拱

C、縱向強度不受損，且不可能產生中垂或中拱

D、縱向強度不受損，但仍可能產生中垂或中拱近年真題（44期）貨物裝卸時均衡作業(yè)的目的是：Ⅰ保證船舶局部強度；

Ⅱ保持船舶適度的浮態(tài)；

Ⅲ保證船舶總縱強度不受損

A、Ⅰ

B、Ⅱ

C、Ⅲ

D、Ⅱ、Ⅲ近年真題（45期）

24.船體各段長度上載重橫向不對稱，可能產生：A.

橫傾角

B.

扭轉力矩

C.

橫向彎曲變形

D.

A和B25.

在船舶彎矩曲線上，一般而言，彎矩最大點對應的剪力：A.

大

B.

小

C.

等于零

D.

不能確定近年真題（45期）26.

船舶中垂的特征是：A.

船中部上拱，上甲板受壓，船底受拉B.

船中部上拱，上甲板受拉，船底受壓C.

船中部下垂，上甲板受壓，船底受拉D.

船中部下垂，上甲板受拉，船底受壓近年真題（45期）27.

某輪船長Lbp=140m,實測船舶首尾吃水分別為8.54m、9.28m,船中兩舷吃水分別為8.44m、8.68m，則船舶：A.

中垂，縱強度滿足要求B.

中拱，縱強度滿足要求C.

中垂，縱強度不滿足要求D.

中拱，縱強度不滿足要求近年真題（45期）28.

按船舶艙容比向各艙分配貨物：A.

船舶不發(fā)生拱垂變形B.

船舶所受的靜水彎矩為零C.

船舶仍會產生拱垂變形D.

船舶不產生吃水差近年真題（47期）24按照______，將船舶強度分為橫強度、扭轉強度和縱強度。A.船舶所受外力分布的走向和船體結構變形方向的不同

B.船舶所受外力分布的走向和船體結構變形范圍的不同

C.船舶所受外力的分布和船體結構變形范圍的不同

D.以上都不對近年真題（47期）25船首尾端處的總縱彎曲力矩______，剪

______。

A.較小，較小

B.較大，較大

C.較小，較大D.較大，較小

26當船舶首尾平均吃水大于船兩舷平均吃水時，船舶______。

A.拱變形

B.垂變形

C.首傾

D.尾傾近年真題（47期）27根據(jù)經(jīng)驗，如果船舶滿載時的拱或垂值為Lbp/800≤δ＜Lbp/600，則

______。

A.只能在預計航線天氣較好時開航

B.在任何天氣情況下都可以開航

C.在任何天氣情況下都不可以開航

D.船舶處于正常拱或垂狀態(tài)

近年真題（47期）28船舶尾傾過大且中垂，則采用______方法予以調整。

A.中部貨載移至前部

B.尾部減載

C.尾部貨載移至中部

D.A和B均可

29中途港貨物數(shù)量較多時，為保證船舶的縱向強度應______。按06大綱整理

A.盡可能集中裝載

B.盡可能分散裝載

C.在垂向上盡可能適當?shù)胤盅b于幾個艙室

D.在縱向適當?shù)胤盅b于幾個貨艙第四章、保證滿足船舶的強度條件§4-2保證滿足船舶的局部強度條件一、船舶局部強度條件的概念局部強度(localstrength)：船體結構具有抵抗在局部外力作用下產生的局部極度變形或損壞的能力。配載時重點考慮船體局部強度的位置：甲板、平臺、艙底、艙口蓋等載貨部位。船舶必須滿足局部強度條件。

第二節(jié)、保證滿足船舶的局部強度條件二、局部強度的表示方法：船體局部的允許負荷量可在船舶有關資料中查取。1．均布載荷：kPa2．集中載荷：kN3．車輛負荷：按車輪數(shù)確定允許載荷4．堆積負荷：集裝箱堆積負荷第二節(jié)、保證滿足船舶的局部強度條件三、允許符合的確定1、查資料2、用經(jīng)驗方法確定各載貨部位的允許負荷：1）上甲板：允許負荷：(kPa)Hc—甲板貨堆高，重結構取1.5m,輕結構取1.2m?；騊d=14.72kPa

三、用經(jīng)驗方法確定各載貨部位的允許負荷2）中間甲板和底艙：允許負荷：

(kPa)Hd—艙高。無設計值時，取rc=0.72t/m3,或重結構取rc=1.2t/m3，或四、實際負荷的計算1、集中載荷每骨材上所承受的重量均布載荷§4-2保證滿足船舶的局部強度條件五、船舶局部強度條件的校核：1．普通貨船局部強度條件的校核步驟：1）計算實際值：Pd′2）計算允許值：Pd3)比較：Pd′≤Pd4）不滿足要求時的措施：減小Pd′或增加A。四、船舶局部強度條件的校核2．集裝箱船局部強度條件的校核步驟：1）計算實際值：Pc=∑Pi2）查取允許值：Ps3)比較：Pc≤Ps四、船舶局部強度條件的校核3．保證滿足船舶局部強度條件的措施1）考慮船齡2）加橫跨骨材的襯墊3）艙蓋上不裝重貨4）注意局部強度的校核四、船舶局部強度條件的校核例題：某輪No.2貨艙二層艙擬裝鋼板（SF=0.45m3/t）,堆高2m，底艙先裝一層鋼管（SF=1.6m3/t）,堆高4m，再裝一層箱貨（SF=0.9m3/t）,堆高2.5m。已知二層艙高3.5m，底艙艙高8m。試校核該艙的局部強度。

例題解：底艙的許用負荷：Pd1=0.72×Hd1=0.72×8=5.76m3/t=7.06×Hd1=7.06×8=56.51kPa二層艙的許用負荷：Pd2=0.72×Hd2=0.72×3.5=2.52m3/t=7.06×Hd2=7.06×3.5=24.72kPa例題底艙的實際負荷：P1=H11/SF11+H12/SF12=4/1.6+2.5/0.9=5.27m3/t=51.7kPa二層艙的實際負荷：P2=H2/SF2=2/0.45=4.41m3/t=43.56kPa底艙：因為P1＜Pd1，滿足局部強度要求；二層艙：因為P2＞Pd2，不滿足局部強度要求

近年真題（44期）對一般雜貨船來說，_____局部強度較大。

A、上甲板

B、艙口蓋

C、中間甲板

D、底艙底板近年真題（45期）29.

集中載荷條件下的甲板允許負荷量以______

表示。A.

單位面積上的集裝箱重量B.

特定面積上允許承受的最大重量C.

單位面積上允許承受的最大重量D.

每一車輪上的貨物重量第4章檢測題波谷在船中時，船舶的受力情況是：A.甲板受拉，船底受拉B．甲板受拉，船底受壓C．甲板受壓，船底受壓D．甲板受壓，船底受拉第4章檢測題船舶強度曲線圖中，點劃線右側的區(qū)域，表示船舶在______中呈______變形。A．波浪，中拱B．靜水，中拱C．波浪，中垂D．靜水，中垂第4章檢測題已知某船裝載后，首吃水8.5米,尾吃水9.5米,中部吃水8.90米,則該船呈________變形，其值為________厘米。A．中拱，5B．中垂，5C．中拱，10D．中垂，10第4章檢測題尾機型船在空船壓載航行時為減緩縱向變形，在油水安排及使用時，應采取的措施有：A．先裝中部，后裝首尾部，先用首尾部油水B．先裝首尾部，后裝中部，先用首尾部油水C．先裝中部，后裝首尾部，先用中部油水D．先裝首尾部，后裝中部，先用首尾部油水第4章檢測題根據(jù)經(jīng)驗，正常的中拱或中垂數(shù)據(jù)為型長的：A．1/600B．1/800C．1/1000D．1/1200第4章檢測題利用強度曲線進行強度校核時，強度曲線圖的縱坐標表示：A．載荷（不包括空船重量）對船中力矩的絕對值B．載荷（包括空船重量）對船中力矩的絕對值C．船舶所受的靜水彎矩D．船舶所受的波浪彎矩第4章檢測題某輪的Lbp=120m,中部平均吃水dm=9.0m,首尾平均吃水dm=8.0m,則拱垂變形為_________。A.有利范圍內 B.正常范圍內C.極限范圍內 D.危險范圍內第4章檢測題船舶載運積載因素較大的貨物時應主要考慮船體的：A、縱強度B．局部強度C．橫強度D．扭轉強度第4章檢測題某船在實際裝載時由計算靜水彎矩Ms/值為負值，若Ms/的絕對值小于該船允許承受的最大靜水彎矩Ms則說明該船：CA、處于中拱狀態(tài)，強度不受損；B、處于中拱狀態(tài)，強度受損；C、處于中垂狀態(tài)，強度不受損；D、處于中后期狀態(tài)，強度受損第4章檢測題在船舶強度曲線圖中位于點劃線與虛線之間的區(qū)域表示：A、滿足強度要求，應力處于有利范圍B、基本滿足強度要求，應力從處于允許范圍C、達到強度的極限值 D、超過強度要求第4章檢測題與船舶積載有關的局部強度主要是A.