船舶货物运输-教学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,海上货物运输,海运学院航海教研室,海上货物运输 海运学院航海教研室,1,船舶强度（Strength of ship）,强度定义及分类,总纵强度,局部强度,扭转强度,船舶强度（Strength of ship）强度定义及,2,一、强度定义和分类,1、强度定义,船体结构抵御内外力作用的能力。,船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。,2、强度分类,强度,总强度,局部强度,纵强度,横强度,扭转强度,一、强度定义和分类1、强度定义强度总强度局部强度纵强度,3,二、总纵强度(Longitudinal strength),（一）定义,船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯曲或变形的能力。,（二）船体纵向弯曲或变形的原因,船舶所受重力和浮力沿船长方向分布不一致造成。,二、总纵强度(Longitudinal strength),4,船舶货物运输-教学课件,5,重量曲线,（Weight curve）,负荷曲线（Load curve）,浮力曲线（Buoyancy curve）,（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线,重量曲线（Weight curve）负荷曲线（Load cu,6,弯矩曲线（Bending moment curve）,剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重积分曲线。,剪力曲线（Shear curve）,负荷曲线的积分曲线。,弯矩曲线（Bending moment curve）剪力曲线,7,船舶货物运输-教学课件,8,结论,剪力最大值约位于距首尾L/4处；,弯矩最大值约位于船中处，且向,首尾逐渐减小。,结论,9,（四）船体剪切变形,单位长度的船体，其前后两端受到大小相等、方向相反的切力作用，则该段船体将出现剪切变形。,剪切应力最大值出现在相应板材与横剖面水平中心线的交点处。,（四）船体剪切变形,10,（五）船体拱垂变形,单位长度的船体，前后两端受到大小相等，方向相反的弯矩作用，则该段船体将发生弯曲变形。,弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板。,（五）船体拱垂变形,11,1、中拱（Hogging）,船体受正弯矩作用，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，船底受压，发生中部上拱的变形。,2、中垂（Sagging）,船体受负弯矩作用，中部的浮力小于,重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲,板受压，船底受拉，发生中部下垂的变形。,1、中拱（Hogging,12,3、影响船舶拱垂变形的因素,船体有效构件的尺寸、材料及分布,载荷配置,船舶与波浪的相对位置关系,（1）船舶中拱，处于波浪中，波长约等,于船长，波峰位于船中，船体中拱加剧。,（2）船舶中垂，处于波浪中，波长约等,于船长，波谷位于船中，船体中垂加剧。,3、影响船舶拱垂变形的因素,13,船舶货物运输-教学课件,14,（六）剖面模数,w,x,总纵弯曲应力为,M计算剖面的总纵弯矩,I计算剖面对中和的惯性矩,Z所求应力点至水平中和轴的垂直距离,（六）剖面模数wx总纵弯曲应力为,15,面积惯矩,I,x,W=I/Z称为船体剖面模数，它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特性，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志,面积惯矩Ix,16,中和轴,剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形心并与剖面的基线平行.在中和轴上剖面的材料无拉伸变形,也无压缩变形,材料处于中性状态。对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体剖面的中心。,中和轴,17,甲板剖面模数,w,d,和舱底板剖面模数,w,b,弯曲应力,甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb弯曲应力,18,（2）经验法,根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖,面模数每年平均扣除腐蚀量约为,0.40.6,。,扣除原则：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,。,甲板剖面模数的腐蚀修正,（1）近似公式计算法,（2）经验法甲板剖面模数的腐蚀修正,19,（3）腐蚀极限,船长大于或等于60m的远洋干散货船，,船长大于或等于90m的远洋液体货船，在,船中40L区间强力甲板的剖面模数应满,足：,（3）腐蚀极限,20,1、经验法（舱容比配货法）,舱别,NO.1,NO.2,NO.3,NO.4,NO.5,Total,货舱容积,3075,4119,4210,5719,3967,21090,舱容比,14.58,19.53,19.96,27.12,18.81,100,P,i,1955,2619,2676,3636,2522,13408,调整值,196,262,268,364,252,上下限,范围,2151,1759,2881,2357,2944,2408,4000,3272,2774,2270,（六）船舶总纵强度的校核方法,1、经验法（舱容比配货法）舱别NO.1NO.2NO.3,21,2、静水弯矩及静水切力法,L,BP,90m,的船舶，通常只校核计算船中剖面上的静水弯矩。,90mL,BP,150m,的船舶，通常需要校核船中剖面上的静水弯矩和波浪弯矩。,2、静水弯矩及静水切力法 90m150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和弯矩。,船中剖面静水许用弯矩M,S,的计算,LBP150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和弯矩。船中剖,23,影响M,S,因素：营运时间长短、L,BP,、B、夏季满载时的方形系数C,b,(不得小于0.6)、剖面模数W,d,。,船中剖面实际静水弯矩M,S,的计算,影响因素：装载排水量,、船舶类型、L,BP,、计算状态时的方形系数C,b,。,影响MS因素：营运时间长短、LBP、B、夏季满载时的方形系,24,船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式,（1）计算各剖面的重力和重力矩,（2）计算各剖面的浮力和浮力矩,（3）计算各剖面的实际剪力,（4）计算各剖面的实际弯矩,船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式,25,3、百分比校核法,目前的装载计算机对船舶总纵强度的校,核多采用主要剖面的实际剪力和弯矩与该,剖面的许用剪力和弯矩的比值是否超过100来确定纵强度是否满足要求。,一般分港内和海上两种状态校核。,3、百分比校核法,26,4、强度曲线图法,（1）适用条件,船长小于90m或者装载均匀，不需要校核静水切力时，可以使用该法。,（2）曲线图的构成,纵坐标：载荷对船中力矩的绝对值之和。,横坐标：平均型吃水。,4、强度曲线图法,27,点划线,虚线,实线,点划线和虚线之间：有利范围,虚线和实线之间：允许范围,实线之外：危险范围,点划线左上方：中拱范围,点划线右下方：中垂范围,点划线,28,5、船舶吃水校核法,（1）利用吃水判定船舶的拱垂,d,M,d,M,：中垂变形,d,M,d,M,：中拱变形,d,M,d,M,：无拱垂变形,（2）利用吃水判定拱垂的变形大小,5、船舶吃水校核法,29,（3）利用拱垂差的大小校核总纵强度,（3）利用拱垂差的大小校核总纵强度,30,注意,船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开航；,船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开航；,船舶处于危险拱垂范围，不能开航。,31,6、百分制校核法,（1）将最大静水许用弯矩作为100；,（2）将船舶各项重量以舱为单位除100，,然后分别乘预先确定的分数系数得,到分数值；,（3）将各计算分数值相加得到分数值和；,（4）若该分数值和不超过100，则说明船,舶 的总纵强度符合要求。,6、百分制校核法,32,1、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线,中机船,中后机船,尾机船,d,弯矩,0,中拱,中垂,（七）船舶布置对纵向受力影响,及改善措施,1、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线中机船中后机船尾机船,33,2、拱垂大小比较,满载状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,空载状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,中后机船空载状态与满载状态的弯矩比较,2、拱垂大小比较,34,3、改善措施,（1）中机船满载状态,货物配置：按舱容比分配货物，在舱容允许的条件下，中区货舱应按装货重量的上限值装，首尾货舱按下限值装；中途港货物不应过分集中于中区货舱。,油水分配及使用：油水应自中区向首尾装载；使用时应自首尾向中区。,正确使用位于中区的深舱和冷藏舱：不应空舱。,3、改善措,35,（2）尾机船压载状态,压载安排：尽量使用接近中区的压载舱，可以使用但切忌单独使用首尾部压载舱。,油水分配及使用：同中机船满载状态。,正确使用位于中区的深舱：应作为压载舱使用。,（3）中后机船压载状态,同尾机船压载状态,（2）尾机船压载状态,36,三、局部强度（Local strength）,（一）定义,船舶结构抵抗船体局部发生变形或破坏的能力。,船舶局部结构抵抗内外力作用的能力。,（二）主要计算（校核）部位,舱口盖、上甲板、中间甲板、底舱底板、平台。,三、局部强度（Local strength）（一）定义,37,（三）允许负荷量的表示方法,均布载荷P,d,：单位面积允许承受的最大重,量（kPa）。,集中载荷P：某一较小特定面积上允许承,受的最大重量（kN）。,车辆载荷P,v,：载车部位允许承受的以特定,车轮数目为前提的车辆及所,载货物的总重量（kN）。,堆积负荷P,c,：载箱部位上作用在箱底座处,的集装箱总重量（kN）。,（三）允许负荷量的表示方法,38,（四）局部强度的校核方法,甲板实际负荷量,甲板允许负荷量,（四）局部强度的校核方法甲板实际负荷量 甲板允许负荷量,39,（五）允许负荷量的确定,1、查取局部强度计算书,部位,载荷,上甲板,中间甲板,内底板,上甲板,舱口盖,二层甲板舱口盖,均布载荷,（kPa）,17.16,24.7231.1,73.57,17.26,第一货舱 9.24,其他货舱 34.34,车辆载荷,（kN）,98.1kN/4个前轮,68.7kN/2个前轮,98.1kN/4个前轮,98.1kN/2个前轮,集中载荷和集装箱载荷的允许负荷量同理可查得。,（五）允许负荷量的确定,40,中间甲板和内底板,2、经验公式计算法（均布载荷P,d,）,上甲板,中间甲板和内底板2、经验公式计算法（均布载荷Pd）上甲板,41,（2）集中载荷：（Concentrated load）,（六）实际负荷量的计算,（1）均布载荷（Even distributed load）,（3）集装箱载荷：（Container load）,（2）集中载荷：（Concentrated load）（六）,42,（八）保证局部强度不受损伤的措施,按船舶腐蚀程度确定允许负荷量；,舱内货物重量分布应均匀；,装载重大件货物时应加衬垫；,自动舱盖上不能装货或只能装轻货；,固体散货应合理平舱；,装载重货时应限制其落底速度。,（七）最小衬垫面积S,min,的确定,（八）保证局部强度不受损伤的措施（七）最小衬垫面积Smin的,43,四、扭转强度（Torsional strength）,定义,船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的能力。,产生原因,沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线造成的。,具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。如,集装箱船舶、木材船,等。,四、扭转强度（Torsional strength）定义,44,