船舶货运-保证满足船舶的强度条件

海上货物运输

第五章

保证满足船舶的强度条件§4保证满足船舶的强度条件本章要求了解船舶强度概念；掌握船舶总纵强度和局部强度的表示和校核方法；了解保证总纵强度和局部强度的方法和措施。学时：4学时§4保证满足船舶的强度条件重点船舶总纵强度的表示和校核方法；船舶局部强度的表示和校核方法；保证船舶总纵强度和局部强度的措施。难点船舶总纵强度的表示和校核方法；船舶局部强度的表示和校核方法。第四章、保证满足船舶的强度条件船体强度（Strengthofship）船体结构在规定外力作用下具有抵抗发生过大变形和破坏的能力。船体强度的分类按照外力的分布和船体结构变形范围的不同:总强度：整个船体结构抵抗纵向弯曲、剪力和扭转的能力按照外力的分布和相应船体变形的方向：总纵强度（纵向强度、扭转强度）、横向强度局部强度

船舶营运应考虑的强度一般船舶：主要考虑纵向强度和局部强度大开口船舶（如集装箱船）：考虑总纵强度（纵向强度、抗扭强度）和局部强度§4-1保证满足船舶的纵向强度条件一、船体纵向强度条件概述纵向强度(Longitudinalstrengthofship)船体结构所具有的抵御因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成的极度变形或损坏的能力；或：船体结构在纵向上具有抵抗(因重力和浮力沿纵向分布不一致所形成的)剪力和弯矩的能力一、船体纵向强度条件概述

1．船体受力及其分布：如图4-1

1．船体受力及其分布1）重力沿纵向的分布：重力分布密度函数P（x），→重力分布密度曲线2）浮力沿纵向的分布：浮力分布密度函数b（x），→浮力分布密度曲线3）垂向合外力沿纵向的分布：负荷：单位船长上重力与浮力的差值。重力大于浮力，f（x）为（+）；浮力大于重力，f（x）为（-）。2．横剖面上的切力和弯矩2．横剖面上的切力和弯矩1）切力：Shearforce。通过船体剖面上的连接构件传递的内力。数值上等于船体某横剖面一侧负荷的代数和一、船体纵向强度条件概述切力及其分布曲线：如图4-22．横剖面上的切力和弯矩切力分布函数F（x），→切力分布曲线船尾一侧重力大于浮力，F（x）为（+）；船尾一侧浮力大于重力，F（x）为（-）。切力绝对值的最大值一般出现在距船舶首尾1/4船长处。2．横剖面上的切力和弯矩2）弯矩：Bendingmoment。通过船体剖面上的连接构件传递的内部力矩；弯矩分布函数M（x），→弯矩分布曲线；弯矩等于船体剖面一侧重力矩与浮力矩的差值；重力对剖面所取的力矩大于浮力对剖面所取的力矩，M（x）为（+）；反之M（x）为（-）；弯矩绝对值的最大值一般出现在船中处。

弯矩及其分布曲线：如图4–2所示一、船体纵向强度条件概述3．波浪切力与波浪弯矩波浪切力（Fw）：船舶在波浪中剖面所受的切力与同样装载状态下在静水中的切力的差值。波浪弯矩（Mw）：船舶在波浪中剖面所受的弯矩与同样装载状态下在静水中的弯矩的差值。Fw

及Mw的计算方法见有关规范。一、船体纵向强度条件概述4．剪切变形与弯曲变形：如图4–3所示1）剪切变形：船体受到切力作用使其构件产生垂向位移的变形；剪切应力：船体构件单位横剖面面积上所受到的切力；某一横剖面上剪切应力的最大值出现在中和平面处；在切力作用下，舷侧板最易受损。1）剪切变形4．剪切变形与弯曲变形2）弯曲变形：船体受到弯矩作用使其纵向构件产生的弯曲变形。弯曲应力：船体在弯矩作用下构件单位横剖面面积上所受到的作用力。某一横剖面上弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板。

4．剪切变形与弯曲变形3)拱垂变形：船体发生的总纵弯曲变形。中拱变形：Hogging当船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时的船体弯曲变形。此时甲板受拉，船底受压。当波峰在船中时，中拱变形最大。4．剪切变形与弯曲变形中垂变形：Sagging当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时的船体弯曲变形。此时甲板受压，船底受拉。当波谷在船中时，中垂变形最大。2）弯曲变形一、船体纵向强度条件概述5．改善船体强度的策略1）船舶设计建造方面：合理选择结构材料、尺寸和布局纵向强度：船中强度大局部强度：2）货物积载方面：保证货物及其它载重沿纵向分布的合理性减小船体各部位的负荷，有利于减小剪力和弯矩第一节、保证满足船舶的纵向强度条件二、船体纵向强度条件的校核方法：1．许用切力和许用弯矩：船体的总纵强度在我国按照《钢质海船入级规范》的规定进行校核。二、船体纵向强度条件的校核方法许用切力：在静水中Qa=f(LBP,B,Cb等)许用弯矩：在静水中Ma=f(LBP,B,Cb等)许用切力和许用弯矩表，船舶资料二、船体纵向强度条件的校核方法2．计算并校核各横剖面的静水切力和静水弯矩：静水切力的校核步骤1）计算Qa2）计算船舶的实际静水切力Qs,3)比较：应满足Qs≤Qa二、船体纵向强度条件的校核方法静水弯矩的校核步骤1）计算Ma2）计算船舶的实际静水弯矩Ms=f(LBP,Δ,Cb等)3)比较：应满足Ms≤Ma

二、船体纵向强度条件的校核方法3．强度曲线图和载荷对船中弯矩许用范围图表1）强度曲线图简介：使用条件：一般干货船，L＜90m或者均匀装载，可不校核静水切力时强度曲线图纵坐标∑︱PiXi︱：总载重量的各个组成部分对船中所取的力矩的绝对值之和。横坐标：平均型吃水。点划线：

船中静水弯矩等于0；虚线：

对应于船中静水弯矩等于空船状态时静水弯矩；实线：

对应于船中静水弯矩等于船中许用静水弯矩强度曲线图2)强度曲线图的使用步骤（1）在dm处作垂直于横坐标的垂直线（2）计算∑︱PiXi︱，作垂直于纵坐标的水平线（3）上述垂直线与水平线相交于一点。据此判断船体变形的方向和范围。二、船体纵向强度条件的校核方法3）载荷对船中弯矩许用范围表及其使用二、船体纵向强度条件的校核方法4．用经验方法控制船体的总纵变形：方法：按照各货舱容积的大小成正比地分配各货舱的货物的重量。各货舱装货重量的计算公式：（t）调整值约为该舱分配量的10%，即10Pi%；

保证总纵强度同时兼顾了吃水差；不是使船舶受力最小的最佳方案。4．用经验方法控制船体的总纵变形在安排货物重量沿船舶纵向分布时，还应考虑的因素：（1）货物装卸过程中（2）中途港装卸货物后（3）油水分布及使用

二、船体纵向强度条件的校核方法5．船舶总纵弯曲变形的判断1）根据实船吃水判断拱垂值：δ=|dж-dm|(m)δ的范围船舶强度状况结果δ＜Lbp/1200有利范围可以开航δ=Lbp/1200～Lbp/800正常范围可以开航δ=Lbp/800～Lbp/600极限范围只允许在好天气时开航δ＞Lbp/600危险值不能开航5．船舶总纵弯曲变形的判断2）根据开档差判断开档差=开档值/汽缸冲程开档差范围船舶强度状况开档差＜1/10000有利范围开档差=1/10000～2/10000正常范围开档差＞2/10000危险范围第一节、保证满足船舶的纵向强度条件三、船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响：1．中机船特点：重载：中拱变形较大压载：轻微中拱或中垂措施：货物：中区多装，中途少卸油水：装时先中部，后首尾；用时相反深舱：尽量不空三、船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响2．尾机船特点：重载：大型船有中垂；普通船有轻微中拱或中垂压载：中拱变形较大措施：压载：中区为主，不单独使用首尾油水：装时先中部，后首尾；用时相反深舱：中部压载三、船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响3．中尾机船特点：介于以上两者之间措施：满载同中机船，空载同尾机船近年真题（44期）引起船舶纵向变形的主要原因是：

A、船体纵向构件的刚度不足

B、船体纵向构件的强度不足

C、船舶所受重力和浮力不相等

D、船体沿长度方向重力和浮力分布不均衡船舶各剖面许用弯矩和许用剪力通常分为_____。A、在港状态和在航状态B、在港状态和锚泊状态C、锚泊状态和在航状态D、临界状态和实际状态近年真题（44期）根据经验数值法，若船舶的拱垂值：Lbp800≤δ＜Lbp/600，则船舶的拱垂变形处于：

A、正常范围

B、极限范围

C、危险范围

D、有利范围按舱容比例分配各舱货重，可以保证船舶的_____。

A、纵向强度受损，且可能产生中垂或中拱

B、纵向强度受损，且不可能产生中垂或中拱

C、纵向强度不受损，且不可能产生中垂或中拱

D、纵向强度不受损，但仍可能产生中垂或中拱近年真题（44期）货物装卸时均衡作业的目的是：Ⅰ保证船舶局部强度；

Ⅱ保持船舶适度的浮态；

Ⅲ保证船舶总纵强度不受损

A、Ⅰ

B、Ⅱ

C、Ⅲ

D、Ⅱ、Ⅲ近年真题（45期）

24.船体各段长度上载重横向不对称，可能产生：A.

横倾角

B.

扭转力矩

C.

横向弯曲变形

D.

A和B25.

在船舶弯矩曲线上，一般而言，弯矩最大点对应的剪力：A.

大

B.

小

C.

等于零

D.

不能确定近年真题（45期）26.

船舶中垂的特征是：A.

船中部上拱，上甲板受压，船底受拉B.

船中部上拱，上甲板受拉，船底受压C.

船中部下垂，上甲板受压，船底受拉D.

船中部下垂，上甲板受拉，船底受压近年真题（45期）27.

某轮船长Lbp=140m,实测船舶首尾吃水分别为8.54m、9.28m,船中两舷吃水分别为8.44m、8.68m，则船舶：A.

中垂，纵强度满足要求B.

中拱，纵强度满足要求C.

中垂，纵强度不满足要求D.

中拱，纵强度不满足要求近年真题（45期）28.

按船舶舱容比向各舱分配货物：A.

船舶不发生拱垂变形B.

船舶所受的静水弯矩为零C.

船舶仍会产生拱垂变形D.

船舶不产生吃水差近年真题（47期）24按照______，将船舶强度分为横强度、扭转强度和纵强度。A.船舶所受外力分布的走向和船体结构变形方向的不同

B.船舶所受外力分布的走向和船体结构变形范围的不同

C.船舶所受外力的分布和船体结构变形范围的不同

D.以上都不对近年真题（47期）25船首尾端处的总纵弯曲力矩______，剪

______。

A.较小，较小

B.较大，较大

C.较小，较大D.较大，较小

26当船舶首尾平均吃水大于船两舷平均吃水时，船舶______。

A.拱变形

B.垂变形

C.首倾

D.尾倾近年真题（47期）27根据经验，如果船舶满载时的拱或垂值为Lbp/800≤δ＜Lbp/600，则

______。

A.只能在预计航线天气较好时开航

B.在任何天气情况下都可以开航

C.在任何天气情况下都不可以开航

D.船舶处于正常拱或垂状态

近年真题（47期）28船舶尾倾过大且中垂，则采用______方法予以调整。

A.中部货载移至前部

B.尾部减载

C.尾部货载移至中部

D.A和B均可

29中途港货物数量较多时，为保证船舶的纵向强度应______。按06大纲整理

A.尽可能集中装载

B.尽可能分散装载

C.在垂向上尽可能适当地分装于几个舱室

D.在纵向适当地分装于几个货舱第四章、保证满足船舶的强度条件§4-2保证满足船舶的局部强度条件一、船舶局部强度条件的概念局部强度(localstrength)：船体结构具有抵抗在局部外力作用下产生的局部极度变形或损坏的能力。配载时重点考虑船体局部强度的位置：甲板、平台、舱底、舱口盖等载货部位。船舶必须满足局部强度条件。

第二节、保证满足船舶的局部强度条件二、局部强度的表示方法：船体局部的允许负荷量可在船舶有关资料中查取。1．均布载荷：kPa2．集中载荷：kN3．车辆负荷：按车轮数确定允许载荷4．堆积负荷：集装箱堆积负荷第二节、保证满足船舶的局部强度条件三、允许符合的确定1、查资料2、用经验方法确定各载货部位的允许负荷：1）上甲板：允许负荷：(kPa)Hc—甲板货堆高，重结构取1.5m,轻结构取1.2m。或Pd=14.72kPa

三、用经验方法确定各载货部位的允许负荷2）中间甲板和底舱：允许负荷：

(kPa)Hd—舱高。无设计值时，取rc=0.72t/m3,或重结构取rc=1.2t/m3，或四、实际负荷的计算1、集中载荷每骨材上所承受的重量均布载荷§4-2保证满足船舶的局部强度条件五、船舶局部强度条件的校核：1．普通货船局部强度条件的校核步骤：1）计算实际值：Pd′2）计算允许值：Pd3)比较：Pd′≤Pd4）不满足要求时的措施：减小Pd′或增加A。四、船舶局部强度条件的校核2．集装箱船局部强度条件的校核步骤：1）计算实际值：Pc=∑Pi2）查取允许值：Ps3)比较：Pc≤Ps四、船舶局部强度条件的校核3．保证满足船舶局部强度条件的措施1）考虑船龄2）加横跨骨材的衬垫3）舱盖上不装重货4）注意局部强度的校核四、船舶局部强度条件的校核例题：某轮No.2货舱二层舱拟装钢板（SF=0.45m3/t）,堆高2m，底舱先装一层钢管（SF=1.6m3/t）,堆高4m，再装一层箱货（SF=0.9m3/t）,堆高2.5m。已知二层舱高3.5m，底舱舱高8m。试校核该舱的局部强度。

例题解：底舱的许用负荷：Pd1=0.72×Hd1=0.72×8=5.76m3/t=7.06×Hd1=7.06×8=56.51kPa二层舱的许用负荷：Pd2=0.72×Hd2=0.72×3.5=2.52m3/t=7.06×Hd2=7.06×3.5=24.72kPa例题底舱的实际负荷：P1=H11/SF11+H12/SF12=4/1.6+2.5/0.9=5.27m3/t=51.7kPa二层舱的实际负荷：P2=H2/SF2=2/0.45=4.41m3/t=43.56kPa底舱：因为P1＜Pd1，满足局部强度要求；二层舱：因为P2＞Pd2，不满足局部强度要求

近年真题（44期）对一般杂货船来说，_____局部强度较大。

A、上甲板

B、舱口盖

C、中间甲板

D、底舱底板近年真题（45期）29.

集中载荷条件下的甲板允许负荷量以______

表示。A.

单位面积上的集装箱重量B.

特定面积上允许承受的最大重量C.

单位面积上允许承受的最大重量D.

每一车轮上的货物重量第4章检测题波谷在船中时，船舶的受力情况是：A.甲板受拉，船底受拉B．甲板受拉，船底受压C．甲板受压，船底受压D．甲板受压，船底受拉第4章检测题船舶强度曲线图中，点划线右側的区域，表示船舶在______中呈______变形。A．波浪，中拱B．静水，中拱C．波浪，中垂D．静水，中垂第4章检测题已知某船装载后，首吃水8.5米,尾吃水9.5米,中部吃水8.90米,则该船呈________变形，其值为________厘米。A．中拱，5B．中垂，5C．中拱，10D．中垂，10第4章检测题尾机型船在空船压载航行时为减缓纵向变形，在油水安排及使用时，应采取的措施有：A．先装中部，后装首尾部，先用首尾部油水B．先装首尾部，后装中部，先用首尾部油水C．先装中部，后装首尾部，先用中部油水D．先装首尾部，后装中部，先用首尾部油水第4章检测题根据经验，正常的中拱或中垂数据为型长的：A．1/600B．1/800C．1/1000D．1/1200第4章检测题利用强度曲线进行强度校核时，强度曲线图的纵坐标表示：A．载荷（不包括空船重量）对船中力矩的绝对值B．载荷（包括空船重量）对船中力矩的绝对值C．船舶所受的静水弯矩D．船舶所受的波浪弯矩第4章检测题某轮的Lbp=120m,中部平均吃水dm=9.0m,首尾平均吃水dm=8.0m,则拱垂变形为_________。A.有利范围内 B.正常范围内C.极限范围内 D.危险范围内第4章检测题船舶载运积载因素较大的货物时应主要考虑船体的：A、纵强度B．局部强度C．横强度D．扭转强度第4章检测题某船在实际装载时由计算静水弯矩Ms/值为负值，若Ms/的绝对值小于该船允许承受的最大静水弯矩Ms则说明该船：CA、处于中拱状态，强度不受损；B、处于中拱状态，强度受损；C、处于中垂状态，强度不受损；D、处于中后期状态，强度受损第4章检测题在船舶强度曲线图中位于点划线与虚线之间的区域表示：A、满足强度要求，应力处于有利范围B、基本满足强度要求，应力从处于允许范围C、达到强度的极限值 D、超过强度要求第4章检测题与船舶积载有关的局部强度主要是A.