船体总纵极限强度与可靠性分析

刘兆启

山东海事职业学院航海学院 山东 潍坊 261000

前言

船舶是由板材和骨架构成的浮动建筑物，船体在重力、浮力、船体摇荡运动中的惯性力、风浪力等外力作用下，将不可避免地发生变形。为保证船舶安全，船体结构必须具有抵抗发生过大变形和破坏的能力，这种能力称为船舶强度。

固体散货船在海上货物运输中所占的地位十分重要。但近来频频发生事故给其造成了严重威胁，为了提高船舶航行的安全性，本文将阐述船体总纵极限强度与可靠性问题相结合，基于总纵极限强度的可靠性分析考虑了腐蚀、保养和维修等主要因素的影响。

一、船舶强度控制

1.1 船舶强度控制的几个问题：

(1)对装载手册认识不足；

(2)装卸速度过快，造成短时间内各舱货物不匀，同一舱内货物不平稳；

(3)所装货物不对称，很多港口单纯靠输送带灌装方法装货，不能平舱将导致局部受力过大；

(4)为了调水尺和调横倾不适当的排注压载水，会造成船体强度受损。

1.2 采取的措施

针对以上存在的几个问题，在实际操作中应采取相应的方法和具备基本的核算技能。

(1)在装货前，利用计算机软件要求计算出海上的剪力、弯矩，剪力、弯矩不能超出许用值。

(2)应参考手册中提供的标准装卸状态，装货前与岸上协商，同时考虑到装货平均速度、作业时间、本船排水速度，预先编制好货物装载和压载水排放顺序表，通过随时观测本船前后吃水变化来掌握各舱货物的重量，及时要求岸上换舱作业。

(3)编制好货物装载和压载水排放顺序表。装货与排水顺序原则上是对应的。即装哪个舱，则排出其对应压载水柜的水。确定好装、排顺序后，应算出每一步的水尺，交给值班驾驶员，使其根据水尺的变化及时通知岸上换舱，这样，就能最大限度地掌握船舶强度，不使个别舱超出许用值。

二、船舶总纵强度

2.1 阐述船体发生总纵弯曲定义和影响总纵因素的因素

船舶漂浮在静水中受到的外力有整个船舶的重力和水对船的浮力。整个船舶的总重力与总浮力总是平衡的。但在船体长度的每一段上其重力与浮力是不平衡的，这是因为船舶的重力沿船长分布的规律与浮力沿船长分布的规律不一致的缘故。其结果造成船体沿船长方向上弯曲变形，这种弯曲称为纵向弯曲，船舶抵抗纵向弯曲的能力称为船体纵向强度。

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。

三、腐蚀对总纵强度的影响

根据我国《钢质海船入级与建造规范》的规定，校核船舶的总纵强度时，可以用实测船体板材的厚度，利用推荐公式计算船舶的许用剪力、弯矩，可以利用弯曲应力公式，求取测定时船体的剖面模数，进而计算出船舶的许用弯矩。

四、保证船体强度的措施

4.1 满足法规要求 本规定适用于国际航行和500总吨及以上的国内沿海航行的船舶，对国内航行的其它“船舶”的检验，仍按本局相应的营运船舶检验规程或由各地验船部门参照本规定制定适用的实施细则。

4.2 加强船体保养和检修 船体表面的腐蚀有两种：一种是全面腐蚀，除锈比较困难；第二种是局部腐蚀，危害性更大，一旦局部烂穿将严重影响船舶的安全。为了船舶安全，必须做好船舶保养计划，通常是先制定年度计划，并以此为基础制定航次保养计划。同时应经常、定期地 检查船体的技术状态，及时地发现问题并加以修理，消除船舶潜在的缺陷和隐患，延长船舶的营运期。同时在装载时应注意针对具体的采取相应的措施。

4.3 完善配载计划，改善船舶受力 无论是新造船舶，还是已营运多年的船舶，都要正确地使用船舶，通过合理的配置载荷来改善船舶受力情况，保证船舶强度条件始终处于良好的状态。为此，应注意如下事项。

(1)在配载中应按各舱舱容大小分配各货舱货物重量。在实际装载中，为了操作方便，允许对所确定的分配量做适量浮动，其上下浮动量一般可取分配货量的10%。

(2)装卸货物顺序及打排压载水对纵向强度的影响货物在装卸过程中，应尽量使船长各段上的重力和浮力保持一致，这就要求各舱货物均衡装载或卸出。在实际工作中，应争取多头装卸作业，及时更换作业舱室，即使舱室交替进行装卸，因此要做好货物装卸计划，确定各舱装卸顺序和压载水打排顺序，防止出现过大的剪力和弯矩。

(3)当船舶在中途港卸下或装上的货物数量较大时，该港货物不得过于集中配装在一个货舱内，以免卸货或装货后产生过大剪力或弯矩而损伤船体强度；也不应过于分散，否则会过多地移动或更换装卸工具。应视其货物装上或卸下的重量情况，分装于2～3个货舱内。

结论

本文运用船舶总纵强度的概念，结合船体腐蚀状况和完善配载计划，分析了船体总纵极限强度与可靠性，并提出了一些保证船舶强度的措施，以望引起船上工作人员的重视，加强船舶的日常保养工作和检修工作，减少船舶事故的发生。