淺談船舶船體變形對軸系校中的影響

李洋鋼

摘要：在一般的船舶軸系校中過程中，不考慮船體變形的影響，本文就船體在超載和正常裝載兩種狀態下變形時的軸承反力影響進行了分析，得出相關的結論。

關鍵詞： 船舶；船體變形；軸系校中；影響

1.概述

一般情況下，在對船舶的軸系進行校中時，往往忽略了軸承支撐部位的變形，也就是說，校中時，在不考慮船體變形的情況下進行校中，在實際的施工過程中，也是采用未考慮變形的數據進行，這就會造成一定的偏差。對于某些型號的船體而言，有的軸系的軸向尺寸比較大，軸承的數目也多，這種情況下，就不能忽略船體變形的影響，因為船體的變形會使得各個軸在軸承處產生較大的位移，這些位移會對力的分布產生影響，因此，在這種情況下就必須考慮船體變形對于軸系校中的影響。本文以某種船型為研究對象，研究船體的變形會給軸系校中帶來什么樣的影響，研究時主要是在船體超載排水量和正常排水量兩種狀態下進行，這兩種排水量各自又對應中拱和中垂兩種情況。在進行計算時，先不考慮船體變形的影響，進行軸系的校中計算，然后再把船體變形的影響加進去，計算在變形情況下的軸承反力，并對船體變形對軸系校中的影響進行分析和總結。

2.船體變形

船舶在海上航行的時候，由于受到裝載量不同的影響，會產生不同的船體變形，滿載或超載的時候變形相對較大，而輕載情況下變形會小一些。在船體發生形變的時候，各個軸在軸承的支撐處會產生一定的位移，這些位移發生之后，就會使軸系中各軸所受到的力重新分布。因此，在軸系的校中中不能忽略船體變形的影響。如果考慮船體的變形，通過計算得到的軸承反力是不是在規定的范圍內需要重新進行界定。在圖1所示的船體軸系模型中，軸系長度為80800mm，一共有十一個軸承，軸承的分布比較復雜，對應的軸系的結構也較為復雜，因此，要對船體變形產生的影響進行深入的分析。因為我們分析船體的超載和正常兩種狀態，每種又分為中垂和中拱兩種情況，因此一種有四種情況需要考慮，可以建立船體的有限元模型進行分析，從而得到每種情況下船體的變形情況。通過對結果進行分析，可以得到軸系哪些地方的位移較大，再進行下一步的分析。

3.軸系的合理校中

船舶的軸系只有滿足了一定的強度和剛度的要求才能在實際使用中滿足功能性的需求，此外，在對軸系進行安裝的時候，還要保證軸系在合理的狀態下，這就是說要使軸段內的應力以及軸承上的載荷均勻地分布在一定的合理范圍之內，因此，在對軸系進行校中時，一般采用的方法是合理校中技術。這種計算方法是通過改變軸系中各個軸承在豎直方向上的位置，這樣可以使得軸系在安裝的過程中，軸線呈一種曲線，有利于使軸系中軸承的力更合理的得到分配，滿足軸系的一系列要求，保證其能夠使船體正常工作。

在合理校中的計算中，一般先將軸系直線布置，在這種情況下計算出每個軸承的反力數值，這樣計算出來的結果一般無法滿足應力的需求，還需要進行下一步的計算。所以，要對每個軸承處的反力影響系數進行計算，利用一些優化原則來優化軸承的位置，以滿足各方面的需求。優化時一般利用線性或非線性的優化方法，最終得到滿足要求的軸系位置，這時的軸系一般是曲線形的布置，這種方法就是合理校中技術，這種方法在船舶的校中中已經被廣泛采取。

4.船體變形對軸系校中的影響

船體在不同的載重下，變形也不同，因此也對應著不同的軸承反力變化。根據船體安裝過程中采取的措施的不同，我們可以認為，船體在靜水中的變形為零，研究船體在不同情況下的變形時，都是以靜水中的狀態為基礎進行的，是一種相對的值。

空船在靜水中的變形是中拱的，而其他情況下的中拱和中垂都是與空船靜水中的變形相對而言的。因此，我們就對船體四種情況下的變形進行研究，分析船體變形對軸系反力的影響。

通過將超載狀況下的船體變形與靜水中的變形比較，得到超載時的變形，然后在這種狀況下進行校中計算，得到對應的軸承反力；同樣，在正常排水量的情況下，通過與靜水狀態下的變形對比得到此種情況下的變形，再計算對應的軸承應力。

5.結論

通過對超載排水量和正常排水量兩種狀態下的數據進行分析，我們發現，與合理校中的軸承反力相比，這兩種狀態下的數值有很大的不同，而這兩種情形下的船體變化引起的軸承反力變化也各不相同。我們得出以下結論：

①船體的變形對尾軸軸承的影響不大；②在靠近軸系中點的位置上，軸承反力的變化較為明顯，引起了較大的反力變化；③在考慮船體變形的情況下，與合理校中相比，相鄰軸承反力依次出現增減的交替變化。

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