船體總縱極限強度與可靠性分析

劉兆啟

山東海事職業學院航海學院 山東 濰坊 261000

前言

船舶是由板材和骨架構成的浮動建筑物，船體在重力、浮力、船體搖蕩運動中的慣性力、風浪力等外力作用下，將不可避免地發生變形。為保證船舶安全，船體結構必須具有抵抗發生過大變形和破壞的能力，這種能力稱為船舶強度。

固體散貨船在海上貨物運輸中所占的地位十分重要。但近來頻頻發生事故給其造成了嚴重威脅，為了提高船舶航行的安全性，本文將闡述船體總縱極限強度與可靠性問題相結合，基于總縱極限強度的可靠性分析考慮了腐蝕、保養和維修等主要因素的影響。

一、船舶強度控制

1.1 船舶強度控制的幾個問題：

(1)對裝載手冊認識不足；

(2)裝卸速度過快，造成短時間內各艙貨物不勻，同一艙內貨物不平穩；

(3)所裝貨物不對稱，很多港口單純靠輸送帶灌裝方法裝貨，不能平艙將導致局部受力過大；

(4)為了調水尺和調橫傾不適當的排注壓載水，會造成船體強度受損。

1.2 采取的措施

針對以上存在的幾個問題，在實際操作中應采取相應的方法和具備基本的核算技能。

(1)在裝貨前，利用計算機軟件要求計算出海上的剪力、彎矩，剪力、彎矩不能超出許用值。

(2)應參考手冊中提供的標準裝卸狀態，裝貨前與岸上協商，同時考慮到裝貨平均速度、作業時間、本船排水速度，預先編制好貨物裝載和壓載水排放順序表，通過隨時觀測本船前后吃水變化來掌握各艙貨物的重量，及時要求岸上換艙作業。

(3)編制好貨物裝載和壓載水排放順序表。裝貨與排水順序原則上是對應的。即裝哪個艙，則排出其對應壓載水柜的水。確定好裝、排順序后，應算出每一步的水尺，交給值班駕駛員，使其根據水尺的變化及時通知岸上換艙，這樣，就能最大限度地掌握船舶強度，不使個別艙超出許用值。

二、船舶總縱強度

2.1 闡述船體發生總縱彎曲定義和影響總縱因素的因素

船舶漂浮在靜水中受到的外力有整個船舶的重力和水對船的浮力。整個船舶的總重力與總浮力總是平衡的。但在船體長度的每一段上其重力與浮力是不平衡的，這是因為船舶的重力沿船長分布的規律與浮力沿船長分布的規律不一致的緣故。其結果造成船體沿船長方向上彎曲變形，這種彎曲稱為縱向彎曲，船舶抵抗縱向彎曲的能力稱為船體縱向強度。

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。

三、腐蝕對總縱強度的影響

根據我國《鋼質海船入級與建造規范》的規定，校核船舶的總縱強度時，可以用實測船體板材的厚度，利用推薦公式計算船舶的許用剪力、彎矩，可以利用彎曲應力公式，求取測定時船體的剖面模數，進而計算出船舶的許用彎矩。

四、保證船體強度的措施

4.1 滿足法規要求 本規定適用于國際航行和500總噸及以上的國內沿海航行的船舶，對國內航行的其它“船舶”的檢驗，仍按本局相應的營運船舶檢驗規程或由各地驗船部門參照本規定制定適用的實施細則。

4.2 加強船體保養和檢修 船體表面的腐蝕有兩種：一種是全面腐蝕，除銹比較困難；第二種是局部腐蝕，危害性更大，一旦局部爛穿將嚴重影響船舶的安全。為了船舶安全，必須做好船舶保養計劃，通常是先制定年度計劃，并以此為基礎制定航次保養計劃。同時應經常、定期地 檢查船體的技術狀態，及時地發現問題并加以修理，消除船舶潛在的缺陷和隱患，延長船舶的營運期。同時在裝載時應注意針對具體的采取相應的措施。

4.3 完善配載計劃，改善船舶受力 無論是新造船舶，還是已營運多年的船舶，都要正確地使用船舶，通過合理的配置載荷來改善船舶受力情況，保證船舶強度條件始終處于良好的狀態。為此，應注意如下事項。

(1)在配載中應按各艙艙容大小分配各貨艙貨物重量。在實際裝載中，為了操作方便，允許對所確定的分配量做適量浮動，其上下浮動量一般可取分配貨量的10%。

(2)裝卸貨物順序及打排壓載水對縱向強度的影響貨物在裝卸過程中，應盡量使船長各段上的重力和浮力保持一致，這就要求各艙貨物均衡裝載或卸出。在實際工作中，應爭取多頭裝卸作業，及時更換作業艙室，即使艙室交替進行裝卸，因此要做好貨物裝卸計劃，確定各艙裝卸順序和壓載水打排順序，防止出現過大的剪力和彎矩。

(3)當船舶在中途港卸下或裝上的貨物數量較大時，該港貨物不得過于集中配裝在一個貨艙內，以免卸貨或裝貨后產生過大剪力或彎矩而損傷船體強度；也不應過于分散，否則會過多地移動或更換裝卸工具。應視其貨物裝上或卸下的重量情況，分裝于2～3個貨艙內。

結論

本文運用船舶總縱強度的概念，結合船體腐蝕狀況和完善配載計劃，分析了船體總縱極限強度與可靠性，并提出了一些保證船舶強度的措施，以望引起船上工作人員的重視，加強船舶的日常保養工作和檢修工作，減少船舶事故的發生。