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船舶积载时纵向强度保证措施及强度校核和检验

 航海资料收藏 2021-01-18

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为了保证船体纵向强度,我们应特别注意货物重量沿船首尾方向的正确配置。因为当货   物的纵向配置变化时,虽然排水量保持不变,弯矩仍可能有很大的变化。为了减少弯矩,在   船舶配积载和装卸货物时应注意下列各点:

1.满足纵向强度条件的经验方法

原则:保证船体每一段的重量与浮力的分布均衡。为维护该原则,各货舱应按舱容比例分配货物重量,以保证船体每段的重量与浮力的分布均衡。具体计算公式如下:

船舶各舱装货数量除应满足纵强度的要求外,还应满足吃水差和舱内某些货物因性质互   抵不能同舱装载的要求等。因此,按上述求得的各舱分配货物的吨数允许作少量的调整,调   整值可取夏季满载时该舱装货重量的±10%,也可取本航次全船载货重量按舱容比例在该舱   的分配值的±10%。前者调整范围较宽,便于操作;后者调整范围较小,较为安全。在考虑   调整值后,各舱容允许装货重量就有一个上限值和一个下限值。若各舱实际的装货数量在各   舱允许上、下限值的范围内,一般来说能够满足船舶纵向强度的要求。

例5-1:某轮全船货舱总容积∑Vch =20264m3,夏季满载时全船载货量 Q =12308t,根据按舱容比分配货物的原则,各舱分配货物如表5-1。

注意事项:

1)应防止装卸货过程中货物重量沿船舶纵向分布不合理。对杂货船而言,应均衡各舱的   装卸速度,防止在装卸中出现某货舱中货物重量与其它货舱中的货物重量相差过分悬殊。

2)应防止在中途港装卸货物以后,货物重量沿船舶纵向分布不合理。中途港货物批量较   大时,应按舱容比例分配;批量较小时,可间舱配置。切忌将所有中途港货物集中在某一个   舱室内。

3)应综合考虑油、水载荷的分布及船舶总体布置对船体总纵受力及变形的影响,据此最  终确定货物重量沿纵向的分布。如表 5-2 所示。

核方法有:

1.用船中静水弯矩校核

一艘营运中的船舶,其船体甲板中剖面模数及装载情况是已知的。当船舶积载时,可以   先根据一定的船体中剖面模数,确定船体允许承受的最大静水弯矩,作为校核船体纵向强度   的衡准。然后,根据船舶具体装载状态,求出船舶在该航次实际装载时作用于船体的静水弯   矩。将两者进行比较,以确定纵向强度是否满足要求。

1)船舶允许承受的最大静水弯矩MS

根据我国 1989 年《钢质海船入级与建造规范》对船舶甲板中剖面模数的要求,可以导出船长等于或大于 90 m 的船舶允许承受的最大静水弯矩的计算公式:

在船厂提供的“船舶纵向强度计算书”中都提供了本船甲板的中剖面模数Wd 的数据资料。对营运的旧船,甲板因腐蚀变薄,强度有所降低,在使用上述的剖面模数时,需要扣除   其一定的腐蚀量。

显然,通过测定及计算可以准确地决定船体纵向构件在扣除腐蚀量后的中剖面模数,但   这种方法非常繁杂,对驾驶员不适用。根据有关的实测资料,可以近似认为甲板剖面模数每   年平均扣除腐蚀量约为 0.4 % ~0.6 %。一般认为:使用年限小于 5 年的船舶可取下限值;使用年限在 10 年以上的船舶可取上限值。

2.用强度曲线图校核

强度曲线图又叫“力图”,它是由船中静水弯矩校核法而演变的,其方法较简单,可供驾驶员在配载及装卸货物时对船体纵向强度进行校核。

1)强度曲线图的组成(如图5-5 所示)

强度曲线图的纵坐标为除空船重量以外船上各种载荷对船中力矩的绝对值之和(ΣPiXi = |MF| +|MA|。|MF|表示船中前力矩的绝对值;|MA|表示船中后力矩的绝对值),横坐标表示船舶的平均型吃水dM。

图中有五条线段,分别表示船体不同受力情况。

(1)中间的一条曲线(点划线)表示船体所受的静水弯矩为零,是船体受力的最理想状态,即船舶无拱、垂变形。

(2)在中间左右两边的两根曲线(虚线)是船体所受的静水弯矩等于空船状态时的静水弯矩的中拱及中垂边界线。

(3)点划线与虚线之间部位表示船舶在该装载状态时强度满足要求,应力处于有利的中拱及中垂范围。

(4)最外面的两根曲线(实线)表示船舶根据规范规定所能承受最大的静水弯矩的中拱及中垂的边界线。

(5)虚线与实线之间部位表示船舶在该装载状态时,强度尚能满足要求, 应 力 处 于 允 许 的 范 围 。图 5-5 强度曲线图

(6)超出实线以外的部位表示船体所受应力超过规范的规定,应力处于危险的状况, 应调整船舶的装载。

图中位于点划线左边的部位是船体处于中拱状态的范围,位于点划线右边的部位是船体   处于中垂状态的范围。

2)强度曲线图的使用强度曲线图使用步骤如下:

(1)根据船舶在某装载状态时的平均型吃水,在图中横坐标轴上通过标明相应的平均吃水的位置点,作横坐标的垂直线。

(2)根据船舶的货物、油水、供应品、船舶常数等(不包括空船重量)求出载荷对船中力矩的绝对值(可以在计算吃水差列表计算时同时进行计算)。在纵坐标轴上通过标明相应的载荷对船中力矩的绝对值的位置点,作一条平行于横坐标轴的水平线。

(3)平行于横坐标轴的水平线与垂直线相交于一点,此点所处的位置就表示船体所受应力的状况。

3.用载荷对船中弯矩允许范围数据表进行校核

校核船舶纵向受力情况,也可以使用简便的数据表,见表 5-4。此表是编制上述的强度曲线图的数据表,表中的数值即是在不同吃水时该曲线图横坐标的垂直线与图中5 条曲线的交点所对应的纵坐标值即载荷对船中弯矩的绝对值。使用该数据表非常方便。

例 5-2: 全船货物、油、水等重量对船中力矩绝对值为 4003863 kN·m,根据船舶的平均型吃水 9.00m 或排水量 20881t,在该数据表中查得该轮载荷对中弯矩的中拱有利范围为3782804 ~ 4333656 kN·m,说明该航次船舶装载的纵向受力满足要求,船舶处于中拱状态, 应力处于有利范围。

4.用经验数值校验船舶纵向变形

船舶驾驶员可以利用首、尾平均吃水与船中两面平均吃水相比较的方法来估算船舶中拱或中垂的程度。中部平均吃水大于首尾平均吃水时说明船舶处于中垂状态;而中部平均吃水小于首尾平均吃水时则处于中拱状态。船舶在装满货物或压载后,一般都有中拱或中垂存在。   其大小可参照下列的经验数值进行比较:

1)舶舶拱、垂变形值的有利范围为不超过 LBP/1200                      (m);

2)船舶拱、垂变形值的正常范围为 LBP/1200~LBP/800                (m);

3)船舶拱、垂变形值的极限范围为 LBP/800~LBP/600                  (m);

4)船舶拱、垂变形值大于LBP/600 为危险范围。

船舶在 1)及 2)的情况下可以开航;在 3)的情况下只允许在好天气时开航;在 

4)的情况下不许开航。

5.利用主机气缸曲拐开档差值检验拱垂变形

船舶产生拱垂变形后,会直接影响主机气缸开档差的大小。因此,可利用实际装载时测  量的开档值(mm)与气缸活塞冲程(mm)进行对比校验。曲拐的开档差值不大于气缸活塞冲程的万分之一为有利范围;若曲拐的开档差值大于气缸活塞冲程的万分之一,而不大于   万分之二,为允许范围;若曲拐的开档差值大于气缸活塞冲程的万分之二,为危险范围。

此外,还有“百分制校核法”、“站面强度校核表法”等,这里不一一介绍。 

END

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