现代大型集装箱船的双层底结构在抵御搁浅和碰撞事故时具有以下力学性能表现:
分散载荷:当船舶搁浅时,船底与海底障碍物接触会产生巨大的冲击力和摩擦力。双层底结构可以将这些集中的载荷分散到更广泛的区域,避免应力集中在某一点或局部区域,从而减小船底结构的损伤程度。其内部的肋板、底纵桁等构件能够将载荷传递到周围的结构上,使整个船底共同承受搁浅的作用力。
增强局部强度:搁浅可能导致船底局部受到挤压、摩擦等作用,双层底结构在船底的关键部位提供了额外的强度和刚度。例如,在船底的中底桁和旁底桁等部位,采用了较大尺寸的构件和更厚的钢板,能够承受搁浅时产生的较大压力和弯矩,有效防止船底在局部区域发生变形、破裂等破坏6。
减少进水风险:即使船底在搁浅过程中受到一定程度的损坏,双层底结构的存在也可以作为一道屏障,减少海水进入船舱的可能性。因为双层底舱通常是水密的,即使外底板被划破或破裂,海水也需要先进入双层底舱,而不会直接涌入货舱或机舱等重要区域,为船员采取应急措施争取了时间。
提供结构稳定性:在搁浅时,船舶可能会受到倾斜、扭转等复杂的力的作用,双层底结构能够增强船舶的整体稳定性。它与舷侧结构、舱壁等相互连接和支撑,形成一个稳定的空间结构,有助于保持船舶的平衡和姿态,降低船舶因搁浅而发生倾覆或侧倾的风险。
吸收和耗散能量:在碰撞瞬间,双层底结构能够通过自身的变形和破坏来吸收和耗散碰撞产生的巨大能量。例如,船底纵骨、肋板等构件在碰撞力的作用下会发生弯曲、断裂等变形,将碰撞能量转化为构件的变形能和热能,从而减小传递到船舶其他部位和货物上的能量,保护船舶的整体结构和货物的安全。
维持结构完整性:双层底结构的存在可以在一定程度上维持船舶底部的结构完整性,防止碰撞导致船底大面积破裂或穿透。即使外底板在碰撞中受到损伤,内底板和中间的结构构件仍能提供一定的支撑和防护,避免海水大量涌入船舱,使船舶保持一定的浮力和稳定性。
传递碰撞力:将碰撞力有效地传递到船舶的其他部分,使整个船舶结构共同承受碰撞的影响。这样可以避免碰撞力集中在碰撞点附近,导致局部结构的过度破坏,而是通过船舶的整体结构来分散和承受碰撞力,减小对船舶关键部位的损害。
保护重要设备和货物:由于大型集装箱船的双层底结构通常位于船舶的底部,在碰撞事故中可以对位于其上方的机舱、货舱等重要区域和设备起到一定的保护作用。减少碰撞对船舶内部的破坏,降低货物受损、设备故障以及人员伤亡的风险。
纵骨架式双层底结构由于其纵向构件较多,在抵御搁浅和碰撞事故时,能够更好地分散纵向的载荷和能量,提供较强的总纵强度,但横向强度相对较弱,在受到横向碰撞或搁浅时可能需要舷侧结构和横向舱壁等的协同作用。横骨架式双层底结构的横向构件较多,在抵御横向的碰撞和搁浅力时表现较好,能提供较好的横向强度和局部支撑,但总纵强度相对纵骨架式可能稍弱1。
大型集装箱船的双层底结构在抵御碰撞事故时的具体力学性能表现有哪些数据支撑?
现代大型集装箱船的双层底结构设计是如何不断优化以提高抵御搁浅和碰撞事故能力的?
对于老旧集装箱船,如何评估其现有的双层底结构在抵御搁浅和碰撞事故时的性能表现?