船舶适航性中的船体结构强度主要有以下具体指标:
许用弯矩和许用剪力:在船体设计和建造时,会根据船舶的类型、尺度、航区等因素,计算出各个典型横剖面的许用弯矩和许用剪力。在实际运营中,船舶在不同的装载工况下,各个典型横剖面所承受的实际弯矩和剪力必须小于相应的许用值。如远洋货船在满载出港、满载到港、压载出港、压载到港等不同工况下,都要确保船体总纵强度满足要求。
中拱和中垂变形限制:当波长与船长相等或接近时,船舶可能出现中拱或中垂变形。一般要求在正常航行和规定的波浪条件下,船体的中拱和中垂变形不能超过一定的限度,以免引起甲板和船底的过度拉伸或压缩,导致结构破坏。例如,对于一些大型油轮,通常规定在特定海况下中拱和中垂变形量不得超过船长的一定比例。
横向构件的承载能力:船体的横梁、肋骨、肋板以及由它们构成的肋骨框架和横舱壁等横向构件,要能够承受水的侧压力、横浪引起的横摇等产生的横向载荷,不致发生破坏和永久变形。如在恶劣的横浪海况下,肋骨框架要能保持其结构的完整性,不出现断裂或严重变形1。
横向变形限制:船舶在受到横向载荷作用时,应限制其横向变形在一定范围内,以保证船舶的水密性、稳定性和正常航行性能。例如,在设计时会规定在一定的横向载荷下,船体的横向变形不得超过某个数值,以确保舱室的密封性和设备的正常运行。
抵抗扭转变形的能力:当船舶斜向处于波浪中,或首尾载荷置于不同的舷侧时,船体应能抵抗由此产生的扭转变形和破坏。对于长大甲板开口的船舶,如集装箱船,由于其开口较大,削弱了船体的扭转刚度,更需要重视扭转强度的校核,确保在各种工况下船体的扭转角度和扭转应力不超过允许值。
扭转应力限制:通过计算和分析,确定船体在不同工况下的扭转应力分布,并规定其最大扭转应力不得超过材料的许用扭转应力。例如,在设计阶段会采用有限元分析等方法,对船舶在斜浪航行、货物不对称装载等工况下的扭转强度进行详细计算,以保证船舶的安全性。
局部构件的承载能力:船体的板架、舱壁、上层建筑等局部结构和构件,要能够承受相应的局部载荷,如货物的集中负荷、车辆的轮压、波浪的冲击力等。例如,在货舱区域,舱底板要能承受货物的重量和堆码压力,其许用均布载荷和集中负荷需满足设计要求。
局部变形限制:在局部载荷作用下,局部结构的变形应控制在一定范围内,以避免影响船舶的整体强度和水密性等。如舱壁在水压力作用下的变形不能过大,否则可能导致舱壁破裂或相邻结构的损坏。
船舶在运营过程中如何确保船体结构强度满足要求?
影响船体结构强度的因素有哪些?
船体结构强度不足会带来哪些后果?
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