散货船结构(最终)

1散货船结构简介2主要内容一、散货船类型二、散货船结构及强度概述三、单壳散货船结构及布置特点四、双壳散货船结构及布置特点五、高应力区域要点及案例3一、散货船类型散货船概况什么是散货船？散货船通常为专门散装运输谷物、煤炭、矿砂、水泥、化肥、卷筒钢板、废钢铁、纸浆、重货等散货的船舶。根据不同航线、运输的货物以其中一、两种为主。包括诸如矿砂船和兼装船等船型。4一、散货船类型散货船定义（1）根据SOLAS公约的定义：散货船系指在货物处所中通常建有单层甲板、顶边舱和底边舱，且主要用于运输散装干货的船舶。这里散装干货也就是我们通常所说的固体散装货物，固体散装货物系指除液体或气体外，粉状、颗粒状或任何较大块物质构成的货物，其一般是均匀的，可直接装进装货处所而无需用任何形式的容器盛装。5一、散货船类型（2）CCS规范定义：散货船系指主要用于运输散装干货的船舶。根据散货船舷侧结构形式，散货船又可分为：单舷侧结构或双舷侧结构散货船。综合上述目前散货船通常是指：货舱区域内通常建有单层甲板、双层底、底边舱、顶边舱以及单舷侧或双舷侧结构，主要用于装运散装干货的船舶6一、散货船类型典型的散货船有以下几种船型：（1）20万吨以上超大型散货船（VLOC）：仅用于煤炭和铁矿石的远距离运输。（2）好望角型散货船（Capesizebulkcarrier）:载重量在15万吨左右的散货船，该船型以运输铁矿石为主，由于尺度限制不可能通过巴拿马运河和苏伊士运河，需绕行好望角和合恩角。7一、散货船类型（3）巴拿马型散货船（Panamaxbulkcarrier）：在满载情况下可通过巴拿马运河的最大型散货船，即主要满足船舶总长不超过274.32米，型宽不超过32.30米的运河通航有关规定。根据需要，调整船舶的尺度、船型及结构来改变载重量，该型船载重量一般在6－7.5万吨之间。8一、散货船类型（4）超巴拿马型散货船（PostPanamaxbulkcarrier）：载重吨约93,000吨，船宽38米，是按照巴拿马运河扩建工程设计的船型。（5）灵便型散货船（Handysizebulkcarrier）：载重量在2－5万吨左右的散货船，其中超过4万吨的船舶又被称为大灵便型散货船（Handymaxbulkcarrier）。具有较强的对航道、运河及港口的适应性。9一、散货船类型（6）根据一些地区性港口条件的限制还有一些特殊尺寸规范的散货船，比较有代表性的是Kamsarmax，该型船最大长度为229m，这是为满足在西非圭亚那的Kamsarin港进出和装卸设计的，因为那里盛产矾土。此外，还有Setouchmax（日本-长度299.9m、宽度16.1m），Dunkirkmax（法国-长度289m、宽度45m），10一、散货船类型和Newcastlemax（澳大利亚-宽度47m）。Lakebulkcarrier(经由圣劳伦斯水道航行于美国、加拿大交界处五大湖区的散货船,尺度上要满足圣劳伦斯水道通航要求，长度＜222.50m，型宽＜23.16m，且桥楼任何部分不得伸出船体外，吃水不得超过各大水域最大允许吃水，桅杆顶端距水面高度不得超过35.66m)。11一、散货船类型（7）由于船型受到港口和航道水深的制约，出现了浅吃水肥大型船和超浅吃水肥大型船（B/T在4.0以上），这种船型与常规型船舶相比，在吃水受到制约的情况下，同样的船长能极大地提高载重量，其经济性好，但随着航道的整治，如果吃水不再受到制约，那么该船型的经济性是比不上常规型船舶的，所以总将被常规型船舶所取代。。12二、散货船结构及强度概述结构形式主要为：机舱在尾部、货舱区域设有底边舱和顶边舱、且开口边线外强力甲板和双层底为纵骨架式的单甲板散货船，大型散货船多为平甲板型，无首楼及尾楼，或仅设首楼和为甲板室。13二、散货船结构及强度概述14二、散货船结构及强度概述对船长150m及以上有更高的要求如装载手册与装载仪（国际、国内均要求）、货舱区域主要构件（纵向、横向）应用直接计算方法进行强度校核和疲劳强度分析（国际、国内均要求）、进水状态下的总纵强度、进水状态下的水密槽形横舱壁的强度、货舱进水时的货舱许用装货量等。15二、散货船结构及强度概述对船长90m及以上、有限航区的双壳结构散货船，应符合《双舷侧散装货船船体结构指南》的要求。对船长90m及以上、350m及以下的无限航区的散货船，应符合IACS散货船共同结构规范的规定。16二、散货船结构及强度概述船舶结构的计算应从船舶总强度和局部强度两个方面进行分析17二、散货船结构及强度概述总强度校核1、船长L≥65m且满足规范三个适用条件，应进行总纵强度的计算2、根据各个载况得出船体梁各横剖面的静水弯矩和静水切力3、再加上规范上的对各横剖面的波浪弯矩和切力的公式计算，得出船体梁各横剖面的总的弯矩和切力（三个适用条件为L/B5；B/D≤2.5；Cb≥0.6）18二、散货船结构及强度概述4、再根据选取的船体几个典型剖面（一般选货舱区域3-5个剖面，机舱前壁剖面、货舱前壁/首尖舱后壁等）进行船体梁的剖面模数计算，从而得出实际应力和切力，若小于规范要求的许用值则为满足。若L≥90m的话还应进行板材和纵向构件的屈曲强度的校核。5、各剖面总强度考核：完整工况要求、进水工况要求（国内船不要求）19二、散货船结构及强度概述局部强度校核由于总纵弯曲时，弯曲力矩的最大值通常在船中0.4L区域内，所以在规范计算中一般分为船中0.4L区域和距船端0.075L区域，中间的区域为结构过渡区域。校核内容包括（船长90m以上应含屈曲强度）：所有主要构件所有扶强材全部板格20二、散货船结构及强度概述散货船主要强度问题：（1）船舶剪力集中区巴拿马型船舶的剪力集中区域有两处：一个在机舱舱壁前端，另一个在大约2、3舱之间；好望角型船舶剪力集中区域有三处，分别处在No.3舱附近、船舯和机舱舱壁前端。无论何种装载状态，船舶纵向强度上受剪力损伤的程度，在这几处附近最大。21二、散货船结构及强度概述船体局部强度超负荷，会使船舶所受的应力和扭力急剧增大，进而造成船舶结构和船体强度的损伤。对于大型散货船，当装载高密度货时（特别是密度超过1.78的重货），要注意货物在货舱内的合理分布，保持合理的局部负荷，确保应力在允许范围内。22二、散货船结构及强度概述（2）高强度钢的影响上世纪80～90年代曾大量使用高强度钢造船。由于在相同强度下，高强度钢构件的厚度明显薄于普通钢，所以在同样的海上环境中，高强度钢的相对腐蚀程度较普通钢快，其船体结构将比普通钢更早达到允许腐蚀的极限值，导致使用这类材质的船舶，在一定船龄后强度普遍较差。尤其是高应力区域内的构件，极易产生疲劳腐蚀。23二、散货船结构及强度概述（3）装卸货的影响在巴西PDM、TUBARAO等港口，装货速度可达16000t/h，远大于船舶压载泵的排水速度，使得船体在十几小时内持续受到巨大冲力的作用；而卸货时常常使用的重达20t以上的巨型抓斗、铲车，易对货舱各部位造成不同程度的损伤。这些都会对船体结构，包括构件的保护涂层构成严重损坏，使相应构件产生疲劳损伤和一定程度的永久变形。24二、散货船结构及强度概述（4）压载水对船体结构的影响压载是散货船空载航行时保证航行安全的必要措施。但如果压载不当，压载水不仅会破坏压载舱内构件的涂层、加快船体结构腐蚀程度，其自由液面的摩擦和冲击还会对船体结构直接造成严重损坏。（5）货物分布不匀的影响散货船可能存在多港装卸，如果某一货舱一次装完（或卸完），就会使船舶剪力剧增，严重威胁船舶结构强度安全。25二、散货船结构及强度概述另外，左右不平衡的转载会使船舶绕中线发生扭转的力矩——扭矩。由于大型散货船的船型和结构特点，扭矩对船体结构和强度损伤极大。对于经常装运高密度货物的大型散货船，特别要杜绝的是：当一个货舱装偏后，使用另一个货舱调整平衡的情况，这样将使船舶特定部位承受的扭矩过大，严重破坏船体结构、影响船体强度，在大风浪中可能给船舶带来灾难。26二、散货船结构及强度概述CCS根据船舶的用途和结构形式，对船舶进行分类，并分别制定相应的规范。以普通干货船船体结构为基础，提供所有船型结构的共性要求，主要包括：总纵强度、外板、甲板、船底结构、舷侧骨架、甲板骨架、舱壁结构、深舱、支柱、上层建筑和甲板室等。然后根据不同船型结构的差异特性，按船型分类，提供船体结构的附加补充要求，而不同船型结构的差异特性主要体现在货舱区，因此本章关于各种船型的结构介绍仅限于货舱区。272020年1月23日散货船分为：单舷侧结构形式双舷侧结构形式二、散货船结构及强度概述282020年1月23日散货船的顶边舱和底边舱都是很强的三角形箱型结构，并且有一个很强的双层底结构及一个很强的甲板结构，然而该船型的单壳舷侧和槽型舱壁是极易损坏的脆弱结构，根据IMO对散货船灭失事故的统计，多数海损事故都与舷侧板破损及船龄有关，舷侧板破损占散货船事故的50%，货舱口进水占20%，三、单壳散货船结构及布置特点292020年1月23日多数灭失散货船船龄已超过15年。在单壳船上，哪怕只是撞坏一根主肋骨，也会成为灾难，在双壳船上就不那么可怕，双壳可以提供富裕的强度，检查人员进出的通道，也可以得到保护。目前营运中的大型散货船多为单壳散货船，单壳船的结构安全，是我们讨论的重点。其货舱区域的具体结构如下图三、单壳散货船结构及布置特点30三、单壳散货船结构及布置特点31三、单壳散货船结构及布置特点32单舷侧散货船定义：MSC170（79）1.货舱任何边界均为舷侧壳板；或2.一个或多个货舱边界为两道水密边界，其一为舷侧壳板，2000年1月1日之前建造的散货船，两道水密边界间距小于760mm；2000年1月1日及之后，但在2006年7月1日之前建造的散货船，两道水密边界间距小于1000mm，该边界间距按垂直于舷侧壳板量取。三、单壳散货船结构及布置特点33三、单壳散货船结构及布置特点从上到下：1、双层底2、底边舱3、舷侧结构4、顶边舱结构5、甲板结构6、舱壁结构3435（1）龙骨板：厚度不小于相邻2米宽的船底板的厚度；（5）底边舱斜板：最下列厚度不小于相邻内底板的厚度；（2）舭列板：厚度不小于相邻2米宽的船底板或舷侧板厚度；（3）顶列板：厚度不小于相邻2米舷侧板的实厚度；（焊接型）（4）甲板边板：净厚度不小于相邻甲板板的厚度；布置要求：36双底层货舱区域双层底高度除满足总布置要求外，还应满足规范对一般干货船的要求，即《钢规》第2篇第2章第6节要求，双层底结构多为纵骨架式，每3个或4个肋距设一实肋板，距首垂线0.2L以前区域（一般是在第一货舱内）应在每隔1个肋位上设置实肋板，其他区域实肋板的间距应不大于3.6m。37双底层船体中心线处应设有中桁材，也可用箱型中桁材代替中桁材。在中桁材的两侧应设置旁桁材，距首垂线0.2L以前区域（一般是在第一货舱内），旁桁材间距应不大于4个纵骨间距，其他区域的旁桁材最大间距应不超过5m，当有隔舱装载重货加强时，实肋板间距一般应不大于3.6m，船底桁材间距一般应不大于3.6m。在中桁材和旁桁材以及管弄的侧板上，由于稳定性的需要，可设置纵向加强筋。38双底层39需要注意：（1）如果首部采用的是单层底结构，则需要注意货舱双层底结构向单层底结构过渡时，应保证结构的连续性，很多单位设计的图纸在过渡时均可以按规范要求将内底板在不小于3个肋距内逐渐缩小为中内龙骨和旁内龙骨，但往往忽略面板的宽度应不小于旁内龙骨间距的一半这个要求。40需要注意：（2）对于肋板、桁材上的开孔一般不允许超过其高度的50%，否则应予加强。各肋板开孔位置在船长方向应尽量按直线排列，以便利人员出入。在肋板的端部和横舱壁处的1个肋距内的旁桁材上，不应开人孔和减轻孔,否则开孔边缘应予加强，且开孔要光滑。值得注意的是肋板及旁桁材在支柱下的部分一般不应开孔，否则应作有效加强。41需要注意：（3）若船长≥65m且航行中最小首吃水小于0.04L时，还应根据规范船首底部加强的要求进行审核，加强范围分为横向和纵向加强范围，具体计算参见规范★，额外增加的要求例如纵骨架式双