第7章 船舶强度
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海上货物运输 第07章 船舶强度
舱别 NO.1
Pi Pi Pi Pi (1 10%)
NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 Total
货舱容积
舱容比％ Pi 调整值 上下限 范围
3075
14.58 1955 196 2151 1759
4119
19.53 2619 262 2881 2357
4210
19.96 2676 268 2944 2408
其中：
—材料的许用弯曲应力 —材料的许用剪切应力
材料的许用弯曲应力
1、船用钢材： ① 一般强度钢 伸缩率：
②
b (41 53) 9.81 106 Pa
22 %
高强度钢 伸缩率：
b (45 60),(50 63),(52 66) 9.81 106 Pa
3）扭转强度（Torsional strength）
定义
船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的 能力。
产生原因
沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线 造成的。 具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。 如集装箱船舶、木材船等。
二、总纵弯曲产生的原因
1、总纵弯曲变形 2、船体纵向弯曲或变形的原因 3、弯曲力矩及弯曲应力 4、剪切力及剪切应力
– （1）船舶布置 – （2）积载方案
2、浮力分布对拱垂变形的影响：
– （1）船舶形状
– （2）船舶与波浪的相对位置
3、船体有效构件的尺寸、材料及分布
（1）船舶布置对总纵强度的力影响
a、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线
d
中机船
中后机船
尾机船 弯矩
中垂
0
中拱
b、不同机舱位置的普通货船的弯矩比较
Pi Pi Pi Pi (1 10%)
NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 Total
货舱容积
舱容比％ Pi 调整值 上下限 范围
3075
14.58 1955 196 2151 1759
4119
19.53 2619 262 2881 2357
4210
19.96 2676 268 2944 2408
其中：
—材料的许用弯曲应力 —材料的许用剪切应力
材料的许用弯曲应力
1、船用钢材： ① 一般强度钢 伸缩率：
②
b (41 53) 9.81 106 Pa
22 %
高强度钢 伸缩率：
b (45 60),(50 63),(52 66) 9.81 106 Pa
3）扭转强度（Torsional strength）
定义
船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的 能力。
产生原因
沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线 造成的。 具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。 如集装箱船舶、木材船等。
二、总纵弯曲产生的原因
1、总纵弯曲变形 2、船体纵向弯曲或变形的原因 3、弯曲力矩及弯曲应力 4、剪切力及剪切应力
– （1）船舶布置 – （2）积载方案
2、浮力分布对拱垂变形的影响：
– （1）船舶形状
– （2）船舶与波浪的相对位置
3、船体有效构件的尺寸、材料及分布
（1）船舶布置对总纵强度的力影响
a、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线
d
中机船
中后机船
尾机船 弯矩
中垂
0
中拱
b、不同机舱位置的普通货船的弯矩比较
船舶结构与货运1考
试卷分析一、单项选择题(共144题)1、裸装钢材类货物配装时宜选配于（）。
(205520:第14章特殊货物运输)A．二层舱B．底舱打底C．因港序及数量原因可配于二层舱D．B和C均是2、杂货船配载时，先配底舱后配二层舱的原因是（）。
(205072:第13章普通杂货运输)A．底舱装卸货物方便B．底舱在水线下受水压力作用C．底舱高度大，载货数量多D．二层舱装卸货物方便3、根据经验，空载航行的船舶吃水一般应达到夏季满载吃水的（）以上。
(204558:第09章船舶吃水差)A．55%B．50%C．45%D．40%4、关于IMO《谷物装运规则》和我国《法定规则》对非国际航行散装谷物船特殊稳性衡准的要求，以下说法正确的是（）。
(205843:第16章散装谷物运输)A．二者对特殊稳性衡准要求指标相同，但假定的谷物倾侧模型不同B．前者满载舱和部分舱均考虑，后者仅计及部分装载舱谷物倾侧力矩C．前者横向和垂向倾侧力矩均考虑，后者仅计算谷物横向移动倾侧力矩D．二者对特殊稳性衡准要求指标不同，但假定的谷物倾侧模型相同5、符合《国际危规》按限量运输要求的包装危险货物，其隔离要求应按（）。
(205752:第12章包装危险货物运输)A．包装危险货物隔离表B．无隔离要求处理C．应按危险货物一览表中的说明D．A、B和C均错6、吃水差比尺适用于计算（）时吃水差及首尾吃水的改变量。
(204646:第09章船舶吃水差)A．少量载荷变动B．大量载荷变动C．任意重量的载荷变动D．以上均有可能7、下列（）可作打底货。
(205530:第14章特殊货物运输)A．矽钢卷B．金属类捆扎货C．非金属类捆卷货D．由工头确定8、我国相关规则规定，装运一级石油的油轮在外界气温超过（）时需对甲板进行洒水降温。
(206027:第18章散装液体货物运输)A．37.5℃B．30℃C．27℃D．25℃9、既无整体爆炸危险又极不敏感的物品属于（）类爆炸危险品。
(205105:第12章包装危险货物运输) A．1.1B．1.2C．1.4D．1.610、根据经验，如果船舶满载时的中拱或中垂值为δ＜Lbp/1200，则（）。
航运基础知识汇总06第七章船舶原理
中横剖面系数Cm
Cm
Am Bd
☆快速性、舱容
水线面系数Cw
Cw
Aw L B
☆快速性、稳性、
甲板面积
二、体积系数
方形系数Cb
☆肥瘦程度
Cb
V LBd
3.2 棱形系数Cp
Cp
V L Am
☆纵向肥瘦程度
垂向棱形系数Cvp
Cvp
d
V Aw
☆垂向肥瘦程度
第五节 船舶重量
一、自重和总重 阿基米德原理：船体水线以下所排开水
航运基础知识汇总06第七章 船舶原理
前言
1、化繁为简； 2、侧重根底知识； 3、强调实际应用； 4、不考虑复杂计算； 5、不研究太深理论； 6、了解根本标准； 7、以平安为主线。
☆内容简要介绍：
研究船舶平衡和运动的一门学科； 从根本概念、原理分析和标准等根
本方面阐述船舶的装载状态和航 海性能； 是航海专业的专业根底课； 根底课程有：立体几何、高等数学、 理论力学、材料力学。
净吨位
定义：从总容积中扣除不能用于客货运输 的容积，如机舱、物料舱、船员住舱等， 然后除以后所得的吨位数。
作用：作为计算船舶各种港口使费或税金 之基准，如港务费、引航费、拖轮费、 码头费、进坞费、系解缆费和吨税等。
备注：船舶吨位证书中的总吨位和净吨位 的数值应采用整数，不计小数点以下的 数值，总吨位、净吨位只填写数字，数 字后面没有单位“吨〞。
☆吨位的概念
➢ “吨〞是排水量的计量单位。按国际单位制 规定，“吨〞是质量单位，“千牛顿〞是重 量的单位，1吨重量约等于千牛顿。
➢ “吨〞作为容积的单位，用它来表示船舶营 运能力的大小。
➢ 每吨货物所占容积大于40立方英尺〔立方米〕 者为轻货，反之那么为重货。
中国船级社 船舶强度直接计算指南
中国船级社船舶强度直接计算指南下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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总纵强度
总纵强度
船舶总纵强度的计算
总纵弯曲应力
静置法
假使船舶以波速在波浪的前进方向上航行，此时船与波的 相对速度为零。这样就可以认为船体是在重力和浮力作用 下静平衡于波浪上的一根两端完全自由的直梁。
由于重力和浮力沿船长的分布规律并不一致，故两者在每单位船长上 的差额就构成作用在船体梁上的分布载荷。船体梁在这个载荷作用下 将发生总纵弯曲变形并在船体梁断面上产生剪力和弯矩。
M I
Z
由上面公式可知，船 体剖面上的应力呈线 性分布，如图所示。 对于一般船舶，中和 轴距船底比较近，因 此上甲板是离中和轴 最远的构件，其弯曲 正应力最大。
在船舶强度计算中经常把弯曲应力公式化成下列形式
：
式中 ：
M I I
Z
Z=
M W
W
称为船体剖面模数
它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特 性
A1 Ai
B1 Ai Z i
C 1 Ai Z i i 0
2
由此，剖面中和轴距参考轴的距离为：
e1
B1 A1
Ai Z i Ai
(m )
利用惯性矩的平行轴公式及叠加原理，便可求得整个
船体剖面对水平中和轴的惯性矩为：
I 1 2 ( C 1 e1 A1 ) 2 ( C 1
0值表示船体结构承受过载能力的大小，对于不同的
船舶，其值有不同的规定。
二 等值梁假设
为了应用梁的弯曲应力公式来计算船体总纵弯曲应力
，就必须对空心薄壁的船体梁作一个假设——等值梁 假设，假设船体是一根等值等值梁。
所谓等值梁，是指在抵抗总纵弯曲方面与船体具有相
同抵抗能力的一种梁，也就是与船体等效的一种梁。
船舶总纵强度的计算
总纵弯曲应力
静置法
假使船舶以波速在波浪的前进方向上航行，此时船与波的 相对速度为零。这样就可以认为船体是在重力和浮力作用 下静平衡于波浪上的一根两端完全自由的直梁。
由于重力和浮力沿船长的分布规律并不一致，故两者在每单位船长上 的差额就构成作用在船体梁上的分布载荷。船体梁在这个载荷作用下 将发生总纵弯曲变形并在船体梁断面上产生剪力和弯矩。
M I
Z
由上面公式可知，船 体剖面上的应力呈线 性分布，如图所示。 对于一般船舶，中和 轴距船底比较近，因 此上甲板是离中和轴 最远的构件，其弯曲 正应力最大。
在船舶强度计算中经常把弯曲应力公式化成下列形式
：
式中 ：
M I I
Z
Z=
M W
W
称为船体剖面模数
它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特 性
A1 Ai
B1 Ai Z i
C 1 Ai Z i i 0
2
由此，剖面中和轴距参考轴的距离为：
e1
B1 A1
Ai Z i Ai
(m )
利用惯性矩的平行轴公式及叠加原理，便可求得整个
船体剖面对水平中和轴的惯性矩为：
I 1 2 ( C 1 e1 A1 ) 2 ( C 1
0值表示船体结构承受过载能力的大小，对于不同的
船舶，其值有不同的规定。
二 等值梁假设
为了应用梁的弯曲应力公式来计算船体总纵弯曲应力
，就必须对空心薄壁的船体梁作一个假设——等值梁 假设，假设船体是一根等值等值梁。
所谓等值梁，是指在抵抗总纵弯曲方面与船体具有相
同抵抗能力的一种梁，也就是与船体等效的一种梁。
7上层建筑
ys 0 = δ −
π
2
−
2l ys
1 (q1 − q3 ) π 3
（7-19） （7-20）
1 1 2 8 y l3 1 { p1l 4 ( 2 + 4 ) − s3 (q1 − q 3 )} π π Es I s 2π 3
式中 I s -主体断面对其中和轴的惯性矩。 在长度中点作用于上层建筑的总水平力，也就是作用于主体的总水平力是
− ∫ ya qdx = − ∫ ya (q1 cos
πx
2l
+ q3 cos
3πx )dx 2l
（7-9）
140
船舶强度与结构设计
= − ya
2l
π
(q1 cos
πx
1 3πx + q3 sin ) 2l 3 2l
（7-10）
在 x = l 处，即长度中点处的弯矩是
1 − (q1 − q3 ) 3 π
长度中点应力
理论弯曲应力
理论弯曲应力 应力
上层建筑长度
图 7-3
图 7-4
138
船舶强度与结构设计
还有一种影响应力分布的因素就是上层建筑侧壁内作用的竖向力。如果是甲板室，支 持它的上甲板横梁弯曲，结果使主体与上层建筑的曲率不同，甚至相反，如图 7-5 所示，将 使应力分布曲线有一个突变的坡度。 如果是长甲板室， 在其侧壁内的弯曲应力又将呈线性分 布，到甲板室甲板处将沿甲板宽度保持常量。产生这个影响的控制因素是上甲板刚性(或柔 度)，上甲板刚性越大，上层建筑越能与主体的弯曲一致。长甲板室中点的应力分布如图 7-6 所示。 从上述分析可知，上层建筑内的应力要小于简单弯曲理论计算所得的应力。因而把上 层建筑的效率定义为 上层建筑效率=
π
2
−
2l ys
1 (q1 − q3 ) π 3
（7-19） （7-20）
1 1 2 8 y l3 1 { p1l 4 ( 2 + 4 ) − s3 (q1 − q 3 )} π π Es I s 2π 3
式中 I s -主体断面对其中和轴的惯性矩。 在长度中点作用于上层建筑的总水平力，也就是作用于主体的总水平力是
− ∫ ya qdx = − ∫ ya (q1 cos
πx
2l
+ q3 cos
3πx )dx 2l
（7-9）
140
船舶强度与结构设计
= − ya
2l
π
(q1 cos
πx
1 3πx + q3 sin ) 2l 3 2l
（7-10）
在 x = l 处，即长度中点处的弯矩是
1 − (q1 − q3 ) 3 π
长度中点应力
理论弯曲应力
理论弯曲应力 应力
上层建筑长度
图 7-3
图 7-4
138
船舶强度与结构设计
还有一种影响应力分布的因素就是上层建筑侧壁内作用的竖向力。如果是甲板室，支 持它的上甲板横梁弯曲，结果使主体与上层建筑的曲率不同，甚至相反，如图 7-5 所示，将 使应力分布曲线有一个突变的坡度。 如果是长甲板室， 在其侧壁内的弯曲应力又将呈线性分 布，到甲板室甲板处将沿甲板宽度保持常量。产生这个影响的控制因素是上甲板刚性(或柔 度)，上甲板刚性越大，上层建筑越能与主体的弯曲一致。长甲板室中点的应力分布如图 7-6 所示。 从上述分析可知，上层建筑内的应力要小于简单弯曲理论计算所得的应力。因而把上 层建筑的效率定义为 上层建筑效率=
中国船级社 船舶强度直接计算指南
中国船级社船舶强度直接计算指南1.船舶强度计算是船级社评定船舶结构强度的重要依据。
The calculation of ship strength is an important basisfor the classification society to evaluate the structural strength of ships.2.船舶结构强度直接计算是基于船舶的结构特征和材料性能进行的计算。
Direct calculation of ship structural strength is based on the structural characteristics of the ship and the performance of materials.3.直接计算方法可以准确地评估船舶的强度和稳定性。
The direct calculation method can accurately evaluate the strength and stability of the ship.4.船舶强度直接计算需要考虑船舶在不同载荷和海况下的应力和变形情况。
stress and deformation of the ship under different loads and sea conditions.5.船舶强度直接计算主要包括静力计算和动力计算两种方法。
Ship strength direct calculation mainly includes two methods: static calculation and dynamic calculation.6.通过静力计算可以评估船舶在静止状态下的结构强度情况。
Static calculation can be used to evaluate the structural strength of the ship in a static state.7.动力计算则是评估船舶在航行和发生船舶运动时的强度情况。
船舶管系知识第七章
视向 视向
图7.4.6 法兰螺孔转角视向规定
(-) 基准面
（+）
图7.4.7 法兰螺孔 转角"+"、"-"的表示
.
2. 直管法兰螺孔转角 选择其中一只法兰螺孔平分线与直管组成
的平面作为公共基准面，这样这只法兰螺孔的 转角为 0。另一只法兰的法兰螺孔平分线与此 基准面间的夹角即为这只法兰的螺也转角。
H(高 度)； 从弯模中心到地平面之间的距离。
A(中 心 距)； 从弯模中心到机体边缘之间的距离。
B(插芯长度)； 从弯模中心到插芯活塞杆连接件的距离。
C(后夹长度)； 从弯模中心到后夹导条端面之间的距离。 对于滚轮式后夹，则为弯模中心到后夹 第二个滚轮中心的距离
R: 弯管半径
图7.3.1 弯管参数示意图
注：D表示管子公称通径 R表示弯头弯曲半径
三、弯管机
1、弯管机的分类
机械
液压
弯管机
弯管机
数控
冷弯弯管机
弯管机
弯
电动
机械
管
弯管机
弯管机
机
火焰弯管机
热弯弯管机
中频弯管机
有芯弯管机 无芯弯管机 有芯弯管机 无芯弯管机
有芯弯管机 无芯弯管机
2、弯管机主要参数
B
LC
R
A
地平面
L(前夹长度)： 从弯模中心到弯盘端面之间的距离。
项
目
标准范围 允许极限 备 注
弯管偏差 L1
θ
双向弯管偏差 L1
θ2 θ1
L3
L2
L2
△L1 △L2 △θ △L1 △L2 △L3
θ1 θ2
±3
船舶强度的概念
船舶强度的概念嘿，朋友们！今天咱来唠唠船舶强度这个事儿。
你想啊，船舶就好比是咱在大海上的移动房子，要是这房子不结实，那可不得出大乱子嘛！船舶强度，简单来说，就是船舶能承受多大的力。
这就跟咱人一样，有的人身体壮实，能抗住很多压力，而有的人就比较脆弱。
船舶也是如此啊！一艘船要是强度不够，在海上遇到点风浪，那可能就摇摇晃晃，甚至有散架的危险，这多吓人呀！咱可以把船舶强度想象成是一个大力士。
这个大力士得有足够的力气来应对各种情况。
比如说，船体结构得牢固吧，不能说随便碰一下就破个洞啥的。
还有啊，船上的各种设备、机器啥的，也得稳稳当当的，不能一颠簸就掉下来或者坏了。
你说要是在海上航行着，突然船的某个地方裂了，那可咋办？那不就跟咱家里房子漏了一样嘛，得赶紧修啊！可在海上哪有那么容易修呀，所以一开始就得把船舶强度给搞好。
咱再想想，船舶在海上要面对多大的压力呀！海水的压力、风浪的冲击、货物的重量等等。
这就好像一个人背着很重的东西，还得在狂风暴雨中走路，得多难呀！要是这人身体不强壮，那肯定走不了几步就趴下了。
船舶也是这样啊，强度不够，怎么能在大海上安全航行呢？你看那些大船，为啥造得那么结实？不就是为了保证强度嘛！它们就像是海上的勇士，不管遇到什么困难都能勇往直前。
而那些强度不行的船呢，就只能小心翼翼的，稍微有点风浪就吓得不行。
咱平时过日子还得注意身体呢，船舶也得注意强度呀！船东们得舍得花钱，把船造得结实点，船员们也得好好爱护船，别乱折腾。
只有这样，船舶才能在大海上安全地航行，把货物送到目的地，把乘客平安送回家。
总之，船舶强度可不是小事儿，这关系到船舶的安全，关系到大家的生命和财产。
咱可不能马虎，得重视起来呀！让我们一起为船舶的强度加油，让它们在大海上乘风破浪，勇往直前！。
船舶原理-题4
D
极限重心高度是从初稳性、大倾角稳性、动稳性出发，规定 的船舶重心高度的______。 A. 最大值 B. 最小值 C. 平均值 D. 都不是
A
船舶两侧均衡装载，开航后无风浪，但船舶却向一侧倾斜， 说明______。 A. 稳性过大 B. 稳性过小 C. 和稳性无关 D. 以上都有可能
Chap.4 Stability
Chap.5 Trim Chap.6 Insubmersibility
Principles of Naval Architecture
Structure Mechanics:
Chap.7 Structure Mechanics
Ship Hydrodynamics:
Chap.8 Ship Resistance
B
对于同一艘船，其静稳性曲线随以下哪项因素而变化： A. 船舶排水量 B. 船舶吃水 C. 船舶重心高度 D. A、B和C都对
D
对于相似尺度的船舶，其静稳性曲线主要随________因素而 变。 A. 船长与吃水 B. 船宽与干舷 C. 船长与船宽 D. 船宽与吃水
B
船舶的形状稳性力臂随________的不同而变化。 A. 排水量及受风面积 B. 排水量及船舶重心 C. 排水量及船舶浮心 D. 排水量及横倾角
A
矩形液体舱内设置一道纵舱壁可以减少自由液面影响的 _________。 矩形液体舱内设置二道横舱壁可以减少自由液面影响的 _________。 A. 0 B. 1/4 C. 1/2 D. 3/4
D A
对于舱长 l ，宽分别为b1和b2的梯形液舱，自由液面惯性矩 可用下式求取： l (b b ) l b 48 A. B. 36 C. l b 3 D. l (b1 b2 ) (b12 b22 )
船舶推进_螺旋桨的强度校核
bmax b0.6 0 .9911 D 0 .9911 0 .332 5 .6 1 .843 m D
盘面比 最大叶宽比
(bmax / D )0.586 (bmax / D )0.7 (bmax / D )0.55 (bmax / D )0.55 (0.586 0.55) 0.7 0.55 0.398 - 0.311 0.311 0.036 0.33188 19 0.15
0.4
0.55 0.7
0.226
0.311 0.398
7.1 《规范》校核法
表8-1 四叶模型螺旋桨要素表
MAU4-40 直 径(m) 毂径比 盘面比 最大叶宽比 平均叶宽比 叶厚比 后倾角 0.250 0.180 0.400 0.226 0.192 0.050 10˚
盘面比 最大叶宽比 0.4 0.55 0.226 0.311
2也可采用如下的经验公式来确定当螺旋桨直径d30m时取t?00045d当螺旋桨直径d30m时取t?00035d405060302010876141312119101716151819叶梢部分的详图r10ttmin35mm00015d螺旋桨直径dm叶梢部厚度mm20二桨叶厚度的径向分布1线性分布t?与025r或035r处桨叶厚度用同一比例画在图上并连成直线即可量得不同半径处的桨叶厚度2非线性分布t?与025r或035r及06r处切面的厚度三个点在图上按同样比例标出通过三点连成光顺曲线即可得到各不同半径处桨叶厚度
4
第7章 螺旋桨的强度校核
概 述
为了船舶的安全航 行，必须保证螺旋 桨具有足够的强度 在设计螺旋
桨时必须进行
强度计算和确 定桨叶的厚度 分布。
，使其在正常航行
状态下不致破损或 断裂。
第七章船舶系固设备
第七章船舶系固设备第一节定义货物系固设备1．货物单元是指集装箱、公路车辆、铁路车辆、公路罐车、铁路罐车或可移动罐柜，有时称为货件。
不是永久固定在船上的船舶自带装载设备或其他构件，也被视为货物单元。
2．标准货物是指针对其特殊形状，船舶已备有经认可系固索具的货物。
3．半标准货物是指针对其特殊形状，船舶所配备的经认可系固索具只能满足其中部分货件系固要求的货物，如拖车、车辆等。
4．非标准货物是指需要专门配载并需用特殊系固索具进行系固的货物。
5．半拖车是指需与拖头相连接以在公路上行驶的车体，其中包括箱柜型半拖车、集装箱型半拖车、板架车等。
6．滚装货车是指在码头区中利用牵引车牵引的20英尺、30英尺或40英尺的轮式板架车。
7．板架箱是指20英尺或40英尺的板架式集装箱。
8．特种车是指轮式或履带式可缓慢行走的车辆，如倾倒车、挖掘车等。
9．货物系固设备是指所有用于系固和支持货物单元的设备，有固定式和便携式两种。
10．最大系固负荷是指货物系固索具可承受的最大负荷。
在系固作业中，若索具的安全工作负荷不小于最大系固负荷MSL，则可用安全工作负荷SWL代替最大系固负荷MSL。
11．固定式系固装置是指焊接在船体构件上的系固用构件。
12．便携式系固设备是指用于货物单元系固和支撑的移动式设备。
第二节非标准货物和标准货物的系固设备非标准货物的设备1．用于系固船舶在装载集装箱（无专用系固设备）、钢卷、重件货、普通件杂货及木材（货舱内）等时所用的设备即为非标准货物系固设备。
2．固定式系固设备：此类船舶的固定式系固设备直接焊接在舱壁、舷侧强肋骨、支柱及甲板上，必要时也可直接焊接在舱底及舱盖上。
其主要类型有：（1）眼板：眼板是焊接在舷墙或甲板上的一块带眼的钢板。
其作用是主要使便携式系固设备与船体结构相连。
（2）眼环：眼环由一个固定的眼环和一个活动眼环组成，其强度小于眼板。
其作用是主要使便携式系固设备与船体结构相连。
（3）地令：为一固定焊接眼环。
PBL教学模式在“船舶强度与结构设计”教学中的实践探索
PBL教学模式在“船舶强度与结构设计”教学中的实践探索1. 引言1.1 背景介绍随着船舶工业的迅速发展，船舶强度与结构设计作为船舶工程领域的核心内容，对培养船舶工程专业人才具有重要意义。
然而传统的教学模式存在着知识割裂、理论脱离实践等问题，难以真正培养学生的综合能力和创新意识。
如何创新教学模式，提高船舶强度与结构设计课程的教学质量，成为当前教育教学改革的重要课题。
本研究旨在探索PBL教学模式在船舶强度与结构设计课程中的应用，通过案例分析、教学效果评估和学生反馈等研究手段，深入分析PBL教学模式的实践效果，为船舶工程教育教学改革提供借鉴和参考。
1.2 研究意义船舶强度与结构设计作为船舶工程专业的重要课程之一，对于培养学生的专业技能和实践能力具有重要意义。
然而传统的教学模式往往缺乏实践性和针对性，学生在课堂上往往只是被passively 接受知识，缺乏主动学习的机会。
引入基于问题的学习（PBL）教学模式，可以提高学生的学习主动性和问题解决能力，促进他们的实践能力和团队合作意识的培养。
在船舶强度与结构设计课程中采用PBL教学模式，可以使学生更加深入地了解课程内容，提高他们的问题分析和解决能力。
通过小组合作，学生可以在具体的案例中实践所学知识，从而更好地理解理论知识与实际应用之间的联系。
PBL教学模式还可以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习积极性和参与度，进而提高教学效果。
本研究旨在探讨PBL教学模式在船舶强度与结构设计中的应用，并对其教学效果进行评估和分析，为今后相关研究提供借鉴和参考。
通过本研究的实践探索，可以为船舶工程专业的教学改革和提高教学质量提供valuable insights。
2. 正文2.1 PBL教学模式介绍PBL教学模式是一种基于问题解决的学习方式，学生通过自主探究和合作学习，来获取知识和技能。
在PBL教学中，教师更多的是扮演指导者和引导者的角色，而不是传统意义上的知识传授者。
学生在PBL教学中通常会遇到真实的问题情境，需要他们主动去思考、提出问题并解决问题。
船舶强度
1.船体强度是船舶抵抗内外作用力的能力，船舶强度分为总纵强度、横向强度、局部强度和扭转
强度。
其中总纵强度是指船体在整个船长方向上抵抗内外作用力的能力。
2.中垂变形是指中部下垂而首尾两端上翘的一种变形。
由于船体的中部浮力小而首尾两
端浮力大，重力在中部大而首尾小的原因使得船体中垂或中拱变形。
3.承受弯矩和剪力可能致使船体遭受变形和破坏。
最大的弯矩常发生在船中、最大的剪力常等
发生在离船中的1/2 处。
4.纵向构件布置的密，横向构件布置的疏的骨架型式是纵骨架式双层底结构形式。
杂货船常
采用横骨架式单底.式结构。
5.外板的作用有保证船体的密封性；承担船体总纵弯曲强度、横强度、局部强度；承担舷
外水压力、波浪冲击力、坞墩的反作用力、外界的碰撞、挤压和搁浅。
甲板板的板厚是船中比首尾厚的原因是船舶最大总纵弯曲力矩都是作业在船中0.4L船长区段内。
双层底的作用有万一船底破损，内底板可以制止海水浸入舱内，保证船舶和货物安全；增强船底强度；可储存燃料、淡水，空船时装压载水，有效利用空间，并且降低船的重心，增加船舶稳性。
6.肋板是设在双层底内肋位上的横向构件。
中内龙骨是设在中线面上并焊接在平板龙骨
上的纵向连续构件。
实肋板上开孔是为了通空气、水等。
7.仔细看书中图7-7，图7-8，熟识船体常见构件的名称位置和作用。
第七章 船舶强度
剪力曲线（Shear curve） 负荷曲线的积分曲线。
N( x) 0x q( x)dx 0x ( p( x) b( x))dx
弯矩曲线（Bending moment curve）
剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重 积分曲线。
x
xx
M (x) 0 N(x)dx 0 0 q(x)dx
结论 剪力最大值约位于距首尾L/4处； 弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小。
（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯
曲或变形的能力。 （二）船体纵向弯曲或变形的原因
船舶所受重力和浮力沿船长方向分布 不一致造成。
（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线
重量曲线（Weight curve）
浮力曲线（Buoyancy curve）
b(x)
负荷曲线（Load curve）
q(x) p(x) b(x)
（四）船体剪切变形
单位长度的船体，其前后两端受到 大小相等、方向相反的切力作用，度的船体，前后两端受到大 小相等，方向相反的弯矩作用，则该段 船体将发生弯曲变形。
1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于 重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲 板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形。
中和轴
剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各 个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形 心并与剖面的基线平行.在中和轴上剖面 的材料无拉伸变形,也无压缩变形,材料处 于中性状态。对于空心变断面梁的船体， 中和轴位于船体剖面的中心。
中和轴
甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb
中和轴
wd
Ix Zd
wb
Ix Zb
Pi
Vi .ch
Vi .ch
第一节船舶总纵强度.
第一节 船舶总纵强度一、船舶强度基本概念1. 船舶强度：船舶结构抵抗内外力而不致破环的能力。
2. 船舶强度种类⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎩纵强度总强度横强度船舶强度扭转强度局部强度 二、船舶总纵强度1. 总纵强度概述1)船舶漂浮在水面上，受到重力和浮力的作用，就整个船体看总重力与总浮力是平衡的。
但实际上在船体长度每一段上其重力与浮力是不平衡的。
由于这种重力与浮力沿着船长方向分布不均，使船体产生了纵向弯曲。
2)船体上每一段重力与浮力的差值就是实际作用在船体上的负荷。
船体正是由于负荷的作用而产生了剪力和弯矩。
剪力最大值在距首尾约1/4船长附近；最大弯矩值则在船中附近。
3)船体纵向变形的两种形式：中拱(Hogging)船体中部上拱的弯曲状态(受正弯矩作用)。
中垂(Sagging)船体中部下垂的弯曲状态(受负弯矩作用)。
2. 总纵强度的校核1)许用切力：按“许用剪切应力、横剖面对水平中和轴的惯性矩、横剖面水平中和轴以上有效构件对中和面的静矩、计算横剖面水平中和轴处舷侧外板或纵舱壁的厚度以及波浪切力”计算的许用静水切力。
许用弯矩：按“许用弯曲应力、甲板或龙骨处的剖面模数、局部构件折减系数以及波浪弯矩”计算的许用静水弯矩。
2)校核各横剖面的静水切力和静水弯矩3)当不需要校核切力时 船中静水弯矩：1[()]2SLi i i i i i M W x P x B x '=∑⋅+∑⋅-∑⋅ (,)i i m f P x d =∑⋅分别令SM '取S M ±(船中许用静水弯矩)、0、LS M ±(空船许用静水弯矩)，绘制以载荷对船中弯矩i i P x ∑⋅为纵坐标，平均型吃水m d 为横坐标的强度曲线图。
4)经验方法(拱垂值)(1)拱垂值2F A M d d d δ+=- ，则： 当0δ>时，船舶呈中拱变形；当0δ<时，船舶呈中垂变形。
(2)纵强度校验方法 当01200bpL δ≤<，纵强度处于有利状态； 当1200800bpbp L L δ≤<，纵强度处于正常状态； 当800600bpbp L L δ≤<，纵强度处于极限状态； 当600bpL δ≥，纵强度处于危险状态。
《中华人民共和国内河交通安全管理条例》释义
《中华人民共和国内河交通安全管理条例》释义前言1986年国务院发布施行的《中华人民共和国内河交通安全管理条例》（以下简称原条例），对于保障我国内河交通安全，减少水上交通事故，维护人民群众的生命、财产安全，促进经济建设的健康发展，发挥了积极的作用。
近几年来，随着内河交通运输事业的快速发展，水上交通安全管理出现了一些新的情况和问题，尤其是水上交通安全事故频繁发生，损失严重。
据统计，2001年共发生水上交通安全事故645起，死亡490人，沉船290艘，直接经济损失16472.27万元；其中，内河交通事故就达525起，死亡336人，沉船155艘，直接经济损失4072.21万元。
同时，一些重大、特大事故也屡屡发生，不仅造成了重大人身和财产损失，而且造成了极坏的社会影响。
例如，2000年6月22日发生在四川合江县的“榕建”客渡轮触礁事故，造成221人全部落水，130人死亡的特大悲剧。
造成这些事故的主要原因：一是，管理职责不清，责任不明，导致内河交通安全管理脱节或者缺位。
原条例只对港航监督机构即海事管理机构的职责作了规定，而对地方人民政府、船舶和浮动设施的所有人与经营人的安全管理责任以及船员的任职资格条件和要求等，没有规定或者规定得过于原则，实践中出现了谁都管、又谁都不管的情况，发生水上交通事故后难以找到应当承担责任的管理部门。
二是，有些船舶和浮动设施的技术条件差、安全标准低。
三是，船舶和浮动设施经营人的行为不规范，在经营活动中重效益、轻安全，违章指挥、违章操作或者违章作业的情况比较严重。
四是，原条例对执法机关的职权规定得比较具体，但对其应当承担的责任则规定得过于原则，尤其是对滥用职权、玩忽职守的行为没有规定相应的法律责任。
因此，迫切需要对原条例进行修改。
修改后的条例（以下简称条例）共11章95条。
第一章，总则；第二章，船舶、浮动设施和船员；第三章，航行、停泊和作业；第四章，危险货物监管；第五章，渡口管理；第六章，通航保障；第七章，救助；第八章，事故调查处理；第九章，监督检查；第十章，法律责任；第十一章，附则。
第七章船舶水密装置与堵漏设备
吊索，小端为拉
索，使用时用吊
索将木塞吊到破
洞处，再由船内
用带钩艇篙经破
洞钩入拉索拉紧
系牢。
2024/8/1
第七章 船舶水密装置与堵漏
13
2)水泥、黄沙及促凝剂
应备500#或以上的高强度水泥，洁净无杂物的粗粒黄砂， 直径25mm以下的石子，促凝剂用苏打或水玻璃。
调拌时每50Kg水泥先用砂0.05m3、石子0.062m3搅拌，再 加入溶化的促凝剂和23L淡水搅拌成浓浆。
3)操作位置： ①现场手动机械装置开、关门；②驾驶室集控室集中遥 控关所有门；③舱壁甲板可到达之处用全周旋摇柄转动关门。
4)报警器：特别的声响警报器应在门开始移动前至少5s但不超过10s 发出声响，且连续发声报警直至该门完全关闭。
5)信号显示：红灯表示门完全开启、绿灯表示门完全关闭、遥控关门 时，以红灯闪烁表示关闭过程中。
4.木质堵漏器材不要
置于高温、潮湿处。
5.橡胶填料不可遇油，
也不宜置于高温或潮
湿处。
6.水泥要防潮，防止
压实结块，一般应每
半年至一年更换一次；
黄沙应保持清洁，防
止被油污染。
2024/8/1
第七章 船舶水密装置与堵漏
15
第二节 船舶堵漏
一、应急措施
1.发出堵漏警报信号(两长一短声，连续一分钟)，按应变 部署表要求立即采取堵漏行动。 2.停车并将漏损部位置于下风。 3.迅速关闭水密门、窗和开口以防止进水的蔓延，开启全 部排水泵排水。 4.检查吃水和船舶倾斜的变化，掌握干舷和稳性等情况。 5.测定漏损部位。测定方法有：根据部位判断；根据横倾 斜方向判断；观察舷外四周有无油污泛出；静听各空气管 的排气；用榔头敲击相邻舱壁听其声音有无变化；自制简 易探测器(用刻有标记的一长竹杆和一直径0.5～1.0m并缝 上帆布的铁丝圈制成)在舷外水线下船壳板处移动时吸力情 况来判断等方法。 6.把救生艇放出舷外，以免横倾后不易放艇。 7.向上级机关报告、与附近港口以及过往船只保持联系， 以便救援。
船舶强度与结构设计习题集
《船舶强度与结构设计》习题集第一章船体外载荷模块1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布,另一半作为二次抛物线分布.如下图所示 .试求证距船中x 处单位长度的重量为:⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=2175.05.02)(l x i w x ω (kN/m)式中W ——空船重量，kN;l ——船长的一半，m.2、某长方形货驳和10m ，均匀装载正浮于静水中。
若认为货驳自身质量沿船长均匀分布，此时在货驳中央加10t 集中装载荷。
试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。
3、长方形浮码头，长20m 、宽５m 、深３m,空载时吃 水１m （淡水）。
当中部８m 范围内承受布载荷时，吃水增加到２m 。
假定船体质量沿船长均匀分布。
试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。
4、某箱形船，长100m 、宽18m ,在淡水中正浮时吃水为5m 。
假定船体质量沿船长均匀分布。
将一个150t 的载荷加在船中后50m 处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变矩值。
5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于L z h y π2cos 2=的余弦波上，试计算波谷在船中时的最大静波浪弯矩。
6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m 的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。
第二章总纵强度模块1、某型深3.5m 的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到以下各数值（对半剖面）：（1）使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5（肋距为500mm ，每四档肋距设一实肋板），该船底板的最小厚度至少应为多少？（2）剖面上甲板宽度为2m ，舱口旁的甲板厚度为5mm ，舷侧板厚度为6mm 。
若该剖面受到1600kN 剪力的作用，求甲板距中心线4m 处和舷侧板在中和轴处的剪应力。
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三、 局部强度 （Local strength）
（一）定义 船舶结构抵抗船体局部发生变形或破坏 的能力。 船舶局部结构抵抗内外力作用的能力。 （二）主要计算（校核）部位 舱口盖、上甲板、中间甲板、底舱底 板、平台。
（三）允许负荷量的表示方法 均布载荷pd：单位面积允许承受的最大重 量（kPa）。 集中载荷P：某一较小特定面积上允许承 受的最大重量（kN）。 车辆载荷Pv ：载车部位允许承受的以特定 车轮数目为前提的车辆及所 载货物的总重量（kN）。 堆积负荷Pc ：载箱部位上作用在箱底座处 的集装箱总重量（kN）。
2、静水弯矩及静水切力法 LBP90m的船舶，通常只校核计算船中 剖面上 150m的船舶，通常需要校核 船中剖面上的静水弯矩和波浪弯矩。 MS MS
Mw Mw
LBP>150m的船舶，需要校核重要剖面的 剪力和弯矩。
M i.s M i.s
海上货物运输
航海学院
货运教研室
第一篇 第七章 船舶强度 （Strength of ship）
强度定义及分类
总纵强度 局部强度 扭转强度
一、强度定义和分类
1、强度定义 船体结构抵御内外力作用的能力。 船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。 2、强度分类 纵强度 总强度 强度
p( x)
浮力曲线（Buoyancy curve）
b( x )
负荷曲线（Load curve）
q ( x ) p ( x ) b( x )
剪力曲线（Shear curve） 负荷曲线的积分曲线。
N ( x) q( x)dx ( p( x) b( x))dx
0 0
x
x
弯矩曲线（Bending moment curve） 剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重(二 次)积分曲线。
中间甲板和内底板
Hd Hd Pd 9.81 H d c 9.81 9.81 S .F .
Pd 9.81 H d 0.72 7.06 H d
Pd 9.81 H d 1.2 11.77 H d
舱口外甲板
二 舱 舱 口 盖
舱 口 间 甲 板
一 舱 舱 口 盖
（六）实际负荷量的计算
（1）均布载荷（Even distributed load）
hi Pd 9.81 S .F . i P Pd 9.81 S
（2）集中载荷：（Concentrated load）
W P 9.81 n
（3）集装箱载荷：（Container load）
甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb
弯曲应力
Ix d zd
Ix b zb
zd zb d b d b
甲板剖面模数的腐蚀修正
（1） 近似公式计算法
dn d n
（2）经验法
根据有关实测资料，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％。 扣除原则：使用年限小于5年的船舶取下限， 使用年限10年以上的船舶取上限。
（五）船体拱垂变形 单位长度的船体，前后两端受到大 小相等，方向相反的弯矩作用，则该段 船体将发生弯曲变形。 弯曲应力的最大值出现在龙骨板或 上甲板。
1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于 重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲 板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形。
2、中垂（Sagging） 船体受负弯矩作用，中部的浮力小于 重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲 板受压，船底受拉，发生中部下垂的变形。
横强度
扭转强度 局部强度
二、总纵强度 (Longitudinal strength)
（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯 曲或变形的能力。 （二）船体纵向弯曲或变形的原因 船舶所受重力和浮力沿船长方向分布 不一致造成。
（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线
重量曲线（Weight curve）
M i.w M i.w
N i .s N i .s
N i .w N i .w
3、强度曲线图法 （1）适用条件 船长小于90m或者装载 均匀，不需要校核静水 切力时，可以使用该法。 （2）曲线图的构成 纵坐标：载荷对船中力 矩的绝对值之和。 横坐标：平均型吃水。
点划线 虚线 实线 点划线和虚线之间：有利范围 虚线和实线之间：允许范围 实线之外：危险范围 点划线左上方：中拱范围 点划线右下方：中垂范围
（四）局部强度的校核方法 甲板实际负荷量 甲板允许负荷量
p p d d P P Pv Pv Pc Pc
（五）允许负荷量的确定 1、查取局部强度计算书
部位
载荷
上甲 板
中间甲板
内底板
上甲 板 舱口 盖 17.26
二层甲板舱口 盖
均布载荷 （kPa）
M ( x) N ( x)dx
0
x
x
0
x
0
q( x)dx
结论 剪力最大值约位于距首尾L/4处； 弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小。
（四）船体剪切变形 单位长度的船体，其前后两端受到 大小相等、方向相反的切力作用，则该 段船体将出现剪切变形。 剪切应力最大值出现在相应板材与 横剖面水平中心线的交点处。
（六）船舶总纵强度的校核方法
1、经验法（舱容比配货法）
Vi .ch Pi Q Pi Pi Pi Pi (1 10%) Vi .ch
舱别 货舱容积 舱容比％ Pi 调整值 上下限 范围 NO.1 3075 14.58 1955 196 2151 1759 NO.2 4119 19.53 2619 262 2881 2357 NO.3 4210 19.96 2676 268 2944 2408 NO.4 5719 27.12 3636 364 4000 3272 NO.5 3967 18.81 2522 252 2774 2270 Total 21090 100 13408
LBP 有利拱垂范围： 1200 LBP LBP 正常拱垂范围： 1200 800
LBP LBP 极限拱垂范围： 800 600 LBP 危险拱垂范围： 600
注意 船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开 航； 船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开 航； 船舶处于危险拱垂范围，不能开航。
Pc 9.81 Pi
（七）最小衬垫面积Smin的确定
P P P Pd S Smin S Pd Pd
（八）保证局部强度不受损伤的措施
按船舶腐蚀程度确定允许负荷量； 舱内货物重量分布应均匀； 装载重大件货物时应加衬垫； 自动舱盖上不能装货或只能装轻货； 固体散货应合理平舱； 装载重货时应限制其落底速度。
3、影响船舶拱垂变形的因素 船体有效构件的尺寸、材料及分布 载荷配置 船舶与波浪的相对位置关系 （1）船舶中拱，处于波浪中，波长约等 于船长，波峰位于船中，船体中拱加剧。 （2）船舶中垂，处于波浪中，波长约等 于船长，波谷位于船中，船体中垂加剧。
（六）剖面模数wx 船体剖面模数，它是表征船体结构抵抗 弯曲变形能力的一种几何特性，也是衡量船 体总纵强度的一个重要标志
Ix x z
Ix — 计算剖面对中和轴的惯性矩 z — 所求应力点至水平中和轴的垂直距离
总纵弯曲应力为
M z x Ix
M — 计算剖面的总纵弯矩 Ix — 计算剖面对中和轴的惯性矩
M
中和轴
剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各
个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形心并 与剖面的基线平行.在中和轴上剖面的材料无 拉伸变形,也无压缩变形,材料处于中性状态。 对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体 剖面的中心。
4、船舶吃水校核法 （1）利用吃水判定船舶的拱垂 dM¤ > dM：中垂变形 dM¤ < dM：中拱变形 dM¤ ＝ dM：无拱垂变形 （2）利用吃水判定拱垂的变形大小
dM ¤ －d M
（3）利用拱垂差的大小校核总纵强度
LBP 正常拱垂值： 1200 LBP 极限拱垂值： 800 LBP 危险拱垂值： 600
四、扭转强度 （Torsional strength）
定义
船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的 能力。
产生原因
沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线 造成的。 具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。 如集装箱船舶、木材船等。
车辆载荷 （kN）
17.16
24.72~31.1
73.57
第一货舱 9.24 其他货舱 34.34
98.1kN/4个前 98.1kN/4个前 轮 轮 68.7kN/2个前 98.1kN/2个前 轮 轮
集中载荷和集装箱载荷的允许负荷量同理可
查得。
2、经验公式计算法（均布载荷Pd）
上甲板
Hc 1.2(或1.5) Pd 9.81 H c c 9.81 9.81 S .F .