簡介
在外力作用下,船體有些變形是發生在橫向的。如
靜水壓力、貨物重量等都垂直於
外板或甲板作用在船體上,引起船體的彎曲變形。當波浪橫向作用於船體時造成兩舷的水壓力不同;當波浪拍擊船體側面,造成每平方米高達數十噸的衝擊力時,就可以造成船體的橫向歪斜,這種彎曲和歪斜如:1《船體的橫向變形》所示。
船體結構必須有足夠的能力抵抗這些變形或破壞,以保持橫向形狀不變。船體結構的這種能力就稱為橫向強度。保證橫向強度的結構主要有
橫艙壁、肋板、肋骨、橫樑以及與它們相連線的外板和甲板。
對於潛艇,橫向強度是結構設計時主要考慮的強度。當潛艇受到水下爆炸波的襲擊時,耐壓殼體除承受所在水深處的靜水壓力外,還受到巨的大衝擊波壓力。如果耐壓殼強度不夠,所產生的變形或破壞主要是橫向的。
船體總橫強度檢驗
1、船體舷側和艙壁以及與其附連的甲板和船底翼板,是傳遞和平衡船舶重力和船塢反力的主要船體構件。重力和船塢反力的一些較小部分直接在這些構件上平衡了,並使其垂向壓縮變形;船舶重力和船塢反力的其餘部分在這些構件中則引起剪下和彎曲變形。
縱向構件,即舷側和
縱艙壁以及與其附連的甲板和船底翼板的剪下和彎曲,引起船體縱向彎曲。橫向構件,即橫艙壁以及與其附連的甲板和船底翼板的剪下和彎曲,引起船體的橫向彎曲。
當船舶進塢時,引起船體橫向彎曲的力大大地超過船舶航行時
橫搖引起的船體橫向彎曲力。 因此,還必須根據船舶在塢內的條件檢驗船體的總橫強度;在某些情況下,應對船舶進塢條件本身加以考慮,視其能否切實保證塢內船體的橫向強度。
2、塢內船體的橫向彎曲乃是大寬度(船體長度)梁的彎曲,此梁具有比較大的高長(船體寬度)比,並且是由幾塊帶翼板(甲板和船底板)的橫向腹板(橫艙壁)組成。而這些腹板又與幾塊縱向腹板(舷側和縱艙壁)連線,因此,梁沿其整個寬度的垂向位移是不可能相互沒有關連的。
引起梁彎曲的部分荷載(重力和船塢反力)直接傳給梁的腹板,而這種荷載的其餘部分,則以跨距為腹板間距的板架構架反力形式傳給腹板。
將船塢反力傳給梁材腹板的船底板架的強度應由檢驗船體
局部強度來保證。
梁材的縱向腹板及其翼板的強度應由檢驗船體
總縱強度來保證。
梁材的橫向腹板(橫艙壁)及其翼板的強度檢驗屬於船體總橫強度檢驗問題。
3、船體的每一個橫艙壁,均可看作一個梁,它支持在船體舷側和縱艙壁上,並在其與船底縱向構架連線處及重量荷載直接作用處承受集中力(見圖2)。
由於此梁的結構和荷載對稱,故其支座反力亦應對稱;作用在舷側和縱艙壁的反力值可認為正比於舷側和縱艙壁板的厚度。
可作這種假設的原因之一,是因為計算船體縱向強度用的上述反力是剪力,而一般認為此種剪力是按船體腹板厚度成比例分布的。
已知作用在艙壁上的集中力數值和著力點,並求出其兩側和縱艙壁上的反力後,就可求出用來檢驗剖面強度的最危險剖面內的剪力和彎矩的計算值。
對於艙壁的中間剖面;必須根據法向應力檢驗其強度;在這些剖面的計算剖面模數中,應計入寬度約等於30%艙壁半寬的翼板(甲板和船底);此時允許法向應力應取其等於材料屈伏極限的60%. 承受最大剪力的剖面,必須按剪應力檢驗艙壁的強度。此時,若這些應力是沿整個艙壁腹板面積均布的,則必須取容許剪應力約等於材料屈伏極限的30%。
除了按應力檢驗艙壁強度外,還必須按穩定性來檢驗其強度。
為了保證艙壁的穩定性,必須使引起整個艙壁板完全喪失穩定性的力比作用在每一垂直剖面上的剪力約大50~100%。
4、根據以上各項所述,可用下述計算公式檢驗船體總橫強度
式中:W——艙壁中間剖面的剖面模數,此時應計入寬度等於艙壁半寬1/3的翼板(甲板和船底);
Q——在所研究的艙壁剖面內的剪力;
——艙壁垂直剖面的面積(t
i和h
i——各艙壁板的厚度和寬度);
——相應於艙壁喪失穩定性時的剪力;(
——各艙壁板的尤拉剪應力);
Mmax——由縱桁反力和縱艙壁與舷側反力引起的在艙壁中間剖面內的彎矩,如圖2所示。
縱桁反力值由船底強度計算求得,艙壁反力R1和舷側反力R2由下述表達式確定:
∑ri——位於中內龍骨和縱艙壁間的其他縱桁的反力之和;
t1和t2——在船體剖面中和軸處的縱艙壁的舷側列板的厚度。
當計算反力R1和R2、剪力Q和彎矩M值時,必須計及直接作用於艙壁上的重力荷載的卸荷影響。