船舶结构设计

一 概述

船舶结构设计是在满足船舶功能及总体性能要求的前提下，通过结构设计使船舶在寿命期间强度、刚度、稳定性等均能满足使用的要求。船舶结构设计的内容决定了其设计计算任务的繁重。随着世界船舶市场对高技术含量、高附加值船舶需求的加大，各国船舶业间的能力竞争日趋激烈。现代造船技术正朝着高度机械化、自动化、集成化、模块化、计算机化方向发展。为了缩短船舶产品研制开发周期、降低开发费用，提高船舶结构设计计算效率已提上日程。

技术的推动和需求的牵引使计算数值仿真技术得以迅速发展，在船舶结构设计中，以有限元为核心的CAE（Computer Aid Engineering）技术——计算辅助工程技术，越来越受到重视，各种各样的仿真方法和仿真工具正逐步得到应用。CAE技术已成为船舶结构设计中不可或缺的有力工具，是解决大量工程优化问题的基础。为适应船舶工业的迅速发展，解决实际工程问题，迫切需要开展CAE在船舶结构设计中的应用及开发。

二 船舶结构设计的特点及CAE发展的现状

船舶经常运营于高速、强水流、强气流等环境条件下，船舶设计结构不仅要考虑船舶总纵强度、局部强度、结构稳定性，还需要考虑振动、冲击、噪声等。由此可见，船舶结构设计是一门技术含量高、设计难度大的学科领域。船舶结构设计的困难的另一个重要方面是由于船舶体积庞大，在很多场合下无法象汽车、飞机等一样做整体试验。传统船舶结构设计是通过母型船改进，结合经验开展简化结构的定性分析计算完成，其结构设计、计算和分析包含大量的经验成分。船舶结构试验开展的困难，加大了船舶结构设计对数值仿真技术的依赖性，CAE技术成为船舶结构设计的重要工具。

CAE从字面上讲是计算机辅助工程，其概念很广，可以包括工程和制造业信息化的所有方面。但传统的CAE主要是指工程设计中的分析计算和分析仿真，其核心是基于现代计算力学的有限单元分析技术。CAE起始于20世纪50年代中期，而真正的CAE软件诞生于70年代初期，到80年代中期，逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件。近40年来，CAE技术结合迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学与现代计算技术，从低效检验到高效仿真，从线性静力求解到非线性、动力仿真分析、多物理场耦合，取得了巨大的发展与成就。在日趋全球化的市场氛围中，企业间的竞争将表现为产品性能和制造成本的竞争。而CAE在产品研发及创新设计中所显示出的无与伦比的优越性，使其成为现代化工业企业在日趋激烈的市场竞争中取胜的重要条件。利用CAE软件，可以对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，并对其未来的工作状态和运行行为进行虚拟运行模拟，及早发现设计缺陷，实现优化设计；在实现创新的同时，提高设计质量，降低研究开发成本，缩短研究开发周期。CAE与CAD／CAM等软件一起，已经成为支持工程行业和制造企业信息化的主要信息技术之一。

CAE软件技术的发展，促使CAE在各行各业得到了极为广泛的应用。目前，CAE软件已在国外广泛应用于核工业、铁道、石油化工、机械制造、汽车交通、电子、土木工程、生物医学、轻工、日用家电等工业和科学研究领域。CAE在船舶行业也正迅速发展，目前各大舰船科研院所均引进CAE软件开展日常设计研究工作、各大船级社均采用CAE有限元软件进行自行规范计算的设计与研究。

三 CAE技术在船舶结构设计中的应用

目前CAE技术在船舶结构设计中已使用非常广泛，已渗透到船舶结构设计计算中的每一个领域，下面分别介绍CAE在船舶结构各计算领域中的应用。

31 强度

强度是船舶结构设计首先要考虑的问题。船舶结构强度计算主要包含全船总纵强度计算和局部强度计算。总纵强度是校核船体的纵弯曲计算波浪条件下船体各横剖面内纵向结构构件的应力,并将它与许用应力进行比较以判定船体的强度。传统的船舶总纵强度计算常常仅对典型横剖面进行计算,通常需要进行多次近似计算才可以得到最终结果,而采用全船有限元建模的方式,船舶总纵强度的计算变得较为容易。图1是某船在六级海况总纵强度中垂状态计算结果。在全船有限元模型CAE计算下，全船的每一个模剖面任意构件的应力情况都可以在计算结果中反映。目前由于全船总纵强度有限元计算需要耗费大量机时进行三维模型的建立,要开展全船总纵强度CAE计算需要较长周期，但如果全船三维CAD模型已经存在,船舶CAE计算将变得十分方便。

船体结构局部强度计算主要包括对底部结构强度计算、舷部结构强度计算、球鼻首结构强度计算、甲板结构强度计算、舱壁结构强度计算、主要设备基座强度计算等。传统计算方法对船舶局部结构的计算通常建立在简化的梁系结构和板架结构来计算，计算模型也通常是平面模型，空间复杂结构常常无法完成计算。而运用CAE技术任意复杂的船舶局部结构，其强度问题都能迎刃而解，并且计算结果非常详实。图2为船舶底部结构局部强度有限元计算结果。

图1 全船总纵强度计算 图2 底部结构强度有限元计算

运用CAE技术进行船舶结构强度计算目前应用非常广泛，CAE已成为实际船舶结构强度计算的不可缺少的工具。

32 刚度

在船舶结构强度满足的条件下,船舶结构设计的另一个重要指标就是刚度，即在预定的载荷下船舶结构的变形必须在许用的范围内。如规范规定全船在波浪下的静变形不大于船长的五百分之一。图3是对典型船舶双臂尾轴架结构刚度CAE计算结果。

利用先进CAE计算软件,可以真实的反映结构的实际承载情况,能考虑传统方法不能计算的复杂结构的变形问题,而且结果更准确可靠。

图3双臂尾轴架结构刚度计算 图4 甲板板架板架结构稳定计算

33 稳定性

船舶结构的稳定性分析，即船舶结构的失稳计算,属于船舶结构计算的重要组成部分。船舶结构稳定性计算常常包括对支柱结构的失稳欧拉力的校核计算、甲板纵骨带板结构失稳欧拉应力计算和甲板板架、底部板架结构失稳计算。图4是对典型甲板架板架结构稳定计算结果。传统计算方法对结构失稳计算通常仅能对支柱、简单板架结构进行计算。运用CAE方法可以快捷的计算复杂结构的失稳问题。

34 振动

船舶结构的振动计算对于船舶结构设计十分重要。规范要求，船舶总振动固有频率应避开主机频率、轴频、螺旋浆叶频等,尾部板及板架结构振动固有频率要避开螺旋浆激励频率；机舱区板及板架要避开主机频率。

图5 某舰总振动计算

图6 船舶尾部振动计算

船舶结构总振动传统计算方法是将全船简化为二十站变截面的空心梁，然后用经验公式计算得附连水质量附加到总船质量上进行振动计算。这样计算方法能在相当简化的程度上得出计算结果，但会把实船会遇到的横向总振动、扩张收缩等的振动形态给忽略掉。全船CAE振动计算能精确的建立全船有限元模型，并根据船体外板的空间形状考虑水对总振动的影响，而不必用人工经验公式计算的方式加附连水质量。全船CAE计算的结果可以全面的仿真全船在水中振动的情况。图5为某船总振动模态。

船舶尾部结构振动是船舶结构振动的一个难题，该问题不但涉及到船舶结构本身的固有频率，还涉及到船体结构与周围流场的流固耦合振动，要详细研究船舶尾部结构振动问题，传统方法仅能做定性分析，CAE技术为其提供技术解决方案。图8为某船尾部振动计算结果。文献[4]也利用SESAM有限元程序船舶尾部振动进行响应预报。

尾轴架结构的振动问题也是船舶局部振动经常要面对的问题，传统计算方法也只能对其做相当的简化求出近似的结果。文献[5]运用有限元法建立尾轴架结构的真实实体模型,并进行了详细的干湿模态计算。

35 冲击

船舶抗冲击性是目前越来越受相关专业人员重视的学科领域，对于军舰来说尤为重要，因为舰船结构抗冲击性是舰船生命力的重要保障。设计军舰结构时，舰船结构不但要经受强大的风浪载荷，还需要考虑舰船结构承受炸药爆炸的冲击载荷。该领域分两大类研究范畴：舰船结构抗水下非接触爆炸计算研究和舰船结构抵御接触爆炸穿甲研究，统称舰船结构抗冲击研究。舰船抗冲击性在传统方法中无法计算。近些年来,随着计算硬件的发展及CAE技术的发展，从船局部结构到整舰的CAE抗冲击评估计算逐步可以在微机上开展。文献[6]运用MSCDYTRAN对加筋板架爆炸载荷下动态响应进行了数值分析，文献[7]对某型水面舰船全船结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应进行了MSCDYTRAN数值模拟。图7为某舰整舰水下爆炸冲击计算有限元模型。图8为某柴油机基座抗冲击计算结果。

图7整舰水下爆炸冲击计算

图8 某柴油机基座抗冲击性计算

整舰结构抗冲击CAE计算规模一般较大，有限元模型的网格质量、单元选择、材料选择、外载荷的施加方法及计算算法的选择对计算结果有重要影响。整舰CAE计算仍是技术含量很高的领域，亟需投入大量力量去研究和开发。

36 噪声

舰船结构的噪声主要包含舰船舱室内噪声研究和舰船结构水下噪声研究。船舶噪声的治理一直以来和舰船结构振动密不可分，但又与船舶结构振动很不相同。船舶结构振动常常只需要解决低频问题，而船舶结构噪声问题常常频段范围很宽，从几赫兹到几十万赫兹。CAE技术中的有限元法显得力不从心，因为声学问题如果要用有限元的方法来进行计算，随着频率的加大，网格的密度要非常之大，就算是简单的结构其计算模型也非常巨大，以致于现有的计算机无法完成计算。故在噪声领域有限元法常用于低频、中低频的计算，中高频以上问题需要采用其它CAE技术，包括统计能量法、边界元技术、无限元技术等。图9为运用AUTOSEA软件，对简化的全舰船结构进行声幅射计算的例子。

图9 全舰声幅射计算

四 船舶结构CAE技术应用的特点

CAE技术正应用到船舶结构设计算的每一个领域。CAE在船舶结构设计中有如下几个优点：

1 可视性 采用CAE进行船舶结构计算，可以从图像上看到分析结构的大小、材料、边界条件、载荷条件等，大多数CAE软件均提供了良好的人机交互环境。

2 真实性 运用CAE技术对船舶结构建模能反映船舶结构的真实几何情况。无论是板架结构还是实体结构，无论是简单平面结构还是复杂空间结构，CAE的建模功能都能根据问题的需要，作适当简化，建模反映结构的真实情况，为精确计算打下基础。

3 详实性 运用CAE工具进行船舶结构计算，可以根据模型参数情况、加载的条件及计算参数的设定，详实求得计算结果。根据设计人员的需要求得任意部位需要的计算结果，可根据设计人员提供参数的准确程度,详实反映结构物理情况。

4 强数值运算能力 目前通用的CAE软件，都采用多种高效的数值计算方法，大量线性、非线性问题均有解决方案。不同CAE软件常常是功能侧重点不一样,如MSCNASTRAN和ANSYS在有限元线性力学领域十分成熟；ABAQUS软件则在有限元非线性接触、摩擦领域有特长；ANSYS-LSDYNA、MSCDYTRAN由于采用显示动力学算法，强于冲击穿甲相关计算；SYSNOISE则是声-振分析专业工程软件，它拥有声场有限元、无限元、直接 /间接边界元法等多种声学解决方案；AUTOSEA软件是基于统计能量分析方法的结构振动、声学设计工具；HYPERMESH强于网格划分，并是目前很适合于做结构力学优化设计的软件。

尽管运用CAE技术开展船舶结构设计计算有上述优点,但目前仍有以下问题:

1 如何快速建模是船舶结构CAE设计的一个重要任务。由于船舶行业自身特点,船舶结构二维CAD设计在相当长一段时内还将存在,并在工程中发挥重要作用。目前从二维CAD图纸设计到三维CAE模型的生成,需要花费大量时间。

2 CAE目前使用难度仍然较大。由于有大量CAE软件的存在，并且各CAE软件均有很强的专业背景，要想使用好特定的CAE软件，设计使用人员必须具备相当的相关领域的专业知识。CAE软件目前仍停留在少数专业人员的使用范畴内。

3 修改设计CAE计算工作量较大。由于CAE的计算过程复杂，做一次设计修改相当于重新开始做一次CAE计算。很多情况下网格划分、边界条件的定义等都要重新进行。对于一个小规模问题，重新计算工作量增加不明显，如果对一个大规模计算，则需要耗费大量机时。

4 目前船舶结构CAE计算尚不存在质量控制标准。虽然CAE在船舶行业的应用已有很长时间，并且大量任务已采用CAE分析计算，但CAE建模的简化程度、网格的质量、边界条件的设定、外载荷加载方式都和具体分析计算的人员的经验有很大关系，其计算结果的准确程度也很不一样。常常出现不同人员对同一问题进行计算而得到不同结果的现象。

五 总结及展望

随着船舶结构设计技术的深入开展船舶强度、刚度、稳定性、振动、冲击和噪声各领域的CAE应用将越来越广泛和深入。CAE不仅可以解决船舶结构传统经典力学问题，新兴的学科领域如爆炸冲击领域问题也有解决方案；CAE不仅在现有结构的力学计算上发挥巨大作用,在船舶结构设计创新,新材料、新结构形式的使用上也将发挥不可替代的作用。

展望未来船舶结构设计中CAE技术将有如下特点：

1 船舶结构CAE计算领域更加扩大。在船舶结构CAE计算将在更加精确的基础上扩大计算的学科领域，如流体与固体的耦合计算、振动与声学的耦合计算、高速冲击下的结构力学与热力学计算等。

2 CAD设计与CAE计算更紧密结合。由船舶结构二维、三维图纸设计方案均能方便的转化为CAE分析的几何模型。

3 CAE软件操作的更简便实用化。CAE技术将成为更大范围内工程技术人员的实用工具，而不仅仅停留在少数专业人员手中。更人性化、智能化的CAE工具将帮助大多数船舶结构设计技术人员解决日常设计问题。

4 特定问题CAE计算参数化。产品的型号系列化一直以来是设计人员的工作内容，在船舶结构设计中有很多领域都需要对结构相似的类似问题进行计算,特定问题CAE参数化将大大方便设计人员的结构优化设计工作。

5 船舶结构CAE计算的规范化。针对不同的船舶结构设计计算领域，将制定规范标准化CAE计算过程，使CAE船舶结构设计计算的正确性有保障。

上层建筑是位于上甲板以上的，自一舷伸至另一舷或其侧壁自外板内缩不大于4 ％船宽的围蔽建筑物。有时也泛指包括甲板室在内的甲板建筑物。上层建筑可用于布置各种舱室、战位和各种装置等，减少甲板上浪，增加船舶储备浮力，并可保护机舱开口免受波浪侵袭。根据需要，可有不同的长度和层数，在大型客船上最为宠大。主船体加上上层建筑构成一定高度和断面变化的船体梁，上层建筑按其所在位置和长度大小，不同程度地参与船体总纵弯曲，船体在上层建筑端部将产生严重的应力集中，在设计中应引起重视。舰艇上层建筑的形式、层数和设置，取决于舰艇的类型、主尺度和使命，并与总体舱室布置、武器布置、生活居住条件及航海性能密切相关。在潜艇耐压船体上方，沿船长设置并与非耐压船体连成一体的结构，也称上层建筑。根据上层建筑所在的位置，又可分为艏楼、桥楼和艉楼等。上层建筑的甲板有各种名称，如艏楼甲板、艉楼甲板、游步甲板、救生甲板、驾驶甲板、罗经甲板等。

船舶与海洋工程结构极限强度分析论文

　船舶的总体结构状态时一个非常复杂的过程。下面是我收集整理的船舶与海洋工程结构极限强度分析论文，希望对您有所帮助!

摘要： 当轮船受到外部冲击载荷时，轮船整体结构就会变形，当这个变形达到最大极限状态，这时的极限状态叫做极限弯矩。轮船整体构架承受全部抗击的最强能力是极限强度。本文对船舶结构极限强度。进行了分析和研究，提出了有限元分析方法进行强度和极限分析。

　 关键字： 极限强度，船舶，结构，船舶与海洋工程

　随着科学技术的不断进步，轮船结构以及轮船使用的材料都有很大的进步。船体的整体结构和材料成为当今社会研究的主要对象。随着计算机技术的日益成熟，船体整体结构和承受的。屈服力都可以采用软件仿真来快速精确的计算。

　1引言

　船体的整体结构和承受的能力是保证轮船安全的重要保障，它关系到轮船是否安全出航和安全返航。随着先进的设计技术的进步，计算机相关设计软件已经可以。设计整体结构和仿真测试船体的整体结构。分析船体结构和整体强度是一个复杂的非线性过程，必须进行合理的划分，采用好的分析方法才能得出精确的数值。新材料的不断出现使船体材料耗费变的越来越经济合理，同时船体结构屈服强度也变的越来越理想。

　在分析船舶整体结构变形和极限强度的时候，我们所研究的绝大多数问题都是属于线性的微弱形变问题。在微弱整体的结构中，位移和应变可以被线性化，等效于正比关系。但是，在实际中，不规则物体所受的应力和应变都不是线性的，常见的有悬臂梁的弯曲，U形梁的变形等等。

　2总体结构状态

　船舶的总体结构状态时一个非常复杂的过程。总体结构的崩溃在过去几年是一个非常普遍的现象，它是船体结构所受冲击超过了材料本身的极限，这时候支撑梁不能够支撑船体整体结构。以上情况不足为奇，在飞机和潜艇外体上也经常出现类似情况。目前，中国的船体分析技术的研究还处于起步阶段，与国外发达国家。先进水平仍有很大的差距。为了进一步研究分析，我国投入资金和人力，在实际工程中，建立一个比较完善的船体分析系统，包括原动机转速控制系统，同步船体结构系统，轮船控制系统管理相关技术的研究，实验研究了一系列模拟各种恶劣的条件下，容易控制船体结构的一些关键技术，并做了可行性分析。船舶具有非常重要的作用，特别是对船体分。析屈服强度的分析，轮船安全可谓海军舰艇的生命线。动力和结构形成一个整体轮船系统，为船体结构极限强度分析的发展。指明了方向。

　3极限强度分析法

　如何分析船舶结构的极限强度是一个复杂而且非常有意义的过程。分析这种复杂的船体结构没有一种比较准确的分析方法。在分析极限强度的时候，我们通常采用复杂问题简单化，采用线性和非线性结合的方法，有限元和边界元分析相结合的方法。

　31逐步破坏分析法

　上世纪末，美国物理学家的在基于对悬臂梁、加筋板在轴向压缩载荷作用下结构失效问题的研究成果中提出了逐步破坏的分析方法。船体结构破坏不是一个迅速变化的过程，是一个一步一步的程序，同时也不会一下子超过屈服极限，随着应力的增大逐渐的增大的逐渐破坏。在进行破坏分析的时候，首先建立屈服应力和位移的曲线关系。

　32非线性分析法

　分线性分析方法必须。对船体分析采用模块化分析，必须充分考虑如何进行分段，分段之后逐个段进行非线性分析。在这个工程中，一个段的结构有自己的不同，针对不同结构进行线性化分析和非线性化分析。每个分段包含一个骨架间距内的所有主要构件，选择或者利用发生崩溃概率最大的情况进行分析的原则，对所承受的分段骨架进行全面的分析和仿真。这种分析方法需要对每一段进行模型建立，然后一个模型模型的分析。船体总体结构的弯曲和抗屈服能力不同导致分析结果不同。

　33有限元分析法

　有限元分析方法是结构分析的简单方法，它能把复杂问题简单化，分析整体结构的节点和网格。在进行有限元分析的时候，通常对船体结构进行网格划分，然后进行网格施加约束，在均匀网格上施加可变的。激励，观察整体结构的响应。采用这种方法能模拟船体的边界条件和整体约束。有限元分析方法综合考虑。船体的形状和材料的'不同，通过不同载荷的约束，我们可以分析出结构极限(包括最大应力，最大屈服极限)。最近几年，有限元分析方法被应用在船舶整体分析和部分结构分析的案例非常多。这种分析方法有两个个缺点。一是。不能很好的模拟真实环境，不能考虑周围环境对整体结构形变的影响。第二对于结构复杂的构件，有限元分析方法对于复杂的结构不太实用，设置相关算法时间太长，不能在有效的时间完成任务。这种分析方法的优点有以下几个方面：

　(1)对船体建模方式直观明了。在分析结构的时候可以采用线性划分和非线性划分网格。采用相关软件完全可以分析所有动态结构的模型和仿真。利用有限元分析模块的可视化建模窗口，动态结构的框图和模型可迅速地建立和仿真研究。用户需要选择元件库(对应的子模块程序模块)中选出比较合适的模块，然后并改变需要的形式，拖放到新建的建模窗口，鼠标点击或者画线连接都可以搭建非常可观的结构模型。他的标准库拥有的模块远远大于一百五十多种，可用于搭建和仿真各种不同的、种类变化的动态结构。模块包。括输入信号源子模块、动力学元件子模块、代数函数和非线性函数子模块、数据显示子模块模块等。模块可以被设定为触发端口和使能的端口，能用于模拟大模型结构中存在条件作用的子模型的行为。

　(2)可以构建动态结构模型。可动结构的模型可以修改并进行仿真。有限元分析还可以作为一种图形化的、数字的仿真工具，用于对动态结构模型建立和操作改变规律的研究制定。

　(3) 模块元件与用户代码的增添和定制。已有模块的图标都可以被用户修改，对话框的重新设定。用户完全可以把自己编写的C代码、FORTRAN代码、Ada代码直接植入模型中，此外模块库和库函数都。是可定制的，扩展以包容用户自定义的结构环节模块。。

　(4)设计船舶结构模型的快速、准确。他拥有优秀的积分和微分算法，这样给非线性结构仿真带来了极大的方便，同时也带来了相对较高的计算精度。可以选择比较先进的常微分方程求解器和偏微分方程求解器，还可用于求解力学刚性的和非刚性的结构，还可以求解具有事件触发的逻辑结构，求解或不连续状态变量的结构和具有代数环和参数环的结构。软件的求解器可以确保连续结构或离散结构的仿真高速、准确的进行。

　(5)复杂结构可以分层次地表达。根据个人需要，若干子结构可以由各种模块组织。按照自顶向下(从元器件到结构)或自底向上(从实现的每一个细节到整体结构)的方式搭建整个结构模型。这种分级建模能力能够使得代码丰富的、体积庞大的、结构非常复杂的模型可以简便易于行动的构建。结构子模型的层次数量和子子模块的分层次数量完全取决于所搭建的结构，软件本身不会限制到搭建的模型。有限元还提供了模型和子。模块结构浏览的功能。这样更加方便了大型复杂结构结构的操作。

　(6) 仿真分析的交互式。该软件显示的示波器可以图形显示和动画的形式显示出来，数据也可以动作的形式显示，What-if分析运行中可调整参数模型进行，监视仿真结果能够在仿真运算进行时。可帮助用户不同的算法可以快速评估，进行参数优化这种交互式的特征。

　由于有限元模块是全部融合于有限元，一次在有限元模块下所有的计算的结果都完全可保存到有限元软的工作空间中，因而就能使用有限元所具有的众多分析、可视化及工具箱工具操作数据。

　4船舶在军事上的发展状况

　在军事上的应用：在上世纪90年代，以美国为首的国家海军大力发展海军轮船性能优化，整体结构和性能得到优化。于93年提出了水面舰艇先进机械项目计划(提前海洋表面计划ASMP)。

　美国的目的是建立一个国家的最先进的舰艇推进系统，能够实现远程作战和抗高撞击的能力。美国海军采用先进的智能设备，同时采用电气控制和机械控制系统。在同一时间满足指定的性能，在分析极限强度上加大了投资，军用船舶的其他方面投资也有显着的减少。随着ASMP计划进一步研究，权力一体化“和”模块化“的方法来研究船舶电力发电、运输、转化、分配。利用共享设置海军的推进装置用电、日常的用电。各种武器装备输电发电和配电系统构成的综合电力系统，美国海军相当重视电力在船舰上的应用。

　我国海军在研究这方面也不逊色，国内有先进设计理论和分析方法。对船舶承载能力和撞击能力做过实验分析。

　5总结

　本文介绍了船舶结构极限分析的三种不同的方法，并进行了对比分析，最后得出结论：有限元分析方法耗时比较长，但是能够很高的分析和仿真船舶结构极限。

　参考文献

　[1]祁恩荣，彭兴宁破损船体非对称弯曲极限强度分析首届船舶与海洋工程结构力学学术讨论会论文集，江西九江：1999136-143

　[2]徐向东，崔维成等箱型粱极限承载能力试验与理论研究船舶力学，2000，4(5)：36-43

　[3]朱胜昌，陈庆强大型集装箱船总纵强度计算方法研究船舶力学，2001，5(2)：34--42

　[4]郭昌捷，唐翰岫，周炳焕受损船体极限强度分析与可靠性评估中国造船，1998(4)：49—56

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静稳性船舶在外力矩逐渐作用下的稳性。船上重物移动或在一侧装载少量货物引起的倾斜力矩可认为是逐渐作用的外力矩。受外力矩逐渐作用时船舶倾斜较慢，倾斜角速度可以忽略不计。根据倾角大小，可分为初稳性和大倾角稳性。初稳性船舶作倾角小于 10°倾斜时的稳性，又称小倾角稳性。小角度倾斜是船在航行中经常发生的。此时，船舶有无稳性及稳性优劣决定于横稳心高度（又称初稳性高度）,即从重心G到稳心M的垂直距离GM(图1)。稳心M为船舶倾斜时,浮心移动轨迹的曲率中心，在小角度倾斜时，可视作是一个固定点。具有初稳性的船舶,倾斜后浮力能够与重力W构成一个使船回复的力矩,其值Mr=GMsinθ。式中为船舶的排水量；θ为倾角。横稳心高为正值，稳心在重心之上，GM值大，船舶的复原能力也大。但过大的横稳心高会使船舶在风浪中剧烈摇荡，使适航性变坏。因此，要选择适当。一般上限值取决于对船舶横摇周期的要求，最低值为船舶安全要求所确定。 大倾角稳性船舶作倾角为 10°以上倾斜时的稳性。此时,回复力矩以Mr=GZ来表示。式中GZ为重心到浮力作用线的垂直距离，称回复力臂。在同一装载情况下，其值随倾角由小到大再由大到小直至最后消失。回复力臂与倾角的关系曲线称静稳性曲线， 曲线最高点的竖坐标表示船在倾斜中所能产生的最大回复力臂，相应的横坐标为最大静倾角θsmax，回复力臂最后消失时的倾角为稳性消失角θr。它们是衡量大倾角稳性优劣的主要指标，其值越大表示大倾角稳性越好，船舶越不易倾覆。动稳性： 船舶在外力矩突然作用下的稳性。阵风突然袭击和海浪冲击引起的倾斜力矩属于突然作用的外力矩。力的突然作用，使船舶倾斜很快，这就需要考虑倾斜时的角速度和惯性。在静力作用下，外力矩不超过船舶的最大回复力矩，船舶就不会倾覆。但在动力作用下，由于惯性,即使达到回复力矩与外力矩相等,船舶还要继续倾斜，只有当外力矩所作的功被回复力矩所作的功抵消时才能停止倾斜。因此，衡量动稳性优劣的指标是回复力矩所作的功。船舶倾斜中最危险的情况是船舶摇摆到最大摆幅正要回复时，受到与回复方向一致的突加力矩作用，船舶在两个同方向力矩作用下倾斜加剧。此时能使船舶倾覆的最小突加外力矩称为最小倾覆力矩。

1、挠度衡准和船舶装载后检验自身总纵强度的有效方法

2、根据机舱不同位置适当调整中区货舱货物分配量；

3、应考虑中途港装卸货物对强度的影响；

4、均衡装卸各舱货物，合理安排装卸顺序；

5、油水的合理分布和使用；

6、吃水差调整时兼顾船舶拱垂状态的改善；

7、合理压载；

8、避免船舶在波浪中的纵谐摇。

1我想知道,什么是船舶设备学,

我上学的时候学的课程叫做“船舶结构与设备”

船舶设备学主要是指船舶常识、船体结构、锚设备、系泊设备、装卸设备、船舶检验与修理等知识

航海高等教育教材《船舶结构与设备》目录如下：

第一章 船舶常识

第一节 船舶的基本组成与主要标志

第二节 船舶尺度与船舶吨位

第三节 船舶种类与特点

第二章 船体结构与船舶管系

第一节 船用钢材及连接方法

第二节 船体结构

第三节 典型专用船的船体结构特点

第四节 船舶管系

第三章 锚设备

第一节 锚设备的组成和作用

第二节 锚的种类与结构

第三节 锚链的组成与标记

第四节 锚机的种类、结构与要求

第五节 锚设备的配备、试验、检查和保养

第六节 锚设备的操作

第四章 系泊设备

第一节 系船缆

第二节 系缆的名称、作用与配备

第三节 系泊设备的组成

第四节 系泊设备的检查保养和使用注意事项

第五节 系泊标准用语

第五章 舵设备

第一节 舵设备的组成和转船原理

第二节 舵的种类和结构

第三节 操舵装置

第四节 操舵装置控制系统

第五节 自动舵

第六节 自适应舵与自动驾驶仪

第七节 舵设备的检查、保养和试验

第八节 舵令及操舵基本方法

第六章 起重设备

第一节 滑车、绞辘和索具

第二节 起重机

第三节 轻型吊杆

第四节 重型吊杆

第五节 起重设备的检查、保养和试验

第六节 货舱盖与舱内设施

第七章 船舶系固设备

第一节 定义

第二节 非标准与半标准货物系固设备

第三节 标准货系固设备

第四节 系固设备的检查、维护保养、使用注意事项与检验

第八章 船舶抗沉结构与堵漏

第一节 定义

第二节 船体开口处的水密装置及要求

第三节 船舶堵漏

第九章 船舶修理

第一节 船舶修理

第二节 船舶验收与试验

第十章 船舶入级与检验

第一节 船舶入级

第二节 船舶检验

2船舶方面一般常识

一、船舶构造 船舶是海上运输的工具。

船舶虽有大小之分，但其结构的主要部分大同小异。船舶主要由以下部分构成： （一）船壳（Shell） 船壳即船的外壳，是将多块钢板铆钉或电焊结合而成的，包括龙骨翼板、弯曲外板及上舷 外板三部分。

（二）船架（Frame） 船架是指为支撑船壳所用各种材料的总称，分为纵材和横材两部分。纵材包括龙骨、底骨和边骨；横材包括肋骨、船梁和舱壁。

（三）甲板（Deck） 甲板是铺在船梁上的钢板，将船体分隔成上、中、下层。大型船甲板数可多至六、七层， 其作用是加固船体结构和便于分层配载及装货。

（四）船舱（Holds and Tanks） 船舱是指甲板以下的各种用途空间，包括船首舱、船尾舱、货舱、机器舱和锅炉舱等。 （五）船面建筑（Super Structure） 船面建筑是指主甲板上面的建筑，供船员工作起居及存放船具，它包括船首房、船尾房及船桥。

（六） 船首（head）：船的前端部位。它的两侧船壳弯曲处叫首舷（bow）。

（七）船尾（stern）：船的后端部位。它的两侧船壳弯曲处叫尾舷（quarter）。

（八）舭部（bilge）：船舷侧板与船底板交结的部位。船舶尺度（九）最大尺度：也称全部尺度或周界尺度，它可以决定停靠码头泊位的长度，是否可以从桥下通过，进某一船坞。

全长（最大长度）：指船舶最前端与最后端之间（包括外板和两端永久性固定突出物在内）水平距离。 全宽（最大宽度）：包括船舶外板和永久性固定突出物在内的垂直于纵中线面的最大水平距离。

最大高度：自龙骨下边致船舶最高点之间的垂直距离。它减去吃水，即可得水面以上的船舶高度。

（十）登记尺度：是主管机关在登记船舶和计算船舶总吨位、净吨位时所使用的尺度，它载明于吨位证书上。 登记长度：在上甲板的上表面上，自首柱前缘到尾柱后缘的水平距离；无尾柱时，则量至舵杆中心。

登记宽度：在船舶最大宽度处，两舷外板外表面之间的水平距离。 登记深度：在船舶纵中剖面的登记长度中点处，从上甲板下表面往下量至内底板上表面的垂直距离。

（十一）船型尺度： 船长：沿夏季载重水线，自首缘量致尾柱后缘的水平距离，又称两柱长。 型宽：船体最宽处两舷肋骨外缘之间的水平距离。

型深：在船长中点处，自平板龙骨上缘量至干舷甲板横梁舷端上缘的垂直距离。 （十二）型吃水：自平板龙骨上缘量至水面的垂直距离。

加上平板龙骨的厚度，为实际吃水。二、船舶种类 海上货物运输船舶的种类繁多。

货物运输船舶按照其用途不同，可分为干货船和油槽船两大类： （一）干货船（Dry Cargo Ship） 根据所装货物及船舶结构、设备不同，可分为：1杂货船（General Cargo Ship） 杂货船一般是指定期航行于货运繁忙的航线，以装运零星杂货为主的船舶。这种船航行速度较快，船上配有足够的起吊设备，船舶构造中有多层甲板把船舱分隔成多层货柜，以适应装载不同货物的需要。

2干散货船（Bulk Cargo Ship） 散货船是用以装载无包装的大宗货物的船舶。依所装货物的种类不同，又可分为粮谷船（Grain Ship）、煤船（Collier）和矿砂船（Ore Ship）。

这种船大都为单甲板，舱内不设支柱，但设有隔板，用以防止在风浪中运行的舱内货物错位。3冷藏船（Refrigerated Ship） 冷藏船是专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。

船上设有冷藏系统，能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。4、木材船（Timber ship） 木材船是专门用以装载木材或原木的船舶。

这种船舱口大，舱内无梁柱及其它妨碍装卸的设备。船舱及甲板上均可装载木材。

为防甲板上的木材被海浪冲出舷外，在船舷两侧一般设置不低于一米的舷墙。5集装箱船（Container Ship） 集装箱船可分为部分集装箱船、全集装箱船和可变换集装箱船三种： （1）部分集装箱船（Partial container ship）。

仅以船的中央部位作为集装箱的专用舱位，其他舱位仍装普通杂货。 （2）全集装箱船（Full Container Ship）。

指专门用以装运集袋箱的船舶。它与一般杂货船不同，其货舱内有格栅式货架，装有垂直导轨，便于集装箱沿导轨放下，四角有格栅制约，可防倾倒。

集装箱船的舱内可堆放三至九层集装箱，甲板上还可堆放三至四层。 （3）可变换集装箱船（Convertible Container Ship）。

其货舱内装载集装箱的结构为可拆装式的。因此，它既可装运集装箱，必要时也可装运普通杂货。

集装箱船航速较快，大多数船舶本身没有起吊设备，需要依靠码头上的起吊设备进行装卸。这种集装箱船也称为吊上吊下船。

6滚装船，又称滚上滚下船（Roll on/Roll off Ship） 滚装船主要用来运送汽车和集装箱。这种船本身无须装卸设备，一般在船侧或船的首、尾有开口斜坡连接码头，装卸货物时，或者是汽车，或者是集装箱（装在拖车上的）直接开进或开出船舱。

这种船的优点是不依赖码头上的装卸设备，装卸速度快，可加速船舶周转。7载驳船（Barge Carrier） 又称子母船。

是指在大船上搭载驳船，驳船内装载货物的船舶。载驳船的主要优点是不受港口水深限制，不需要占用码头泊位，装卸货物均在锚地进行，装卸效率高。

目前较常用的载驳船主要有“拉希”型（。

3船舶方面一般常识

一、船舶构造 船舶是海上运输的工具。

船舶虽有大小之分，但其结构的主要部分大同小异。船舶主要由以下部分构成： （一）船壳（Shell） 船壳即船的外壳，是将多块钢板铆钉或电焊结合而成的，包括龙骨翼板、弯曲外板及上舷 外板三部分。

（二）船架（Frame） 船架是指为支撑船壳所用各种材料的总称，分为纵材和横材两部分。纵材包括龙骨、底骨和边骨；横材包括肋骨、船梁和舱壁。

（三）甲板（Deck） 甲板是铺在船梁上的钢板，将船体分隔成上、中、下层。大型船甲板数可多至六、七层， 其作用是加固船体结构和便于分层配载及装货。

（四）船舱（Holds and Tanks） 船舱是指甲板以下的各种用途空间，包括船首舱、船尾舱、货舱、机器舱和锅炉舱等。 （五）船面建筑（Super Structure） 船面建筑是指主甲板上面的建筑，供船员工作起居及存放船具，它包括船首房、船尾房及船桥。

（六） 船首（head）：船的前端部位。它的两侧船壳弯曲处叫首舷（bow）。

（七）船尾（stern）：船的后端部位。它的两侧船壳弯曲处叫尾舷（quarter）。

（八）舭部（bilge）：船舷侧板与船底板交结的部位。船舶尺度（九）最大尺度：也称全部尺度或周界尺度，它可以决定停靠码头泊位的长度，是否可以从桥下通过，进某一船坞。

全长（最大长度）：指船舶最前端与最后端之间（包括外板和两端永久性固定突出物在内）水平距离。 全宽（最大宽度）：包括船舶外板和永久性固定突出物在内的垂直于纵中线面的最大水平距离。

最大高度：自龙骨下边致船舶最高点之间的垂直距离。它减去吃水，即可得水面以上的船舶高度。

（十）登记尺度：是主管机关在登记船舶和计算船舶总吨位、净吨位时所使用的尺度，它载明于吨位证书上。 登记长度：在上甲板的上表面上，自首柱前缘到尾柱后缘的水平距离；无尾柱时，则量至舵杆中心。

登记宽度：在船舶最大宽度处，两舷外板外表面之间的水平距离。 登记深度：在船舶纵中剖面的登记长度中点处，从上甲板下表面往下量至内底板上表面的垂直距离。

（十一）船型尺度： 船长：沿夏季载重水线，自首缘量致尾柱后缘的水平距离，又称两柱长。 型宽：船体最宽处两舷肋骨外缘之间的水平距离。

型深：在船长中点处，自平板龙骨上缘量至干舷甲板横梁舷端上缘的垂直距离。 （十二）型吃水：自平板龙骨上缘量至水面的垂直距离。

加上平板龙骨的厚度，为实际吃水。二、船舶种类 海上货物运输船舶的种类繁多。

货物运输船舶按照其用途不同，可分为干货船和油槽船两大类： （一）干货船（Dry Cargo Ship） 根据所装货物及船舶结构、设备不同，可分为：1杂货船（General Cargo Ship） 杂货船一般是指定期航行于货运繁忙的航线，以装运零星杂货为主的船舶。这种船航行速度较快，船上配有足够的起吊设备，船舶构造中有多层甲板把船舱分隔成多层货柜，以适应装载不同货物的需要。

2干散货船（Bulk Cargo Ship） 散货船是用以装载无包装的大宗货物的船舶。依所装货物的种类不同，又可分为粮谷船（Grain Ship）、煤船（Collier）和矿砂船（Ore Ship）。

这种船大都为单甲板，舱内不设支柱，但设有隔板，用以防止在风浪中运行的舱内货物错位。3冷藏船（Refrigerated Ship） 冷藏船是专门用于装载冷冻易腐货物的船舶。

船上设有冷藏系统，能调节多种温度以适应各舱货物对不同温度的需要。4、木材船（Timber ship） 木材船是专门用以装载木材或原木的船舶。

这种船舱口大，舱内无梁柱及其它妨碍装卸的设备。船舱及甲板上均可装载木材。

为防甲板上的木材被海浪冲出舷外，在船舷两侧一般设置不低于一米的舷墙。5集装箱船（Container Ship） 集装箱船可分为部分集装箱船、全集装箱船和可变换集装箱船三种： （1）部分集装箱船（Partial container ship）。

仅以船的中央部位作为集装箱的专用舱位，其他舱位仍装普通杂货。 （2）全集装箱船（Full Container Ship）。

指专门用以装运集袋箱的船舶。它与一般杂货船不同，其货舱内有格栅式货架，装有垂直导轨，便于集装箱沿导轨放下，四角有格栅制约，可防倾倒。

集装箱船的舱内可堆放三至九层集装箱，甲板上还可堆放三至四层。 （3）可变换集装箱船（Convertible Container Ship）。

其货舱内装载集装箱的结构为可拆装式的。因此，它既可装运集装箱，必要时也可装运普通杂货。

集装箱船航速较快，大多数船舶本身没有起吊设备，需要依靠码头上的起吊设备进行装卸。这种集装箱船也称为吊上吊下船。

6滚装船，又称滚上滚下船（Roll on/Roll off Ship） 滚装船主要用来运送汽车和集装箱。这种船本身无须装卸设备，一般在船侧或船的首、尾有开口斜坡连接码头，装卸货物时，或者是汽车，或者是集装箱（装在拖车上的）直接开进或开出船舱。

这种船的优点是不依赖码头上的装卸设备，装卸速度快，可加速船舶周转。7载驳船（Barge Carrier） 又称子母船。

是指在大船上搭载驳船，驳船内装载货物的船舶。载驳船的主要优点是不受港口水深限制，不需要占用码头泊位，装卸货物均在锚地进行，装卸效率高。

目前较常用的载驳船主要有“拉希”型（Lighter Aboard Ship。

4中华人民共和国船舶签证管理规则的第一章 总 则

第一条 为规范船舶签证行为，保障水上交通安全，依据《中华人民共和国海上交通安全法》和《中华人民共和国内河交通安全管理条例》，制定本规则。

第二条 国内航行船舶在中华人民共和国管辖水域内办理船舶签证，适用本规则。

本规则不适用于军事船舶、渔船、体育运动船舶。但是前述船舶从事营业性运输时，应当按照本规则办理船舶签证。

本规则所称船舶签证，是指海事管理机构根据船舶或者其经营人的申请，经依法审查，对符合船舶签证条件的，准予其航行的行政许可行为。

第三条 中华人民共和国海事局主管全国的船舶签证管理工作。各级海事管理机构具体负责本辖区内的船舶签证管理工作。

第四条 船舶签证管理工作应当符合高效、便民的原则。

5出海的一些小常识

一是驾驶、轮机、通讯等各岗位人员应配备齐全；二是船体及各种设备应保养、维修并经过专业检验，达到适航状态。

安全、消防、救生设备、应急器材配套齐全无损坏；三是《渔业船舶检验证书》、《渔业船舶登记证书》、《渔业捕捞许可证》等证书必须齐全、有效。必须强调的是，海洋捕捞船员不是随便什么人都能胜任，应符合一定的条件。

船员应身体健康，且经训练合格；职务船员须持有效职务证书；普通船员必须经过安全基本技能训练。2看点渔船出海前注意事项一是注意收听天气预报，掌握航行，作业海域的天气情况；二是检查航海仪器设备，使通信，导航，号灯，号型等设备处在正常运行状态；三是按规定办好出港签证；渔船要装载合理，保持船舶稳性良好；四是编组生产，不单独出海；五是船东还应为每位出海渔民购买保险。

3看点渔船在平常的航行中应注意以下几点一是渔船航行时必须派专人值班瞭望，值班人员不得擅离岗位，交接班应履行交接手续；二是渔船不得超航区、超抗风等级航行，不得在禁航区航行；三是航行作业应避开商船习惯航路；四是应按规定正确显示号灯、号型、按规定鸣放声号，准确表明自己船舶的动态；五是必须严格遵守《1972年国际海上避碰规则》。4看点当渔船航行于事故多发水域应注意船长必须亲自值班，并安排人员加强瞭望，准确测定船位，要根据当时的风力、风向、浪高和流向等情况，谨慎驾驶，保持安全航速。

5看点当渔船在雾中行驶时应注意事项一是开启雷达，使用安全航速，增派瞭望人员；二是当对本船船位无把握或有疑问时，应选择在就近抛锚；三是根据船舶动态鸣放相应的声号，并显示号灯、号型；四是保持安静，以便守听他船雾中声号和甚高频无线电话；五是运用良好的航海技术极其谨慎地驾驶；六是必要时，船长应下令关闭全部或部分水密门、窗；七是雾航期间，驾驶、轮机等职务船员均应坚守岗位，严格履行各自的职责。6看点出海时的通讯在海上作业期间，编队出海的渔船之间要保持经常联络，必须定时收听天气预报，在恶劣天气到来之前采取好防风、防冻等有效的安全措施。

对于船员，要求做到以下几点：一是船员在甲板作业时应穿好救生衣、配戴安全帽，不得穿拖鞋等；二是不得在吊杆下站立和没有安全防护装置的船舷边站立、逗留；三是严禁从事捕捞许可证或国外入渔许可证规定内容以外的任何生产；五是禁止捕捞受国家或国际保护的水生野生动物，若意外捕捞应立即释放；六是船员在进入鱼舱时，应防止因鱼货变质所造成的有毒物质中毒。七是在下网作业时，网机操作人员应穿戴安全防护用品并对工作服衣口、袖口等处进行安全清理，防止下网操作时被网具或钢丝绳（绠索）带入水中，要严格按规程进行操作，避免被网机绞伤。

7看点起网作业时应注意的事项一是起吊网包保持安全重量，不得强行起吊，防止钢丝绳（绠索）崩断伤人及造成船舶大角度倾斜；二是在起绞网过程中，应随时保持水中网具与船艉或船舷的间距及角度，防止发生网具与船艉或船舷的间距及角度，防止发生网具缠绕螺旋桨事故；三是大风浪中起网时，网机绞纲速度应适当放慢，防止风浪冲击造成绳索断裂；四是鱼货、网具装载正确，保持船舶稳定。8看点在海上作业时碰到大风浪天气的应对方法在大风浪天气来临之前：首先，应及时收听气象预报，注意风情变化，及时归港避风。

如果因某些原因来不及避风，应做好以下准备工作。一是保持船舶水密。

应尽快把所有水密门、舷窗、舱口、通风口、天窗、出水口及锚链筒等，应加固或加盖，以保持水密； 二是保证排水畅通。所有排水机械、管路、阀门及甲板排水门等都应处于良好状态；三是固定一切活动物件，如网具，曳纲，锚等。

调整舱内、外一切物件，如吊杆、冰、渔获物及油、水等，降低船舶重心，提高稳定性；四是检查舵装置及锚设备，确保其处于良好状态；五是机舱应确保主机处于良好状态。如果不幸在海上遭遇大风浪时，应立即向岸台报告情况，采取移动式锚泊或放夹棕（大绠）漂流措施，保持安全航速，慢车顶风抗浪。

切记，大风浪中航行不得轻易调头，避免横浪。9看点渔船万一起火后该如何应对呢？这时候千万别慌张，先减速并调整方向，使失火部位处于下风；指挥人员迅速撤离现场，关闭通往火场的所有通道；移走火场附近可燃物，用水冷却火场周围舱壁和甲板；根据火源的不同，选择灭火器材的种类；火灾扑灭后，应认真清理现场，彻底扑灭余火，防止复燃；若船员身上衣服着火，应迅速脱下着火的衣服，或就地打滚灭火，或跳进就近水源中灭火。

6船体基础知识求解

我记得个大概，不对的和具体的楼下高人指正啊1，开口应该有水密 风雨密和非保护，计算大倾角时考虑非水密，课本上的动稳性曲线？个人感觉这个研究的是船舶动态的稳性，风雨密的不会进水，所以稳性消失角在非保护开口。

2，大倾角和小倾角在书上貌似是因为计算的原理不同才分开的吧。正常计算一般有完整温性和破藏稳性。

至于衡准，每种船、船级社要求大同小异。3，这个能有多大？ 船长算200m,15度那trim得多大了？4，所以自由液面修正啊。

貌似书上那一节说了啊。5，一般如果按icll算的话，破舱后满足要求的浮态就行。

如果还考虑的话，那船的稳性得多好啊。

7船舶和航海知识本人刚刚从事航海物流有专业知识急需请教：1船舶在

船舶在什么情况下使用重油和轻油？在起航和启动热机准备还有航行条件恶劣主机特殊工况的情况下使用轻油在航行稳定和主机工况正常（70%-85%功率下）使用重油2。纬度如果偏差一度或一分、一秒，那实际偏差多少海里或公里啊？是需要计算的3。

在风向表示中“ELY"和”“NLY"表示什么不知道你英语撒样，E是东方east的缩写N是north的缩写4。航速换算？不是所说的速度用”节“来表示吗？那么换算成每小时里数大约多少？百度上有，帮你BAIDU了哈！以后记得先问问百度1海里=1。

852千米 =1852米1节=1海里/小时 =1。852千米/小时5。

汽缸油是在什么时候消耗？主要用于润滑蒸汽机汽缸的高粘度润滑油 应该是在航行中 起到润滑的作用吧就你家单车还要加黄油呢6。 淡水存量有什么作用啊？作用大了去了，船员在船上吃的和的 洗衣服洗澡，这些都是小的淡水消耗，有的主机靠淡水冷却 那消耗量大的去了。