楊林堅(jiān)
摘要:船舶長度關(guān)及船舶的分類、性能和穩(wěn)定性,研究船舶長度具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值。文章首先概述了船舶及船舶長度的定義,并闡述了船舶長度的不同理解,接著結(jié)合船舶標(biāo)準(zhǔn)要求,分析了船舶長度的計(jì)算與穩(wěn)定性,最后提出了船舶尺寸精度的控制方法。
關(guān)鍵詞:船舶長度;適用問題;尺寸精度控制
中圖分類號:U671 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-8937(2014)17-0062-01
1船舶概述
各種船只的總稱叫船舶,它能航行或停泊于水域,或者作為運(yùn)輸工具,或者作為交通工具,往往因?yàn)橛猛静煌憩F(xiàn)出不同的裝備和結(jié)構(gòu)型式和技術(shù)性能。一種主要在地理水中運(yùn)行的人造交通工具。另外,民用船一般稱為船,軍用船稱為艦,小型船稱為艇或舟,其總稱為艦船或船艇。船舶內(nèi)部主要包括容納空間、支撐結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu),具有利用外在或自帶能源的推進(jìn)系統(tǒng)。外型一般是利于克服流體阻力的流線性包絡(luò),材料隨著科技進(jìn)步不斷更新,早期為木、竹、麻等自然材料,近代多是鋼材以及鋁、玻璃纖維、亞克力和各種復(fù)合材料。
2船舶長度的定義
船型尺度是表示船舶大小的一個(gè)性能指標(biāo),通常是指船長、型寬、型深。船型尺度是船舶的一個(gè)重要性能指標(biāo)。沿夏季載重水線,船長是兩柱長,表述為自首柱前緣量至尾柱后緣的水平距離。船長不能和全長概念混淆, 全長是最大尺度中的指標(biāo),是指船舶最前端與最后端之間(包括外板和兩端永久性固定突出物在內(nèi))水平距離,即最大長度。船長和登記長度不同, 無尾柱時(shí),則量至舵桿中心;而登記長度是指在上甲板的上表面上,自首柱前緣到尾柱后緣的水平距離。
3關(guān)于船舶長度的不同理解
關(guān)于船舶尺度問題,不同的口徑有不同的理解,主要包括以下幾個(gè)方面:①最大尺度:全長是包括外板和兩端永久性固定突出物在內(nèi)的最大長度,指船舶最前端與最后端之間水平距離,也被稱作全部尺度或周界尺度,它可以決定是否可以從橋下通過,進(jìn)某一船塢,是否??看a頭泊位的長度。②登記長度:無尾柱時(shí),則量至舵桿中心;在上甲板的上表面上,自首柱前緣到尾柱后緣的水平距離。③兩柱間長:一些資料提供的船長即指此登記長,故“兩柱間長”與“船長”可能混,登記長度是指水線面處船頭舵桿中間點(diǎn)首柱——尾柱之間的長度。
4按照船舶長度的分類
區(qū)分船舶所屬大小并沒有一個(gè)明確的界限,一般以下列稱謂區(qū)分船舶大小。
①靈便型船(Handysize carrier):多配有起卸貨設(shè)備,營運(yùn)方便靈活,因而被稱之為“靈便型”,是相對較小的船舶,具有較強(qiáng)的對航道、運(yùn)河及港口的適應(yīng)性,載重噸量適中,應(yīng)該劃歸為散貨船舶的一種,指載重量在2~5萬 t左右的船,其中超過4萬 t的船舶又被稱為大靈便型船。②巴拿馬型散貨船(Panamax bulk carrier):載重量一般在6~7.5萬 t之間,滿足船舶總長不超過274.32 m,型寬不超過32.30 m的運(yùn)河通航有關(guān)規(guī)定,在滿載情況下可以通過巴拿馬運(yùn)河的最大型散貨船。③海岬型船(Capesize):是指在遠(yuǎn)洋航行中可以通過好望角或者南美洲海角最惡劣天氣,載重在10萬 t以上的干散貨船,被視為礦砂主要船種,是干散貨船的一種,也叫好望角型船。目前世界上最大的海岬型船約載重30萬 t。④海岬型船也屬于超大型船VLCC的一種。
5船舶標(biāo)準(zhǔn)要求
目前,有關(guān)船舶建造的精度標(biāo)準(zhǔn)得到了許多國家的重視與認(rèn)可,都先后頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),我國在符合有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、滿足船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與船舶性能的前提下,充分考慮生產(chǎn)廠家的實(shí)際工藝水平及檢測水平,注意了精度標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)上的先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性,先后制訂了《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(CSQS 1998年版)、GB 3195-83《中小型船舶船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)》及GB 3163-83《船體建造標(biāo)準(zhǔn)》(L≥90 m)等。 2005年國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會根據(jù)造船工業(yè)的發(fā)展與工藝的進(jìn)步程度,發(fā)布了中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)CB/T 4000-2005,該標(biāo)準(zhǔn)的第三篇第1章的內(nèi)容覆蓋并替代了CB/T 3195-1995《中國小型船舶船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)》和CB/T 3136-1995《船體建造精度標(biāo)準(zhǔn)》,替代了《中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(1998年版)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各船廠各不相同,而且項(xiàng)目和內(nèi)容一般比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有所增加,作為公差等級的“標(biāo)準(zhǔn)范圍”和“允許界限”的要求亦有所提高。
6船舶長度的計(jì)算與穩(wěn)定性
要保證船舶的各項(xiàng)技術(shù)性能和正常的生產(chǎn)過程,現(xiàn)代造船的每一道工序都很有講究,都必須控制有效的尺寸精度。大型船舶、特種船舶和工作條件比較惡劣的船舶對于尺寸精度的控制意義更加重視,對此,關(guān)于船舶尺寸的要求也相應(yīng)地更嚴(yán)格。更重要的是,目前內(nèi)河造船對于精度的控制相對比較困難,基本上很少有比較深刻的意識,很少有船廠在精度的控制上采取積極的態(tài)度。
新船型的出現(xiàn),世界各國就船舶尺度的增大、航速的提高等方面在不斷尋找新的關(guān)于船舶設(shè)計(jì)方式方法,逐漸出現(xiàn)了通過船舶的結(jié)構(gòu)來直接計(jì)算的方法,這樣的方法主要包含以下內(nèi)容:①波浪彎矩和定靜水彎矩,波浪彎矩采用切片理論建立運(yùn)動方程,通過譜分析得到不規(guī)則波中的短期晌應(yīng),以便合理地計(jì)及它們不同的變異特性。最后再依據(jù)海浪的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行長期分析,算出給定概率水平下的最大波浪彎矩。②直接計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)的應(yīng)力依靠利用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法。③對照規(guī)定的許用應(yīng)力及屈曲等標(biāo),準(zhǔn)校核船舶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。顯然,該方法不僅可以彌補(bǔ)了按規(guī)范設(shè)計(jì)的約束,考慮船舶實(shí)際的營運(yùn)條件和特殊要求,并可對超規(guī)范的大型及新型船舶結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步減輕船體重量,在無章可循的情況下給出正確的強(qiáng)度評定。因而該方法現(xiàn)已成為有效手段并成為當(dāng)今船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向。
7船舶尺寸精度的控制
預(yù)留收縮余量。在生產(chǎn)中,為了彌補(bǔ)焊接后尺寸的縮短,無論采用何種措施,焊接結(jié)構(gòu)的收縮變形總是要發(fā)生的。收縮余量的大小根據(jù)船廠的建造工藝以及焊接量的大小而定。往往在備料中預(yù)先考慮加放收縮余量。坡口的裝配間隙不可過大,否則會增多了熔敷金屬量,加大變形。減少和控制結(jié)構(gòu)的焊接變形不僅焊接工序應(yīng)注意,而且還需要求各工序都應(yīng)按技術(shù)條件保證加工零、部件的尺寸和質(zhì)量。嚴(yán)格對加工、裝配工序的要求。加強(qiáng)船舶程序檢驗(yàn),對結(jié)構(gòu)的預(yù)制件要焊接完畢復(fù)樣后再裝船定位安裝,以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的壓縮穩(wěn)定性。合理的焊接次序。因此,在施工設(shè)計(jì)中,應(yīng)按照建造方法、分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及裝配的主要順序,預(yù)先制訂出焊接程序。當(dāng)結(jié)構(gòu)裝配后,焊接程序?qū)附幼冃蔚拇笮『秃附討?yīng)力分布有很大影響。剛性固定法。在薄板四周焊上臨時(shí)點(diǎn)固焊縫,剛性固定的方法很多,薄板焊接時(shí),在接縫兩側(cè)放置壓鐵,就可以減少焊接后產(chǎn)生的波浪變形。在鋼板拼接時(shí),可以采用“馬板”的方法控制焊接變形。
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