船体结构强度与安全问题分析

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  摘要:隨着船舶载体的多变性,近些年所开发设计的工程结构和前几年的对比总会有结构上的变化。也有部分学者从结构余度的角度出发,来评定结构的安全性和完整性。从各个方面出发,综合考虑结构系统的设计到投入使用中各个环节安全性和不确定因素,再加上经济考虑实现完整性的评估。另外,对于船体受损结构的分析也需要在船舶原有的结构上展开分析,得出受损力度和海域情况。也需在分析的基础上对以后的运行加以考虑,避免类似情况的出现
  关键词:船体结构;强度与安全;问题分析
  1船体机构概述
  1.1船舶结构分析
  一般船舶主要分为船壳、船体骨架、甲板、船舱等几部分构成。船壳俗称为船的外壳,它主要用来阻挡由水压力、波浪冲击力等各种外部冲击力量。船体骨架是由龙骨、旁龙骨、肋骨、龙筋、舭龙骨、船首柱和船尾柱构成,它们共同组成了船舶骨架。甲板主要位于内底板以上,用来盖住船体内部空间,甲板将整个船体分为上、中、下三层。船舱是指甲板以下的用途空间,包括货舱、客舱和各种专门用途的船舱。在海上运输的不断发展下,船只的数量越来越多。相对应的海上事故也频频发生,当船只发生意外事故时,其结构强度也会发生影响,由此带来更为严重的结果。
  1.2船体结构极限强度分析
  船舶在海上航行的过程中可能会遭受到各种各样的载重和变形,包括自重范围内的载重、超负荷载重、以及意外搁浅等。因此,在前期设计中,必须将各种环境下会遇到的情况都考虑在内,合理地考虑其安全性。一般的船舶设计采用许用应力设计法,即在安全系数范围内,船体总纵强度是通过甲板的弹性应力与许用应力进行对比。然后这种设计理念在和名义垂向波浪弯矩共同使用时具有一定的局限性,不能真实反映出船体结构的实际破坏的全过程。例如,船舶在遭遇总纵弯曲下的破坏时,是因船体两端面上的某一零部件遭受到损坏从而使船舶载重能力发生变化,使船舶刚度受到影响。极限强度的影响参数研究对于估算船体结构的可靠性是必要的。箱船舶这种庞大的结构载体,在整个设计研究中,所需要的数据统计很难得到。因此,可通过估算的方法来获取。一般,是通过载体的脆性断裂、因应力脉动的反复作用而产生的疲劳断裂等多方面的抗压能力来得出有效数据。
  1.3船体结构施工特点介绍
  (1)因为船舶所处的环境十分恶劣,需要随时经受大风大浪的侵袭,同时还伴有腐蚀性强的问题,还要确保船体结构有足够的强度和稳定性,所以就对陆地的钢结构施工有着更高的要求,以保证船体的结构强度,提升安全性能。
  (2)由于某些船体结构狭小,在其中进行电气施工时会受环境限制,大型设备难以展开,只能应用小型设备,会在一定程度影响质量。
  (3)目前船体结构规模越来越大、结构日益复杂,涉及到的施工单位很多,因此对各单位的协调提出了很高要求。
  2船体结构电气施工常见问题及原因分析
  2.1船体结构的施工重常见的问题
  在实际的船体结构施工过程中经常会发现一些问题,本来已经通过质量检测验收合格的船体结构,在后续的电气施工过程中却出现一些质量问题,例如,有的加强板筋被切割,有的只留下一部分肘板,有的板筋开孔尺寸不符合规范要求等。种种问题不但对船体内各类线路的分布产生不利影响,还会对船体结构强度造成损害。
  2.2常见问题的原因分析
  (1)板筋被截割或开孔问题的主要是因为在工程前期设计各类管线的时候,没有充分结合船体结构施工图纸进行具体的分析,设计者只是凭借着主观经验设计布线,对需要注意的细节问题也没有明确标示,致使施工人员在施工时随意铺设,引发这个问题。
  (2)我国的造船业发展迅速,但与之相匹配的技术人才培养的速度确远远满足不了实际的需求,致使施工队伍中的一部分人员的技术薄弱、综合素质差。也就导致了他们在施工的过程中不能严格按照相关的规范要求进行施工,导致孔位偏差、孔口过大等问题,也为后续的焊接工序带来了不利影响。
  (3)监管人员的监管力度不到位,不看重细节问题或着是其自身就把握不准问题的关键点,概括来说,技术监管人员的综合素质差是导致问题频发的重要原因。
  3船体结构电气施工常见问题及应对措施分析
  随意开孔是当前船体结构电气施工最常见的问题,因此必须要向施工人员及监督人员明确船体结构开孔的相关规定。此外,由于敷设管线的需要,船体结构开孔是必要的,因此需要在后期对其进行局部加强,下面针对这些问题进行具体分析。
  3.1船体结构禁止开孔位置标准
  在实际船体结构电气施工中,除了在原则上按照相关标准来之外,应密切结合现场实际情况灵活应变,在保证不破坏船体结构强度的总原则下力求主干管线的整齐划一,这也方便客户在使用中的维护工作顺利开展。若需对设计进行较大的修改,施工人员应及时上报设计人员,待找到妥善解决方案后再进行开孔、切割作业。
  3.2船体结构的横梁开孔位置的确定
  在船体结构中,横梁一向是急需开孔的关键部位,特别是这种空间比较狭小的长度低于70m的船体。因为高度受限,主管线就必须从横梁上通过开孔的方式穿过。可这又引发了一个矛盾:倘若开孔小又少的话,就会引发穿孔而过的管线因负荷小无法满足实际需求的问题;但要让全部的管线都通过开孔通过横梁,又会损害对船体结构强度,这也是坚决禁止的。所以在横梁位置开孔的时候就要严格限制开孔位置、形状和大小。
  (1)船体结构的安全问题规定船体的管理者要高度关注船体结构以及强度方面的问题。将加强船体结构强度放在首位。因为对于船体来说,船体稳定并不是最重要的问题,但船体的结构强度问题却是要时时刻刻关注的问题。船体稳定性出现问题,最多也就是导致出现险情,对于非正常的现象及时找到原因并实施有效的方法来调整即可;但船体的结构强度一旦产生问题,那么就极有可能在毫无征兆的情况下降临毁灭性灾难,所以一定要高度地关注船体结构安全方面问题,并加强对船体结构的检查的力度和频率,确保船体运行安全。
  (2)船体结构老化疲劳和腐蚀性都已超出限制的问题已经渐渐地显现了出来,但这些问题必须在高度的敬业精神和仔细的监督管理工作状态下,才能及时被发现并排除安全隐患,真正做到防患于未然。所以船体管理部门规定每半年进行一次船体检查工作的检查频率较低,需要调整为每次航前进行检查与随时检查的监督检查模式。
  航次检查就是在每次航次扫舱的时候都要要对各类舱中的板件和焊缝,以及管路、入孔等进行整体的近距离检查。要着重对高边柜里的各个重载航次进行抽样检查,在半年以内必须要将高边柜全面检查到位,并且必须涂好所需的涂水舱漆;随时检查,就是在每天巡查船的过程中养成良好的检查习惯,有针对性的把检查重点放到舷内主甲板和上面那些应力聚集、容易腐蚀的区域。比如,舱口平面、围板和甲板等区域。此外,还要将船体结构出现问题时的非正常现象讲解给所有的工作人员,鼓励大家一起检查防范。采取上述的安全防范对策,能够有效预防船体结构安全方面的问题,确保船体的安全航行。
  结论:
  船舶与海洋工程结构的极限强度以及被作为船舶结构强度运动的重点研究方向,然而当前的研究力度显然是不够的,务必增加研究力度,将极限强度的运算和研究运用到船体结构的研发中去。通过不断的研究和改进,才能解决当前航海运行中的实际问题。总而言之,船舶与海洋工程的结构研究是与人们息息相关的研究命题。它可以为船舶和海洋工程结构设计和改善提供强有力的参考价值。
  参考文献:
  [1]刘伯运,周晓松,陈如木.船体结构腐蚀模型及安全性评估研究进展[J].船舶工程,2017(6):15-19.
  [2]赵汝舟.电气施工对船体结构的影响及补偿[J].机电技术,2015,(06):42-45.
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