船舶工程概论论文

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中小型船舶船体结构的缺陷补偿

摘 要：扼要分析和阐述了中小型船舶船体结构在装配过程中的缺陷,对难于采取返修的典型缺陷,提出了可以采取补强的可行性方案。

关键词：船体结构；结构强度；缺陷；补偿

船舶下水之前，造船厂检验部门将对船体结构（包括线型）进行全面的测量以及完整性的验收，以便将可靠的数据及有关资料提供给船级社和验船机构备查审核。鉴于船体是一个复杂的结构体，尽管在各道工序中实施了严格的管理措施以及按照工艺规程操作，由于工作量大，结构复杂，局部处施工条件差，因此仍免不了还会存在一定数量的缺陷。在这种情况下，采取适当的补强乃是保证船体结构局部强度的一种有效手段。下面就以实例来探讨缺陷的补强方法。

1 分段或总段对接处肋距超差

按照船体建造精度要求，对于已完成的分段或总段对接大接缝，心须测量其间的肋骨间距，并规定了极限误差值。因为一旦超差，将在一定程度上影响船体强度。一般可在大接缝区域适当位置增加中间肋骨或在相邻两肋骨间增设数道纵桁予以补强，对于局部偏差的，可在局部增设纵桁，但纵桁两端必须作必要延伸，以防止产生应力集中。

2 船体外表变形超差

船体外板线型平顺与否是衡量一艘船舶船体建造质量的标志之一。根据船体建造精度要求，规定了在一个肋距内或在一米长度范围内外板的不平度误差。船体外板的变形超差，最常见于线型变化曲率较大的艏艉部及相邻分段对接的大接缝区域。当然应首先考虑尽量利用工装夹具及冷热加工等措施矫正外板超差处的不平度。对于不平顺面积较小的外板，可按图1所示补强，图中表示了分段接缝处外板的缺陷及补强办法，如采用扁钢补强，则扁钢尺寸可取比肋骨型号略小的型材进行补强。

对于相邻肋骨间不平顺面积较大的外板，在不平顺处采用纵横向十字交叉结构的型材补强，纵横向型材的两端应分别削斜过渡。

3 外板上肋骨腹板与理论平面超差

对于中小型船舶的艏艉段，一般在胎架上以甲板为基准面采用反造法进行建造。这样在吊装肋骨框架定位时，如若肋骨框架稍有扭曲或定位时未与甲板上的中心线相垂直，这样就会造成肋骨腹板与外板连接后所形成的角度不符要求，焊后就称为肋骨腹板变形，对于由此形成的缺陷，由于结构空间狭窄，特别是在焊后很难矫正。所以选用肘板进行补强就显得既方便又实际。

4 船体结构节点构件连接尺寸超差

船体是一个复杂的结构体，船体内部构架密集，各种型式的构件纵横相交，形成了所谓结构节点。例如纵骨与肋板相交、龙骨与舱壁相交、横梁与纵桁相交等等。这些相交的结构节点，若在施工中因技术不熟练或稍有疏忽大意，就会造成节点处相交构件连接尺寸间隙过大，致使无法施焊，直接影响结构的刚度和强度。

A 横梁与肋骨相交处间隙过大

如图2所示，横梁与肋骨间间隙安装后为30mm。对于中小型船舶，船体建造精度要求中间间隙应在10~20mm之间，最大不得超过20mm。针对上述缺陷，可以考虑用割换一段肋骨来处理。但由于肋骨与舷侧板焊接已结束，动用割炬切割会使该区域舷侧板因受热而产生局部变形，同时由于肋骨多了一条对接缝，将影响肋骨本身的强度。故可考虑图2中适当加大肘板尺寸的办法予以补强,使肘板与肋骨相交的焊缝长度能满足原有焊缝长度的要求。

B 纵骨穿过构件处割空超差

对于中小型船舶，纵骨架式结构的底部和甲板，当纵骨穿过实肋板或横梁时，规范要求该节点处的纵骨腹板与实肋板或横梁应进行焊接。但往往因装配时划线有误，使切割后间隙过大，难于施焊，如图3a所示，为了弥补该缺陷，一般可采用与实肋板或横梁等厚度的补板予以补强，见图3b所示。补板尺寸可据该处纵骨大小而定。

C 龙骨与横舱壁相交处间隙过大

龙骨包括中内龙骨与旁内龙骨。龙骨与横舱壁均属主船体的主要结构，它们对一艘船舶的纵横向强度起着重要的作用，特别是中内龙骨，是纵向连续构件。在中内龙骨与横舱壁相交的节点处，由于偶然操作不慎在装配时将中内龙骨多割了一部分，使该处腹板及面板与横舱壁无法施焊，见图4a所示，此时，如果因此而将一段连续的中内龙骨割换，则不论对重新装焊还是在外观乃至质量上都将留有不足，如果该处多割的间隙不超过12~15mm，则采用加装垫板的方式进行补强就显得既方便又可行。见图4b所示，垫板厚度可比间隙小3~5mm，其尺寸视该处中内龙骨尺度具体选用。如若多割的间隙较大，那么就不能随意增加垫板厚度，否则该节点将形成为“硬点”。此时应考虑采用割换或其它工艺措施来消除其缺陷。

D 上层建筑扶强材根部与甲板间空隙过大

中小型船舶的上层建筑结构，一般在胎架上制成整体分段后，再在主甲板上进行定位吊装。施工中常见围壁上的扶强材根部与甲板间隙过大，见图5a所示，此时，可在扶强材根部与甲板间加装肘板来补强，见图5b所示。

以上列举的几例，是中小型船舶船体装配中比较典型的常见缺陷。当然，缺陷的形成也有工序间联系不够、管理不善、未遵循工艺要求，有时也有违章作业等原因所致。对船体建造中的各种缺陷必须针对具体问题作具体分析，对不同船型、不同结构型式的船舶提出不同的方案，决不能一概而论。同时在实际工作当中，要多积累经验，改进造船工艺，不断提高船舶的建造质量。

参考文献

[1]船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社.1998，（12）.

[2]华乃导主编.船体修造与工艺[M].大连：大连海事大学出版社，2000，（

船舶与海洋工程专业导论论文汉英摘要

simple prediction formula of roll damping on the basis of Ikeda’s method, in:
Proceedings of the 4th Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodymics, Taipei,
China, 2008，pp. 79-86.

十三、Y. Ikeda, T. Fujiwara, Y. Himeno, N. Tanaka, Velocity field around ship
hull in roll motion, Journal of the Kansai Society of Naval Architects 171
(1978) 33-45. (in Japanese)
十四、N. Tanaka, Y. Himeno, Y. Ikeda, K. Isomura,
Experimental study on bilge keel effect for shallow draft
ship, Journal of the Kansai Society of Naval Architects 180 (1981) 69-75. (in
Japanese)
常规货船的横摇阻尼在池田方法基础上的一个简单预测方法及其局限性
摘要：由于船的横摇阻尼对其粘度有显着的影响，所以很难在理论上计算。因此，某些实验结果或某些预测方法都被用于一般的设计阶段。在这些预测方法中，池田方法被广泛应用于许多船舶运动的计算机程序。使用这个方法，可以对含有各种舭龙骨的船体进行计算，从而探讨其不同的特性。为了计算每个船的横摇阻尼，详细的数据也是必须的。因此，在设计初期就需要更为简便的预测方法。方法虽然简单，但也得通过电脑程序的验证并证明在池田方法的基础上是有用的。在这个基础上推导出的简便公式就是现在的这个在本文件。船体形式的变化是通过改变船长，船宽，吃水，中横剖面系数及棱形系数来等来等到。然而这个简化公式不能用于具有较高的重心位置的船。所以，一些改进的方法以提高准确行就应运而生了。

关键词：横摇阻尼，简单的预测公式，波分量，涡分量，舭龙骨组件。 介绍

在20世纪70年代以来，船舶在波浪中的运动已发展成了具有5个自由度的运动形式，新的预测方法已经建立。该方法是基于势流理论（Ursell-Tasai
方法，源分布法等），可以预测间距，升沉，摇摆及波浪中船的偏航运动，并都有不错的精度。然而在横摇运动中，带条的方法并适合。因为粘性效应对对横摇阻尼有很大的影响。所以，就需要用一些经验公式和实验数据来检验这些公式。

为了提高这些带钢方法预测横摇运动的准确性，作者之一就就开发了一些项目来发展这个横摇预测方法，而这些都是基于水动力带条方法，都有相似的概念和顺序，精确度也能够保证。预测方法是由姬野[5]和池田[6,7]的计算机程序审查。

预测的方式，现在叫池田方法，被分为了零航速阻尼的摩擦（BF），波浪（BW），涡流（BE）和舭龙骨（BBK）组件，前进的速度，升降机（Bi）。在校正实验结果的基础上，推进速度的波和摩擦部件增加。

前进速度为零，各组成部分之外的摩擦和电梯部件的每个横截面，单位长度预测，预测值总结了沿船的长度。摩擦成分预测由加藤的公式为一个三维的船舶形状。预测横摇阻尼元件的前进速度的影响的修改功能的开发的摩擦，波浪和涡流组件。这个方法的计算机程序也已经开发出来了，并被广泛的使用。

30年间，原始池田方法开发传统船舶已被该进，以适用于多种船舶，例如：更加修长和方形的船舶，渔船，驳船，带有尾鳍的船等等。原来的方法也被广泛使用。但是，有时，横摇运动的不同的结论，即使来自相同池田的方法，在计算中使用。然后，判断是否相同池田的方法，与几乎相同的精度池田原来一直期望开发一种更简单的预测方法的计算机程序的准确性。有人说，在船舶设计阶段，池田的方法太复杂，使用。为了满足这些需求，使用回归分析，推导出一个简单的横摇阻尼预测方法。

以前的预测公式

前文中提出的简单的预测公式不能用于的调制解调器船舶有高重力或自然卷长期间，如大型客船船体形状相对平坦的中心位置。为了研究它的局限性，作者比较的结果，这种预测方法与原池田之一，而其计算限制。实验结果与他们的方法的横摇阻尼。最上层在重心低的情况下，下面那层是在低重心的情况下。

从这个数字看，这个公式估计的结果与池田公式对低重心船的估计结果很好的吻合，对高重心船会有误差。实验结果表明，以前的预测公式需要被修改。、
成型的系列船

修改的的公式可以用成型的系列船型来发展成为池田公式的预测结果。该系列的船是在泰勒船型的基础上建立的，通过对他的船长，船宽，吃水，中横剖面系数及纵向棱形系数来实现。
减摇预报的新方法建议

本章中，每个组件的一些特性，如横摇阻尼，摩擦，波浪力，涡流和舭龙骨组件，都是在静水中讨论并得出的简化公式。众所周知，二维横截面的波分量可以通过势流理论精确的计算。在池田的方法中，条状横截面的兴波阻尼不能计算得到，而通过势流理论得到的计算值曾经一直被使用，因为粘性效应值在横摇阻

尼有如此的重要性。 结论

在池田原预测方法的基础上，这是相同概念作为一个条法计算船舶运动波的方式，并用船舶横摇阻尼开发的一个简单预测方法。用到的数据，B/d, Cb，Cm,
OG/d, G)，bBK/B, Ibk/Lpp 。此外，模型实验证明了池田的预测方法，特别是在现代船舶的用途上，但有一定的限制。

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浅谈船舶舵机的安全检查

摘 要：由于船舶舵机对于船舶航行安全的重要性，所以对船舶舵机的安全检查是船舶安检人员的经常性工作，本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述，使安检人员在进行舵机安检工作时能够有所启迪。

关键词：舵 舵机 安全检查

一、前言

船舶能够在水中按照驾驶者的意图航行，使船舶改变航向或维持指定航向，是依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。正如鱼儿能够在水中游动自由，是靠摆动它的尾巴一样。可以说船舵就是起着鱼尾的功用。舵对于船舶航行的重要性是不言而谕的，当船舶航行时船舵发生故障，对船舶安全的影响是巨大的。

二、舵机的基本组成

船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的，而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位，也是船舶安全检查人员进行船舶安检时着重注意检查的地方。

船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高，工作平稳安全可靠，能缓冲风浪对舵叶的冲击，运转噪音低、振动小，而且可实现无级变速，功率的范围广。所以现代化的大中型船舶上，广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。

液压舵机一般采用电动机带动油泵，因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质，利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能，然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能，来实现舵的左、右转向。　　

液压舵机由三大部分组成：推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能，推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能．并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有二：一是传递舵令，二是控制操舵精度。

按照钢质海船入级与建造规范对舵机的基本要求，其中主要内容有：

1．每艘船舶均应设置1个主操舵装置和1个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置，应满足当它们中的1个失效时应不致使另1个也失灵。

2．具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵，使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°，并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。

3．能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵，使舵自一舷的15°转至另一舷的l 5°且需时间不超过60s。

4．驾驶室与舵机室之间，应设有通信设施。

5．操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置，应装设限位开关或类似设备，使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步，而不应与舵机的控制相同步。

6．舵装置应有保持舵位不动的制动装置。

7．当主操舵装置要求动力操作时，应设有1个固定贮油箱，其容量至少足以使1个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应以管路固定连接，使液压系统能在舵机室内便于充液，并应设有液位计。

8．应设置两个独立的控制系统，见每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时，除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外，不必设置第2个独立控制系统。

9．驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。

10．由1台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设2路独立馈电线直接供电。但其中的1路可以由应急配电板供电。
三、舵机容易出现的故障

对于舵机日常比较容易出现故障的情况，主要分为两大部分。一是属于硬件类的故障，二是属于软件类的故障。

舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍，使得舵机不能正常工作发挥效用。常见的主要有：

1．通信系统的故障。驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机，舵机接收不到舵令。驾驶台与舵机间无法通话等。

2．电力系统的故障。动力电路、配电板等电力输出故障，使电动机无法正常运转。两路电力线路只有一路可以使用.

3．液压系统的故障。液压系统密封性能出现问题，有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。使液压系统不能正常运行。

软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度，船员对舵机的操作存在的问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉，在需要的时候无法启动应急舵。

四、对舵机安检的重点

针对舵机容易出现的故障点，船舶安检人员就可以有针对性地开展检查工作。

检查应急舵的有效性。按照现代船舶建造规范的要求，船舶应当具有两套以上操舵装置。一套主推舵装置，一套为辅助(应急)推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时，应急舵仍然可以继续保持舵的有效性，保证船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操，观察应急舵是否能够使用，运转是否正常。

检查舵的运转情况。在检查舵的运转情况时，一般应有两名船舶安检员相互配合进行。一名安检员在驾驶台发出舵令，另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。舵机在转舵运行过程中应运转平稳，无杂音无间歇性现象。从一侧满舵运行到另一侧满舵时，应反映灵敏，能够达到28S的时间要求。

检查舵角指示的准确性。在舵机上都安装有舵角指示器，舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置，其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。当舵角指示器显示不准时，就会影响到驾驶员的对船舶的操纵，使驾驶员的判断产生误差，有可能使船舶发生触碰事故。在检查舵角指示的准确性时，是由两名船舶安检员相互配合进行的。一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数，另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同。

检查舵角限位器的有效性。舵角限位器是起到了对液压油缸的保护作用。

当舵角转动到最大角度时，油缸的活塞继续压缩液油，而舵叶已不再继续偏转，致使油缸内的压力不断增加，容易导致油缸破裂。而舵角限位器的存在就使得当舵角转动到最大角度时触动限位开关，限位开关断开电动机的动力起到了保护油缸的作用。所以安检员在检查检查舵角限位器时，应让船舶驾驶员分别打满左、右舵，观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。

检查舵的液压系统的密封性能。舵叶的转动是依靠油缸内液体传递的电动机动力来实现的。所以舵机的液压系统要保证不漏油，不漏气和不积气，才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。安检员在检查舵机时，应当注意观察舵机表面和舵机间的地面是否干净整洁、是否存在油污，还应当注意检查油缸表面是否存在修补过的痕迹。在检查液压系统的密封性时，应让船方开动舵机，注意观察舵机液压杆与液压油缸滑动处、液压油缸的其他接缝处是否有液压油渗出的现象。以便正确判断液压系统的密封性能。

同时在检查舵机时应注意检查一下液压油的品质。液压油是液压舵机正常工作的媒质，是液压舵机保持良好性能的保证。国际海上人命安全公约（SOLAS）对此有规定：液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。可见舵机液压油品质是否良好对于舵机的正常运行确实很重要。液压油的品质受到以下因素的影响，一是液压油在运转过程中，机器磨损下来的金属屑和水分混入到油中，对液压油造成了污染。二是液压油与空气接触会发生氧化反映，油品会渐渐下降，达不到机器性能的要求。这时应当更换液压油。但是由于液压油的价格比较昂贵，因此沿海船舶特别是个体船舶很少有更换液压油的。另外在舵机间的液压油补充油柜中液压油应保持一定的油量储备，这也是在检查过程中应当注意的。

在对舵机的检查过程中其他需要注意的，在舵机间应张贴有应急舵的使用操作说明，并通过与机舱工人的交谈，以了解他们是否熟悉应急舵的操作使用。通过以上的检查基本上可以完成对舵机的安检工作，对该船的舵机系统有了比较全面的了解。希望本文能够为船舶安全检查人员有所帮助。

参考文献

[1]《钢质海船入级与建造规范 轮机》．1996.5．

[2] 王福根．《船舶轴舵系装置》．2003.3．

[3] 陈利军．《船舶辅机》．2002.9

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