1、毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 多用途集装箱船稳性校核 集装箱船是上世纪 50 年代后期发展起来的一种新型以集装箱为装运单位的货船。当前的集装箱船舶主要有：吊装式（ LoLo）、滚装式（ RoRo）和浮动式（ Floating Container）。集装箱船由于在设计上与其他船舶不同，加上实际装载情况的多变性，往往使稳性问题比其它船舶更为突出。近年来，集装箱船沉没，特别是航行中集装箱坠海事故增多，已引起人们的广泛关注。随着世界航运事业的发展，我国的集装箱船队的发展很快。然而随着时间的推移，部分集装箱船舶的老龄化。从 我国目前集装箱船的实际操作状况看，船舶稳性方面存在的问题不容忽视。因为由于稳
2、性问题所引起的事故在大风浪中航行时出现较多，使许多人认为这类事故是异常原因造成的，而对船舶自身存在的问题却不能引起足够的重视。由于多用途集装箱船运输装卸效率高，工人劳动强度低，保证货物运输安全与质量，节省包装费用，减少货物运输费用，有利于组织多种运输方式的综合联运等优势，在未来航运业具有主导地位。而对其强度、稳性的要求越来越严格，对船舶进行稳性校核也是必须的。 一、多用途集装箱船的稳性特点 稳性是指船舶在外力作用消失后保持其原有平衡 位置的能力。其分类按倾斜方向分有纵稳性和横稳性；按外力矩的作用性质分为静稳性和动稳性；按倾斜角的大小分，静稳性又可分为初稳性和大倾角稳性。 集装箱船由于要求舱形方
3、整，使船舶的舱容利用率降低。为提高装箱能力，集装箱船通常将约占总量 1/3-1/2 的箱位安排于舱面。满载时，重心高度上升，水线以上受风面积增大，对船舶稳性不利。集装箱的合重心高度很高，甚至高于集装箱满载时的横稳心高度，因此，集装箱的船稳性要求比普通船更为严格。在散、杂货船上，为提高净载重量，应尽可能排空压载水，而集装箱船为了多装集装箱，增加载货重量， 不得不设计大量的压载水舱。通过大量压载来减低重心高度，满足船舶稳性要求以得到适航稳性。另外，营运中的集装箱船除必须具有足够的稳性外，又不宜使初稳性高度过大，以免船舶在风浪中剧烈摇摆，使集装箱所受惯性力过大而对系固设备产生不利的影响。实际中，保证
4、适度的稳性通常需要依据配载经验和相关资料。根据船舶稳性要求估算船舶允许的最大载重量和集装箱在甲板上与舱内重量的分配。船舶航运中除备有符合满载出航的燃料、淡水等外，还需注入相应的压载水，这样既可达到满载、满箱位，又能满足适度稳性、强度、吃水差的要求。 二、船舶结构稳定性 研究动态 文献 2综述了国内船舶结构稳定性研究现状，根据结构形式的不同，分别介绍了板格和加筋板以及板架稳定性研究成果；根据中垂时甲板板架所受压应力最大，介绍了甲板板架的稳定性研究成果；根据结构形式的特殊性，介绍了双层板架和大开口板架的稳定性研究成果；并对稳定性的可靠性分析和方法论方面的研究成果做了简单介绍。指出对大跨度、大开口、
5、双层板架的稳定性问题需要进一步开展研究。 三、多用途集装箱船稳性校核的重要性 文献 3中针对目前海上集装箱运输中存在的实际问题，对如何确定集装箱船合适的稳性范围以及应注意的事项进 行了探讨，特别提出了限制集装箱船稳性上限值的重要性和依据。同时对甲板集装箱的积载和绑扎中容易出现的问题进行分析并提出了相应的建议。文中指出确定集装箱船合适的稳性范围应考虑的因素有：（ 1） IMO 对集装箱船的稳性要求；（ 2）稳性报告书中提供的标准；（ 3）航线情况；（ 4）计算误差；（ 5）甲板集装箱的堆积情况。在确定集装箱船合适的稳性范围时，除考虑最低稳性要求外，还应对现有的绑扎系统有所了解，以便确立上限限制值
6、。在确保船舶稳性时，应注意的问题有：（ 1）树立安全第一的意识；（ 2）重视稳性的校核；（ 3）重视甲板集装箱的 积载和绑扎。 文献 4中提出必须重视集装箱船舶船体的总纵强度。文中指出： 随着 航运事业的发展 ，我国集装箱船队的发展很快 。 然而 ， 部分集装箱船舶的老龄化 ， 使我们不得不更加重视船体的强度问题 ， 尤其是集装箱船船体的总纵强度更应引起我们的高度重视 。 在实际工作中 ， 我们往往对稳性问题比较重视 ， 而对船体的总纵强度却考虑较少 。 我们更应高度重视对其船体总纵强度的认识 ， 以策船舶安全 。 四、多用途集装箱船稳性校核的一般方法 文献 6中根据集装箱船的船型和装载特点，
7、分析了影响集装箱船稳性的各种因素，并介绍了英国 LR，联邦德国 SBG，苏联 1978 年规范及中国海船稳性规范对集装箱船的补充要求。分析指出影响稳性的因素有：（ 1）甲板堆放层数对初稳性高度 GM 的影响；对风压静倾角及动稳性的影响。（ 2）船舶线型的影响。（ 3）不均匀装载重量的影响。 文献 7中列出中小型集装箱船校核时步骤为：（ 1）如下一港口吃水受限，大副要预先计算好本港可装重量，这样不必输入配载仪即可初步判断货物重量是否可装。（ 2）把集装箱预配输入配载仪，校核船舶稳性、吃水、吃水差、弯矩、剪力、扭矩，根据计算结果调整货物压载水。（ 3）港序的审核。（ 4）特殊船的审核。 文献 8中
8、介绍了船舶大倾角稳性计算的简便方法，文中指出 在船舶设计中 ， 对于大倾角稳性计算 ， 可用静稳性曲线或动稳性曲线计算最小倾覆力臂或最小倾覆力矩 。 在用静稳性曲线计算时 ，作者通过在 工作实践中推导出来的计算公式可使稳性计算量大大减少 ， 而且计算出来的最小倾覆力臂值或最小倾覆力矩精确、可靠。 文献 9主要讲述了一艘双体集装箱船的稳性计算：（ 1）静水力计算；（ 2）稳性计算，各种装载及基本情况、复原力臂和动稳性力臂、衡准计算。同时文中也对风压稳性衡准、船舶重心高度对稳性的影响、静倾角衡准及有关规范要求进行了讨论。 五、多用途 集装箱船稳性计算的实例 文献 10主要介绍了多用途集装箱船的散装
9、谷物稳性计算与衡准：（ 1）限制条件，纵倾值、总纵强度、总体积倾侧力矩；（ 2）稳性横准，初稳性高 GM、横倾角、阴影部分面积 A。同时得出结论：（ 1）第一货舱应保持满载状态；（ 2）任何两个或两个以上区域的部分装载都是不允许的；（ 3）空舱区域应尽量布置于第二货舱的前端，部分装载应布置在第二货舱的后端或第三货舱的前端。 文献 11中阐述了 700TEU 集装箱船稳性计算的特点及需要引起重视的问题。文中依据700TEU 集装箱船的主尺度、集装箱装载、集装箱额 外装载量等参数计算得出稳性计算的特点：（ 1）随着甲板上集装箱层数的增加，集装箱重心高度迅速增高，从而引起整条船重心的明显升高。（ 2
10、）设计水线以上受风面积及面积中心距设计水线的高度随甲板上集装箱的层数的增加而较快地增加。（ 3）稳性横准要求高。在计算过程中，需要重视的问题有：（ 1）仔细确定每一集装箱的重心位置；（ 2）在满足船舶纵倾和完整稳性横准要求的电算程序计算后，还需经 破舱稳性横准要求的检验，在确认都满足的前提下，才能认为该稳性计算结果合格。 文献 14中以 3100TEU集装箱船为研究对象，参照德国劳式船级 社 GL RUI.ES 对集装箱的要求，应用德国船级社 GL 的 GL-DECKFRAME 软件建立舱口围板架模型，对其进行扭转计算与分析，得出了最大静水扭矩，总扭矩，波浪水平弯矩，纵向舱口围板最大翘曲应力、
11、应变；并计算出舱口角隅各个方向的最大综合应力，根据结果，提出了优化舱口板架结构方案。 文献 15中对 4350DWT 多用途集装箱船双层底结构的重货强度进行计算。文中指出双层底装载重货钢板卷筒的强度计算，采用直接计算法，按 GL 船级社要求计算船舯最小剖面模数，并在波浪动载荷的中拱、中垂状态下进行校核船体梁的设计弯曲应力 、局部板架纵向应力、横向应力和剪切应力。 文献 16中介绍了集装箱船舶结构的疲劳强度校核方法，文中指出 传统的船舶结构疲劳强度校核一般只考虑高周疲劳而忽略了低周疲劳 。 因此有必要对船舶结构低周疲劳的原因及校核方法进行深入的研究 。 针对这一问题 ， 首先分析了引起船舶结构低
12、周疲劳的原因 ； 其次 ，对现有的 S-N 曲线外推得到低寿命区 S-N 曲线的可行性进行了分析 ， 并将外推得到的低寿命区段曲线和经过试验验证的低周疲劳寿命曲线进行了比较 ； 最后分析了波浪载荷等引起的小幅疲劳载荷以及满载和压载引起的大幅疲劳载荷导致的疲劳损伤的相互作 用 ， 从而提出了一种非线性累积计算模型 。 文献 18中对 8530TEU 大型集装箱船舶中货舱区舱口角隅进行疲劳强度校核。 该文选择8530TEU 集装箱船船中 No.5 货舱区 Fr181 处角隅作为疲劳强度分析对象 。 基于设计波法 ， 选择全球航行海域波浪散布图进行波浪诱导载荷长期预报 ,获得四种典型的波浪载荷参数
13、， 然后在一个波浪循环内每隔 30取一相位 ， 计算了其中三种最典型波浪载荷工况下上甲板角隅边缘和舱口围板角隅边缘的热点应力 ， 确定最大应力范围及其位置 ， 最后基于 S-N 曲线法进行疲劳强度校核 。 六、总结： 通过查阅相关的文献 资料，了解到多用途集装箱船在海运中起到越来越重要的地位，多用途集装箱船航运的优势和普遍性决定了它在未来海运中必将占有重要的比例。然而目前对于多用途集装箱船稳性、强度状况却甚少，也造成了诸多难以挽回的海难，因此对多用途集装箱船稳性校核是确保集装箱安全输运的保证。在查阅文献的过程中，我知道了如今集装箱船稳性研究的现状，及其计算静稳性、动稳性、大倾角稳性的主要方法。
14、根据一些计算实例，对多用途集装箱船稳性计算的一般步骤有了初步的掌握，这对以后做稳性校核时确立了明确的思路，也提供了极大的帮助。 参考文献 1徐文宇，超大型集装箱船的发展动向；航海技术， 2003 年第 2 期 2王伟，吴梵，国内船舶结构稳定性研究进展；船舶工程， 2010 年增刊 2 3乌志强，必须重视集装箱船的稳性；航海技术， 1997 年第 2 期 4姜卫建，必须重视集装箱船舶体的总纵强度；航海技术， 1996 年第 6 期 5张高峰，胡威，船舶稳性船检业务基础知识培训教程；中国船级社上海培训中心， 2009年 5 月 6钱培英，潘静霞，对集装箱船稳性横准的一些看法；中国航海 1984 年
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