水面舰船破损后的安全性分析.pdf

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1、第4l卷第4期2012斗08月船海工程SHIP＆OCEANENGlNEERINGVoj，41No4Aug2012doi：103963／jissn167I一7953201204027水面舰船破损后的安全性分析陈三桂．滕树生，曾耀(中国舰船研究设计中心，武汉430064)摘要：根据水向舰船破搅的状态，分析矮破损后的浮态和静水载荷，采用规范方法和非线性切片理论计算舰船破损后的波浪载筒，结仑两种方法所得的载荷与极限弯矩，分析舰船破损后的安全性，并确定舰船安全航行n寸所对应的海况等级。关键词：破损舰船：波浪载荷；安全性中圈分娄号：U674

2、7文献标志码：A文章编号：1671-7953(2012)044)102-05水面舰船被武器命中后，船体结构会发生破损。基于安全性的原冈．需要保证舰船不但能够生存下来，而且还应具有一定的战斗能力。评估舰船船体在破损情况下的剩余承载能力，需要考虑舰船自身的结构特点、船体破损位置及程度、海况环境等一系列复杂的冈素”“。采用合适的方法分析舰船破损后存不同海浪环境下的安全状况，可为舰船结构设计和破损后的救助丁作提供参考依据。1破损舰船的评估条件1．1舰船破损状态的确定水面舰船被武器击中船体结构出现破损后，舱室进水，其浮态会发生变化。由于船

3、体破损的位置不同，引起舰船浮态和外载荷的变化也有差异。根据不沉性原理，按照不同装载状态和破损范围下众多不同的破舱组合，确定浮力损失最大的破损区域，找出最危险的破损状态。根据快速性原理和破损状态确定舰船破损后的计算航速。根据舰船遭受攻击武器种类的不同，船体结构有多种破坏形式．考虑到破口越大，舰船损失的承载能力越多，采_}；f{最危险的横向破口形式进行结构分析。1．2舰船破损后的强度衡准我国舰船规范对船体破损后的强度校核，目收稿日期：2011—10—31修回日期：2011一11—29第一作者简介：陈=桂(1981一)，女．硕士，T程

4、师研究方向：船舶波浪载荷E-mail：yesterdayoml01@163(20re102前还没有相关的规定，但是对未破损舰船要求按照极限弯矩校核总纵强度。"M-呱u孙．(1)肼玎而i瓦蜘(2)式中：吖．——极限弯矩；肼。——静水弯矩：Mwl，朋w2——波浪弯矩；吖。——砰击弯矩；☆——大于1的系数。目前国内还没有适用于水面舰船玻损后的结构强度校核准则，本文仍采用船体等值粱方法计算舰船破损后的剩余强度。规范中规定校核极限强度时极限弯矩大于15倍的合成弯矩，舰船的极限强度满足要求。考虑舰船在破损后还应具备一定的战斗力，并具有一定的

5、航速，即船体粱还有一定的储备能力。据此，舰船船体在破损以后，极限强度储备系数仍取为1．5。2舰船破损后外载荷计算2．1静水载荷准确地分析和计算破损舰船的外载荷，是对舰船剩余强度进行台理评估的关键。采用传统的静置法计算舰船破损后的静水载荷，计算过程中波形取为坦谷波。在计算船体的破损参数时，采用重力增加法，即舰船船体破损后，进入船体舱内的液体重量成为整船重量的一部分，重心位置发生变化，浮力按照船体破损后的实际吃水计算。载荷的计算与船体的破损位置相关，瑕定浮心和漂心的纵向位置不变。水面舰船破损后的安全性分析——陈i佳，滕树生，曾耀设进

6、入舱内的液体体积为P，则舰船增加的重量P为P=pV(3)式巾：p——海水密度。平均吃水增加量△r约为△r=丢2百V(4)式巾：A——水线面面积。舰船破损后新的吃水为耳=％Ⅲ+(去)宁(5)t=％+叭(去)宁(6)式中：r。，％——舰船未破损前的艏艉吃水；x。，x。——舰船的漂心和浮心距船舯的纵向距离；R——纵稳心半径。根据破损后的艏艉吃水以及邦氏曲线，可计算各横剖面的浸水面积，对其进行积分得到舰船的浮力分布曲线b(z)。结合重量分布曲线P(X)，可得到破损舰船的静水剪力和弯矩为Ⅳ(x)2Jo(P(z)一6(z))出(7)M(x)

7、3JoJo(p(x)一6(z))出d。(8)2．2波浪载荷2．21按照规范方法计算波浪载荷根据规范方法采用公式(9)计算破损舰船的垂向波浪弯矩和砰击弯矩。1)波浪弯矩M。M。=05h·KB·AI·A2‘BL2X10～(9)式中：^——计算波高；K。；——计及线型影响的系数；A．——计及航速和静水弯矩影响的系数；A：——动压力修正系数；曰——船宽；L——船长。2)砰击弯矩M。。破损后的波浪载荷和砰击载荷。本方法基于船波相对运动假设，对经典的线性切片理论进行扩展，考虑船体瞬时湿表面的变化，求解舰船的波浪弯矩和砰击弯矩。设舰船以一恒定

8、的航速U顶浪航行。设在沿船长方向x剖面处的垂向外力总和为f(z，t)。以静浮状态作为载荷零线，则各剖面处的垂向波浪诱导剪力Q(z，t)为Q(z，f)=I．，[八z，f)一m(z)；(z，￡)]dxJ⋯J(11)式中：，(x)——剖面。前方的船体部分；；(x．t)