船舶撞击力计算方法

1、第 09卷 第 3期 中 国 水 运 Vol.9 No.3 2009年 3月 China Water Transport March 2009 收稿日期:2009-02-24作者简介:岳 磊(1975-,男,湖北省交通规划设计院工程师,工程硕士,主要从事桥梁设计工作。船舶撞击力计算方法岳 磊(湖北省交通规划设计院,湖北 武汉 430051摘 要:本文介绍了船舶碰撞力的计算方法,并分析了船舶类型,航行速度的确定方法。 关键词:船舶撞击力;计算方法;船舶类型;航行速度中图分类号:U661 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(200903-0011-02一、前言船撞桥事故一直在世界各地不断

2、地发生,且事故发生的 频率越来越高,已经成为航道桥梁工程设计的一个重要问题。 船舶碰撞桥墩(或防撞设施时的撞击分析涉及许多因素, 其中 主要的是船舶类型,航行速度,撞击角度,防撞设施的结构 等。在最近几十年有很多方法研究船舶碰撞载荷。二、船舶撞击力计算方法研究船舶的撞击力有许多方法,包括经验公式计算法、 动力数值模拟法、有限元瞬态动力分析法。上述三种方法都 得到了实际应用。包括我国公路、铁路规范在内,世界上不 同组织提出了数十种船舶撞击桥墩的碰撞力计算公式,经验 公式计算快捷简便,无更详细船舶撞击力资料时采用。但不 同的经验公式计算结果可能相差 100%。实际上,经验公式 大都在特定船型和撞击

3、速度的情况下其计算的结果与实际撞 击力接近。船舶碰撞动力数值模拟法是通过研究船舶碰撞的内部机 理、 外部机理, 建立船舶碰撞的动力学模型, 模拟船舶撞击桥 墩的动力学过程, 获得撞击力、 能量转化、 船舶破损长度等结 果, 并可模拟分析防撞消能设施的实际消能过程, 动力数值模 拟法考虑实际船舶撞击区域的结构特性、船舶周围水动力作 用、桥墩刚度、形状,结果比经验公式更符合实际情况。的应用。三、撞击船舶的确定规范和评述提出三种方法:方法 设计船型的船舶通航量占 达到 50艘(两者取较大者 型的船舶数量为 10%或大于设计船型的船舶数量为 200艘 (两者取较大者 。方法 2,是一种通过概率分析确定

4、设计船型的方法,此 分析方法需要大量的资料,美国“设计指导规范”规定,所 有桥梁都必须采用方法 2确定设计船型,除非有业主的批准 或在特殊情况下,才可采用方法 1,此方法也将桥梁分为重 要桥梁和一般桥梁,对重要桥梁取桥梁损坏的年频率小于或 等于 1/10000, 对一般桥梁取桥梁损坏的年频率小于或等于 1/1000, 桥梁损坏的年频率是指所有可能受船舶撞击的桥梁 构件受撞击损坏的年频率之和。方法 3,用效益分析方法确定设计船型,这种方法适用于 仅考虑风险准则是不恰当的情况,例如,当桥梁跨过很宽的航 道,可能受船舶撞击的桥墩数量较多,这种情况下,应对采用 的减少桥梁受船舶撞击风险的措施作出成本效

5、益分析。四、船舶撞击速度的确定船舶的设计撞击速度是根据船舶在航道内的正常行驶速 度、航道中心线至桥墩的距离以及船舶长度确定的。确定船 舶设计撞击速度是船撞力计算中很重要的一部分工作。根据 对已发生事故的调查,当桥墩离航道中心线越远时,偏航船 舶与桥墩相撞时的速度越小;当桥墩与航道中心线的距离足 够大时,船舶撞击桥墩时的速度近似为船舶随水流漂流的速 度;当桥墩与航道中心线的距离较小时,船舶撞击桥墩时的 (下转 13页第 3期 周晓波等:浅议船舶钢焊缝射线探伤的检验 13报告和记录的格式可参考中国船级社射线检测技术 表 7-18及表 7-19的样式, 但主要内容应至少包括产品名称、 检验部位、检验

6、方法、透照规范、缺陷名称、评定级别、返 修次数及日期等。2.审查底片质量进行评定的射线底片必须合格,只有符合质量要求的射 线底片才能作评定焊缝质量的依据。因此验船师要适当抽查 底片的质量合格与否。 黑度应处于规定的范围。 使用黑度计对底片黑度进行 测量,一般应对一点附近测量几次,以它们的平均值表示这 点的黑度。底片的黑度在 1.24.0范围内算合格。 射线照相灵敏度应达到规定的要求。 采用射线底片上 像质计的影像的可识别性来测定, 目前广泛使用丝型像质计。 在焊缝影像上, 如能清晰地看到长度不小于 10mm 的像质计 钢丝影像,就可以认为是可识别的。 底片上必须具有明确的受检焊缝属性, 即焊缝

7、透照时 应在距焊缝边缘至少 5mm 的地方放置铅制定位标记和识别 标记,使能在底片上显现出中心标记、焊缝编号、透照日期 等。 对于返修的焊缝透照时, 还应放置 R 1, R 2等表明焊缝返 修次数的识别标记。 在底片有效检测区内不应存在明显干扰缺陷评定的 机械损伤、污染、伪缺陷。 底片必须保持干燥。3.审查检测结果验船师要适当抽查部分焊缝的检测底片,尤其是焊缝检 测一次合格率刚好在 80%时,更要仔细审查。评片需要一定 的底片观察条件(如观片灯和测量工具(如评片尺、放大 镜、黑度计 ,焊缝质量分级则按照船舶钢焊缝射线照相工 艺和质量分级 (CB/T3558-1994第 5款的规定。 五、缺陷的

8、测量及修补缺陷长度应根据呈现在底片上的缺陷图像较长的两端直 线测量。若缺陷曲度较大或呈明显角型,则可分两段测量。 缺陷之间间距按缺陷相邻端点作直线测量。被评为不合格的焊缝应予铲批后重新施焊,然后再作检 查。若仍不合格则除了再次返修和检查外,还须对该检查段 附近的焊缝增加两个检查段。按一定百分比抽查的焊缝,若底片一端或二端显示出危 害性缺陷(裂纹、未熔合、未焊透有延伸时,应在延伸端 作扩大检查,其长度不小于 300mm。若同一条焊缝中重复 出现同类危害性缺陷(裂纹、未熔合、未焊透时,则整条 焊缝全部返修。若所有被检焊缝一次合格率低于检查段总数 80%时,则应对重要部位焊缝追加检查,其数量为总检查

9、段 数的(1020%,此时船厂对全部焊接工艺应引起注意。 六、射线探伤的安全防护1.过量照射对人体的危害射线作用于人体时由于电离作用,将造成人体细胞、组 织、器官等的损伤,引起病理反应,即产生生物效应。进而 使人体发生一系列生物化学变化,造成代谢紊乱,机能失调 以及病理形态等方面的改变,甚至造成死亡。因此,从事射 线探伤工作的人员必须时刻注意射线防护,验船师也必须了 解射线防护的有关知识。2.防护方法辐射剂量控制的目的在于控制射线对人体的照射,使之 保持在可以合理做到的最低水平以保障个人所受的剂量当量 不超过国家规定的标准。(1要控制射线对人体的照射时间。(2要控制射线源到人体的最小距离。(3

10、 在人体与射源之间隔一层吸收物质, 常用铅板作屏 蔽装置和防护服装(类似铅那样具有吸收能力的橡胶制品 等。因此,从事射线探伤工作的人员只要把握好上述三个要 点,就不会受到射线的伤害。除此之外,放射时还必须设置 危险区标记避免非放射人员误入放射区受射线危害。 七、小结X 射线照相探伤方法在内河船舶建造中得到了广泛的使 用,本文从一名验船师的角度出发,论述了验船师如何开展 射线探伤检验,包括开始探伤检验前的准备工作、探伤过程 中的现场监督、探伤报告和底片的审查、缺陷的测量及修补 方法等共四个步骤,最后还讨论了进行射线探伤时的安全防 护方法。(上接 11页美国公路桥梁船舶撞击设计指导规范和评述建议的 确定船舶设计撞击速度的方法为:在航道范围内,船舶以正 常速度行驶;在航道中心线至三倍船长以外处,船舶以水流 速度漂流,水流速度可按航道所在处的多年平均流速确定; 此两者之间的区域,设计船速按直线内插确定。图 1给出船 舶设计撞击速度曲线,图中 V-设计船舶撞击速度;VT-船 舶在航道内的正常行驶速度;Vmin-船舶最