无大型木质船舶结构计算的实用方法

无大型木质船舶结构计算的实用方法

1再现历史,弘扬历史目前，建造木船的数量有所增加，但大量木船建造。其中之一是老旧的目的，为了弘扬历史。例如，瑞典的“圣彼得堡”重建就是一个例子。为了纪念郑和下西洋600周年,也是为了弘扬中国造船史和航海史的文化,台湾、香港以及祖国大陆正在兴起一股建造郑和宝船的浪潮。大连复源船舶设计部由于接受了该方面的任务,笔者对其结构及尺寸进行研究。2把规范的结构尺寸设定为“木规”和“钢规”由于我国当前尚无船长度在50m左右大型木质船舶建造规范,所以对2000料郑和宝船结构计算无所依据,为此采用了如下的研究思路。一是把现行木质航海船舶船体结构法规(仅适用于船长在30m以下的法规)向船长在30m以上的方向延伸,以求得船长在50m左右的木质航海船舶构件尺寸。现把这种延伸后的结构尺寸决定方法称为“木规”方法。二是把根据现行钢质海船建造规范得出的主要构件尺寸换算为木质船舶构件尺寸,这种决定木质构件尺寸方法称为“钢规”方法。这两种方法相互补充地来决定大型木质船舶构件尺寸。3学习方法现在把“木规”情况与“钢规”换算方法进行阐述,目的在于确定木质船舶构件尺寸。3.1扩展“木条”方法木规延伸方法介绍见表1及图1～11。3.2“钢规”转换方法3.2.1全系数ns的2倍同型船舶与同样装载并在同一海况下,所受的力是相等的,因此[ˉb]sts=[ˉb]wtw[b¯]sts=[b¯]wtw式中:[ˉb]s[b¯]s——钢质构件许用应力,N/cm2;[ˉb]w[b¯]w——木质构件许用应力,N/cm2;ts——钢质构件板厚;tw——木质构件板厚。[ˉb]s=σsns[ˉb]w=σnw[b¯]s=σsns[b¯]w=σnw式中:σs、σ——钢材、木材屈服强度;ns、nw——钢材、木材安全系数。根据参考文献可以知道,木质构件强度安全系数nw为钢质构件强度安全系数ns的2倍,即nwns=2nwns=2则[ˉb]s[ˉb]w=σsnsσnw=σsσnsnw=ˉbˉb×0.5[b¯]s[b¯]w=σsnsσnw=σsσnsnw=b¯b¯×0.5由于木质板材长度有限,在结构上,将有接头,接头规定如下,即:外板、甲板相邻两材接头之间,应有不小于2个肋距的避距,相隔一列板材的接头之间应有不小于1个肋距的避距。不难看出,若板材宽为200mm,则在一个肋距里在宽度方向1m范围内,将会有可能出现2个接头,换言之,将会有40%板材不是连续的,则在1m宽的板材里,将只能折算长60%板材是有效的。因此在计算木质板材构件时应乘以折减系数0.6,即tw=[ˉb]sφ[ˉb]w=ˉbsˉbφ×0.5=tsˉbsˉb×0.6×0.5=ˉbs0.3b=tstw=[b¯]sφ[b¯]w=b¯sb¯φ×0.5=tsb¯sb¯×0.6×0.5=b¯s0.3b=ts式中:φ——折减系数。该船用料为抄木,抄木性能同于广东蚬木,蚬木顺纹抗压强度为7350N/cm2,抗拉强度为14700N/cm2(抗弯强度亦为顺纹抗压强度的2倍)。钢材屈服强度σs=23520N/cm2则tw=235200.3×14700ts=5.3tstw=235200.3×14700ts=5.3ts如为受压力,抄木等木质构件顺纹抗压强度为7350N/cm2,则ˉbsˉb=235207350=3.2b¯sb¯=235207350=3.2但受压时可不考虑接头影响,即忽略折减系数0.6,故tw=235200.5×7350ts=6.4tstw=235200.5×7350ts=6.4ts由于6.4>5.3,取6.4显然偏于安全,故木质构件板材厚度tw为:tw=6.4ts。3.2.2木质构件用弯曲应力在同型船舶与同样装载并在同一海况下,船舶所受的弯矩也是相等的,因此Μ=[ˉb]sWs=[ˉb]wWw式中:[ˉb]s——钢质构件许用弯曲应力,N/cm2[ˉb]s=σsns[ˉb]w——木质构件许用弯曲应力,N/cm2[ˉb]w=σnwWs——钢质构件附连板剖面模数,cm3;Ww——木质构件剖面模数,cm3;同前述,nw=2nsnwns=2[ˉb]s[ˉb]w=ˉbˉb×0.5所以Ww=3.2Ws以上换算情况仅对抄木而言,如果木材品种变了,则换算情况亦将改变。木质船型的主尺度和总纵强度是有明显关联的。一般说来,其长深比(船长指垂线间长,型深指最上层连续甲板处的型深)小