浅谈船舶船体变形对轴系校中的影响

李洋钢

摘要：在一般的船舶轴系校中过程中，不考虑船体变形的影响，本文就船体在超载和正常装载两种状态下变形时的轴承反力影响进行了分析，得出相关的结论。

关键词： 船舶；船体变形；轴系校中；影响

1.概述

一般情况下，在对船舶的轴系进行校中时，往往忽略了轴承支撑部位的变形，也就是说，校中时，在不考虑船体变形的情况下进行校中，在实际的施工过程中，也是采用未考虑变形的数据进行，这就会造成一定的偏差。对于某些型号的船体而言，有的轴系的轴向尺寸比较大，轴承的数目也多，这种情况下，就不能忽略船体变形的影响，因为船体的变形会使得各个轴在轴承处产生较大的位移，这些位移会对力的分布产生影响，因此，在这种情况下就必须考虑船体变形对于轴系校中的影响。本文以某种船型为研究对象，研究船体的变形会给轴系校中带来什么样的影响，研究时主要是在船体超载排水量和正常排水量两种状态下进行，这两种排水量各自又对应中拱和中垂两种情况。在进行计算时，先不考虑船体变形的影响，进行轴系的校中计算，然后再把船体变形的影响加进去，计算在变形情况下的轴承反力，并对船体变形对轴系校中的影响进行分析和总结。

2.船体变形

船舶在海上航行的时候，由于受到装载量不同的影响，会产生不同的船体变形，满载或超载的时候变形相对较大，而轻载情况下变形会小一些。在船体发生形变的时候，各个轴在轴承的支撑处会产生一定的位移，这些位移发生之后，就会使轴系中各轴所受到的力重新分布。因此，在轴系的校中中不能忽略船体变形的影响。如果考虑船体的变形，通过计算得到的轴承反力是不是在规定的范围内需要重新进行界定。在图1所示的船体轴系模型中，轴系长度为80800mm，一共有十一个轴承，轴承的分布比较复杂，对应的轴系的结构也较为复杂，因此，要对船体变形产生的影响进行深入的分析。因为我们分析船体的超载和正常两种状态，每种又分为中垂和中拱两种情况，因此一种有四种情况需要考虑，可以建立船体的有限元模型进行分析，从而得到每种情况下船体的变形情况。通过对结果进行分析，可以得到轴系哪些地方的位移较大，再进行下一步的分析。

3.轴系的合理校中

船舶的轴系只有满足了一定的强度和刚度的要求才能在实际使用中满足功能性的需求，此外，在对轴系进行安装的时候，还要保证轴系在合理的状态下，这就是说要使轴段内的应力以及轴承上的载荷均匀地分布在一定的合理范围之内，因此，在对轴系进行校中时，一般采用的方法是合理校中技术。这种计算方法是通过改变轴系中各个轴承在竖直方向上的位置，这样可以使得轴系在安装的过程中，轴线呈一种曲线，有利于使轴系中轴承的力更合理的得到分配，满足轴系的一系列要求，保证其能够使船体正常工作。

在合理校中的计算中，一般先将轴系直线布置，在这种情况下计算出每个轴承的反力数值，这样计算出来的结果一般无法满足应力的需求，还需要进行下一步的计算。所以，要对每个轴承处的反力影响系数进行计算，利用一些优化原则来优化轴承的位置，以满足各方面的需求。优化时一般利用线性或非线性的优化方法，最终得到满足要求的轴系位置，这时的轴系一般是曲线形的布置，这种方法就是合理校中技术，这种方法在船舶的校中中已经被广泛采取。

4.船体变形对轴系校中的影响

船体在不同的载重下，变形也不同，因此也对应着不同的轴承反力变化。根据船体安装过程中采取的措施的不同，我们可以认为，船体在静水中的变形为零，研究船体在不同情况下的变形时，都是以静水中的状态为基础进行的，是一种相对的值。

空船在静水中的变形是中拱的，而其他情况下的中拱和中垂都是与空船静水中的变形相对而言的。因此，我们就对船体四种情况下的变形进行研究，分析船体变形对轴系反力的影响。

通过将超载状况下的船体变形与静水中的变形比较，得到超载时的变形，然后在这种状况下进行校中计算，得到对应的轴承反力；同样，在正常排水量的情况下，通过与静水状态下的变形对比得到此种情况下的变形，再计算对应的轴承应力。

5.结论

通过对超载排水量和正常排水量两种状态下的数据进行分析，我们发现，与合理校中的轴承反力相比，这两种状态下的数值有很大的不同，而这两种情形下的船体变化引起的轴承反力变化也各不相同。我们得出以下结论：

①船体的变形对尾轴轴承的影响不大；②在靠近轴系中点的位置上，轴承反力的变化较为明显，引起了较大的反力变化；③在考虑船体变形的情况下，与合理校中相比，相邻轴承反力依次出现增减的交替变化。

参考文献：

[1]余华军. 轴系校中计算时水润滑艉管轴承的等效支点位置分析及影响[J]. 船海工程，2013，02：87-89.

[2]耿厚才，陈兵，钟庆华，高爱东. 船体艉部变形计算及其在轴系坞内校中技术中的应用[J]. 中国造船，2011，04：153-160.

[3]肖建昆，周海港，陆金铭，顾卫俊. 船体变形对主轴承负荷的影响[J]. 江苏科技大学学报（自然科学版），2010，04：319-322.

[4]陆金铭，周海港，丁立斌，余超民. 基于三维有限元模型的轴系校中[J]. 江苏科技大学学报（自然科学版），2010，05：461-465.