第三章船舶结构强度与结构设计(使用精品PPT课件
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船体结构强PPT课件
剖面模数的确定
3、舱口围板 如果舱口围板的长度大于船舶的型深，则舱口围板的中 部可以认为参与总弯曲，其面积可以计入剖面抗弯几何 特性。 最后，个别开口需按照强度计算的相关规定来决定是否 扣除，如纵向连续构件上的人孔，舷窗等。当开口大于 腹板高度20%时，应注意扣除
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
计算剖面的确定
一般确定计算剖面的原则如下： 4、结构形状或断面积突变处：机舱前段、舱口、上 层建筑端部； 5、对于结构强度无把握的剖面； 6、规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区 域至少要计算5个剖面。
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
剖面模数的确定
首先要确定哪些构件能够有效地参加抵抗总纵弯曲变 形，亦即哪些构件可以计入计算剖面； 由于船体中构件的长短和构件所处的位置不同，其参 与总纵弯曲的效率或程度是不同的。这就是船体构件参 与总纵弯曲的效率的问题。
总纵弯曲应力第一次近似计算
中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb，则 强力甲板和船底处的剖面模数为分别为
Wd
I Zd
, Wb
I Zb
甲板剖面模数：横剖面上甲板离中和轴最远，甲板处 剖面模数最小，甲板处剖面模数是衡量船体强度的重要 指标。（最小剖面模数）
船底剖面模数：船底离中和轴距离小于甲板，但是船 底收到总纵弯曲，还承受较大的局部载荷。
船体总纵弯曲应力第二次近似计算
构件稳定性及临界应力计算
板的临界应力计算 1、横骨架式 （1）甲板板：四边自由支持 （2）船底板和内底板：板格的纵边自由支持，肋板位置 弹性固定 （3）舷顶列板和甲板边板：三边自由支持，一边完全自 由 （4）舷侧外板：四边自由支持
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3、舱口围板 如果舱口围板的长度大于船舶的型深，则舱口围板的中 部可以认为参与总弯曲，其面积可以计入剖面抗弯几何 特性。 最后，个别开口需按照强度计算的相关规定来决定是否 扣除，如纵向连续构件上的人孔，舷窗等。当开口大于 腹板高度20%时，应注意扣除
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
计算剖面的确定
一般确定计算剖面的原则如下： 4、结构形状或断面积突变处：机舱前段、舱口、上 层建筑端部； 5、对于结构强度无把握的剖面； 6、规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区 域至少要计算5个剖面。
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船体总纵弯曲应力第一次近似计算
剖面模数的确定
首先要确定哪些构件能够有效地参加抵抗总纵弯曲变 形，亦即哪些构件可以计入计算剖面； 由于船体中构件的长短和构件所处的位置不同，其参 与总纵弯曲的效率或程度是不同的。这就是船体构件参 与总纵弯曲的效率的问题。
总纵弯曲应力第一次近似计算
中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb，则 强力甲板和船底处的剖面模数为分别为
Wd
I Zd
, Wb
I Zb
甲板剖面模数：横剖面上甲板离中和轴最远，甲板处 剖面模数最小，甲板处剖面模数是衡量船体强度的重要 指标。（最小剖面模数）
船底剖面模数：船底离中和轴距离小于甲板，但是船 底收到总纵弯曲，还承受较大的局部载荷。
船体总纵弯曲应力第二次近似计算
构件稳定性及临界应力计算
板的临界应力计算 1、横骨架式 （1）甲板板：四边自由支持 （2）船底板和内底板：板格的纵边自由支持，肋板位置 弹性固定 （3）舷顶列板和甲板边板：三边自由支持，一边完全自 由 （4）舷侧外板：四边自由支持
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船舶强度与结构设计
1
2.船体强度计算内容和方法
(1)确定作用在船体及各个结构上的外力。 (2)确定船体结构在外载作用的响应：结构 剖面中的应力与变形 ；结构的极限状态分 析。即所谓内力问题。 (3)确定合适的强度标准，并检验强度条件。 这三部分内容是一个综合的整体，通常 被
分散到船舶静力学、船船结构力学等几门课 程中讨论。
局部强度─局部构件(纵桁、横梁、肋骨等)、节 点(肘板等)、局部结构(舱壁、甲板、船底板、 舷侧板等)的强度。
5
§2 作用在船 体结构上的 载荷
6
作用于船体上的载荷可按其响应和随时间变化进行 分类。
1.按结构响应分类：总体性载荷和局性载荷。 总体性载荷─引起整个船体变形或破坏的载荷和 载荷效应。如总纵弯曲的力矩、剪力、应力及纵 向扭矩等。
14
§4 评价结构 设计的质 量指标
15
为得到一个优秀的结构设汁，应考虑以下问 题：
1．安全性
即结构要能承受正常使用时各种可能的 载荷作用，并在偶然事件发生时及发生后， 仍能保持必需的整体稳定性(即仅产生局部 损坏而不发生整体的破坏)。
2.船舶的整体配合性
船舶是一个整体，在船舶设计时，结构 设计必须同总体、轮机、设备电气及通风等 其它方面的设计互相配合，以保证船舶在各 方面都具有良好的工作性能。
船体强度是研究船体结构安全性的科学。
1.结构的安全性
结构的安全性包括： (1)结构能承受在正常施工和正常使用时可 能出现的各种载荷，并在偶然事件发生时及发 生后仍能保持必需的整体稳定性。 (2)结构在正常使用时，对于民船必须适合 营运的要求，和具有足够的耐久性；对于军船 还必须满足在规定海况下，具有良好的战斗性 能和生命力。
局部性载荷─指引起局部结构、构件变形或破坏的 载荷，如水密试验时的水压力，机器的不平衡所 造成的惯性力、局部振动，海损时的水压力等。
2.船体强度计算内容和方法
(1)确定作用在船体及各个结构上的外力。 (2)确定船体结构在外载作用的响应：结构 剖面中的应力与变形 ；结构的极限状态分 析。即所谓内力问题。 (3)确定合适的强度标准，并检验强度条件。 这三部分内容是一个综合的整体，通常 被
分散到船舶静力学、船船结构力学等几门课 程中讨论。
局部强度─局部构件(纵桁、横梁、肋骨等)、节 点(肘板等)、局部结构(舱壁、甲板、船底板、 舷侧板等)的强度。
5
§2 作用在船 体结构上的 载荷
6
作用于船体上的载荷可按其响应和随时间变化进行 分类。
1.按结构响应分类：总体性载荷和局性载荷。 总体性载荷─引起整个船体变形或破坏的载荷和 载荷效应。如总纵弯曲的力矩、剪力、应力及纵 向扭矩等。
14
§4 评价结构 设计的质 量指标
15
为得到一个优秀的结构设汁，应考虑以下问 题：
1．安全性
即结构要能承受正常使用时各种可能的 载荷作用，并在偶然事件发生时及发生后， 仍能保持必需的整体稳定性(即仅产生局部 损坏而不发生整体的破坏)。
2.船舶的整体配合性
船舶是一个整体，在船舶设计时，结构 设计必须同总体、轮机、设备电气及通风等 其它方面的设计互相配合，以保证船舶在各 方面都具有良好的工作性能。
船体强度是研究船体结构安全性的科学。
1.结构的安全性
结构的安全性包括： (1)结构能承受在正常施工和正常使用时可 能出现的各种载荷，并在偶然事件发生时及发 生后仍能保持必需的整体稳定性。 (2)结构在正常使用时，对于民船必须适合 营运的要求，和具有足够的耐久性；对于军船 还必须满足在规定海况下，具有良好的战斗性 能和生命力。
局部性载荷─指引起局部结构、构件变形或破坏的 载荷，如水密试验时的水压力，机器的不平衡所 造成的惯性力、局部振动，海损时的水压力等。
船舶结构与设备课件 第3章 锚设备
第三节 锚机与附属设备
二、锚链筒 hawse pipe • 锚链进出和收藏锚 干的孔道 • 包括甲板链孔、舷 边链孔和筒体，甲板链 孔处设导链滚轮。 • 甲板链孔处设防浪 盖（防止海水从锚链筒 涌上甲板、保证作业人 员安全）
第三节 锚机ห้องสมุดไป่ตู้附属设备
• 三、制链器 Chain stopper 1、设置：锚机至锚链筒之间，锚机、制链器和 锚链筒三者应在一条直线上。 2、作用：夹住锚链，承受锚链拉力； 未锚泊时承受锚的重力和惯性力； 锚泊时承受锚链张力（锚泊力）； 3、种类： 螺旋制链器 screw compressor 闸刀制链器 lever chain stopper 链式制链器 devil’s claw 滚轮制链器 roller chain stopper
制链器Chain stopper
roller chain stopper lever chain stopper
roller chain stopper screw compressor
第三节 锚机与附属设备
• 四、锚链舱与锚链管 1、锚链舱 1）位置：防撞舱壁之前，锚 机下首尖舱的上部和后部 2）形状：小而深圆形或方形， 圆形舱直径：30d。 3）左右分开，舱底花钢板铺 木衬板设有污水井和排水管。
霍尔锚
无杆锚的抓底过程
无杆锚
• 斯贝克锚 Speke anchor • 霍尔锚的改良型 • 锚冠上设锚冠板，锚 爪上设加强筋 • 锚头的重心位于销轴 中心线之下，减小锚 爪与船壳板之间的接 触力.
无杆锚
• 尾 翼 式 锚 trilstabiliaer anchor
–我国研制的新型（ZY 系列）锚 –锚头重心低，助爪突 角宽厚，各方面性能 优于前两种。 –国标有AR6（长柄，锚 折角40°）和BR6（短 柄 ， 锚 折 角 38° ） 两 型。
船体结构与构件(船舶管理课件)
任务四 船体结构与构件
能力目标：1、了解船体的骨架形式和作用。 2、掌握现代船舶的结构和构造基本形式，构件的 名称和作用。
学习任务：在分析船体受力的基础上，掌握 船体不同部位加强的一般规律。
授课方式：知识介绍
任务四 船体结构与构件
钢质海船的船体结构都是由钢板和骨架组成的。 船体的甲板板和外板（包括舷侧外板、舭部外板、船底外板） 是由钢板制成的，形成一个水密的外壳。 在甲板板和船体外板的里面,布置着许多骨架支撑着钢板。 这些骨架是由型钢沿着船舶纵向，横向和竖向纵横交错地排 列着，并且相互连接在一起构成的，也称为船体板架或框架。 这样，船体形成一个外部由骨架和钢板包围着，中间是空心 的结构。
（2）甲板板的排列：从舱口边至舷边的甲板板，钢板是纵 向布置的，长边沿着船长方向并且平行于甲板中线。在舱口 之间以及首尾端的甲板，因地方狭窄一般将钢板横向布置。
任务四 船体结构与构件
四、 甲板板
2．甲板舷边连接
由于强力甲板与舷侧外板相交成直角，易产生应力集中，又 远离中和轴，是一个高应力区域，船体往往在该区域首先发 生断裂，故舷边连接一直是船体强度需要特别注意的地方。
一、 船体骨架形式
1．横骨架式船体结构
优点是：船体结构强度可靠，结构简单，建造容易。 舱内肋骨和甲板下横梁尺寸较小，结构整齐，不影响 装卸货物。 缺点是：船体的纵向强度主要是由甲板板和船体外板 来承担。为了承担较大的纵向强度，必须把甲板板和 外板做得较厚，增加了船体重量。故横骨架式船体结 构适用于要求纵向强度不大的中小型船舶。
这三部分船 壳板，统称 为船体外板， 简称外板， 又称船壳板，
任务四 船体结构与构件
三、外板
1．外板名称 外板是由许多块钢板拼接而成的。钢板的长边都是沿 着船长方向布置，钢板长边相连接的纵向接缝，称为 边接缝。钢板短边的横向接缝,称为端接缝。由许多块 钢板逐块端接而成的连续长条板,称为列板。
能力目标：1、了解船体的骨架形式和作用。 2、掌握现代船舶的结构和构造基本形式，构件的 名称和作用。
学习任务：在分析船体受力的基础上，掌握 船体不同部位加强的一般规律。
授课方式：知识介绍
任务四 船体结构与构件
钢质海船的船体结构都是由钢板和骨架组成的。 船体的甲板板和外板（包括舷侧外板、舭部外板、船底外板） 是由钢板制成的，形成一个水密的外壳。 在甲板板和船体外板的里面,布置着许多骨架支撑着钢板。 这些骨架是由型钢沿着船舶纵向，横向和竖向纵横交错地排 列着，并且相互连接在一起构成的，也称为船体板架或框架。 这样，船体形成一个外部由骨架和钢板包围着，中间是空心 的结构。
（2）甲板板的排列：从舱口边至舷边的甲板板，钢板是纵 向布置的，长边沿着船长方向并且平行于甲板中线。在舱口 之间以及首尾端的甲板，因地方狭窄一般将钢板横向布置。
任务四 船体结构与构件
四、 甲板板
2．甲板舷边连接
由于强力甲板与舷侧外板相交成直角，易产生应力集中，又 远离中和轴，是一个高应力区域，船体往往在该区域首先发 生断裂，故舷边连接一直是船体强度需要特别注意的地方。
一、 船体骨架形式
1．横骨架式船体结构
优点是：船体结构强度可靠，结构简单，建造容易。 舱内肋骨和甲板下横梁尺寸较小，结构整齐，不影响 装卸货物。 缺点是：船体的纵向强度主要是由甲板板和船体外板 来承担。为了承担较大的纵向强度，必须把甲板板和 外板做得较厚，增加了船体重量。故横骨架式船体结 构适用于要求纵向强度不大的中小型船舶。
这三部分船 壳板，统称 为船体外板， 简称外板， 又称船壳板，
任务四 船体结构与构件
三、外板
1．外板名称 外板是由许多块钢板拼接而成的。钢板的长边都是沿 着船长方向布置，钢板长边相连接的纵向接缝，称为 边接缝。钢板短边的横向接缝,称为端接缝。由许多块 钢板逐块端接而成的连续长条板,称为列板。
船舶结构与设备知识课件PPT(106页)
勘绘于船中两舷的标志。
3)有的矿砂船货舱横剖面设计成漏斗形，这样既可
冷6)上藏甲集板装平箱整的无发2舷展）弧部和分组梁代拱替成，了无冷：起藏重船载设的备运重。输功线能。标志由外径为300mm，宽为25mm的圆 圈与长为450mm，宽为25mm的水平线相交组成。 特点：液化天然气(主要成分为甲烷)通常采用在常压下极低温(-165℃)冷冻的方法使其液化。
④纵向水密舱壁把油舱划分为并列的两列或三列油舱；
区应具备的最小干舷，并用载重线标志的形式勘划在 6)一般采用高强度钢，且内底板等构件均采取加厚
2）最大船长：船舶最前端与最后端之间包括外表和两端永久固定突出物在内的水平距离。
船中的两舷外侧，以限制船舶的装载量。 船舶载重线标志是指为标明船舶载重线位置，用以检查装载状态使之不小于已核定的最小干舷，而按载重线公约或规范所规定的式样
1)具有良好的隔浮热设力施与和制冷航设备行； 安全，船级社根据船舶的尺度和结构强度
甲板线为一长300mm、宽25mm的水平线，勘划于船中处的每侧，其上边缘一般应经过干舷甲板上表面与船壳板外表面之交点。
，为每艘船勘定了船舶在不同航行区带、区域和季节 ⑧设置多道横舱壁和大型肋骨框架，用以增加横向强度和适装不同品种的油类；
6)上甲板平整无舷弧和梁拱，无起重设备。 2)油船设置专用压载舱的优缺点 3)有的矿砂船货舱横剖面设计成漏斗形，这样既可 凡载客超过12人者均应视为客船，这类船舶通常多为定期定线航行。
1)液化天然气船(LNG) 特点：1)具有许多较小的水密货舱，舱壁多用耐腐蚀的不锈钢制成； 由于木材的比重小,体积大,有一部分要装在甲板上。 登记尺度：这种尺度主要是用于登记船舶. 4)货舱四角的三角形舱柜(上下 7)上层建筑高大，并具有多层甲板和双层底结构，有的同时在下甲板以下设置左右边舱(双层船壳结构)。 特点：多层(2～3层)甲板结构，舱口尺寸较大以便于装卸，并配有吊杆或起重机。 3)清洁压载舱的优缺点 净空高度等于最大高度减去吃水。
3)有的矿砂船货舱横剖面设计成漏斗形，这样既可
冷6)上藏甲集板装平箱整的无发2舷展）弧部和分组梁代拱替成，了无冷：起藏重船载设的备运重。输功线能。标志由外径为300mm，宽为25mm的圆 圈与长为450mm，宽为25mm的水平线相交组成。 特点：液化天然气(主要成分为甲烷)通常采用在常压下极低温(-165℃)冷冻的方法使其液化。
④纵向水密舱壁把油舱划分为并列的两列或三列油舱；
区应具备的最小干舷，并用载重线标志的形式勘划在 6)一般采用高强度钢，且内底板等构件均采取加厚
2）最大船长：船舶最前端与最后端之间包括外表和两端永久固定突出物在内的水平距离。
船中的两舷外侧，以限制船舶的装载量。 船舶载重线标志是指为标明船舶载重线位置，用以检查装载状态使之不小于已核定的最小干舷，而按载重线公约或规范所规定的式样
1)具有良好的隔浮热设力施与和制冷航设备行； 安全，船级社根据船舶的尺度和结构强度
甲板线为一长300mm、宽25mm的水平线，勘划于船中处的每侧，其上边缘一般应经过干舷甲板上表面与船壳板外表面之交点。
，为每艘船勘定了船舶在不同航行区带、区域和季节 ⑧设置多道横舱壁和大型肋骨框架，用以增加横向强度和适装不同品种的油类；
6)上甲板平整无舷弧和梁拱，无起重设备。 2)油船设置专用压载舱的优缺点 3)有的矿砂船货舱横剖面设计成漏斗形，这样既可 凡载客超过12人者均应视为客船，这类船舶通常多为定期定线航行。
1)液化天然气船(LNG) 特点：1)具有许多较小的水密货舱，舱壁多用耐腐蚀的不锈钢制成； 由于木材的比重小,体积大,有一部分要装在甲板上。 登记尺度：这种尺度主要是用于登记船舶. 4)货舱四角的三角形舱柜(上下 7)上层建筑高大，并具有多层甲板和双层底结构，有的同时在下甲板以下设置左右边舱(双层船壳结构)。 特点：多层(2～3层)甲板结构，舱口尺寸较大以便于装卸，并配有吊杆或起重机。 3)清洁压载舱的优缺点 净空高度等于最大高度减去吃水。
船体结构与结构设计PPT课件
36图11696总吨钢质拖网渔船37图117日本爱媛丸号拖网渔船实习船船长约55米38图11879m豪华游艇八其它船舶图片欣赏39图119小水线面双体交通艇40图120高速水翼艇41图1211600米车道客滚船42图12218000吨化学品船43图123lng船44图12418000吨多用途重吊货船45图1251万马力拖轮46图126耙吸式挖泥船47图1272600吨双臂杆起重船48图12818000吨半潜船49图129船体变形的趋第二节作用在船体上的力及强度概念一作用在船体上的力船体在静水中的总纵弯曲船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力二者大小相等方向相反作用在一条铅垂线上此时船舶处于平衡状态
主要尺度及参数 总长 231.00 m 垂线间长 214.20 m 型宽 32.20 m 型深 18.80 m 设计吃水/结构吃水 12.00 m 载重量 41000 t 集装箱数 3534 TEU (14吨/箱装箱量 2250 TEU) 主机型号 MAN - B&W 7K90MC-C 1 set MCR 31920 kW x 104 rpm CSR 28728 kW x 100.4 rpm 服务航速 22.2 kn （at CSR with 15% S.M.）
趋向于建造尾机型船或中后机型船。
5
图1－1 28000T多用处干货/集装箱船
主尺度：总长*型宽*型深*吃水 (m)＝181*26*14.4*10.02； 吨位：总吨位（GROSS)＝19354 ， 净吨位(NET)＝9614； 航速：15.5kn；主机：型号*功率*台数＝MAN B&W5S50MC*6400*1
18
图1－8 30万吨油船
主尺度：总长*型宽*型深*吃水（m） ＝333*58*31*22.2
主要尺度及参数 总长 231.00 m 垂线间长 214.20 m 型宽 32.20 m 型深 18.80 m 设计吃水/结构吃水 12.00 m 载重量 41000 t 集装箱数 3534 TEU (14吨/箱装箱量 2250 TEU) 主机型号 MAN - B&W 7K90MC-C 1 set MCR 31920 kW x 104 rpm CSR 28728 kW x 100.4 rpm 服务航速 22.2 kn （at CSR with 15% S.M.）
趋向于建造尾机型船或中后机型船。
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图1－1 28000T多用处干货/集装箱船
主尺度：总长*型宽*型深*吃水 (m)＝181*26*14.4*10.02； 吨位：总吨位（GROSS)＝19354 ， 净吨位(NET)＝9614； 航速：15.5kn；主机：型号*功率*台数＝MAN B&W5S50MC*6400*1
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图1－8 30万吨油船
主尺度：总长*型宽*型深*吃水（m） ＝333*58*31*22.2
船体结构图(课堂PPT)
至原来高度的1.5倍，并牢固地与横舱壁焊接。
2020/5/27
横骨架式的单层底
② 中内龙骨腹板高度保持不变，在横舱壁两侧加设两块连 接肘板。肘板的高度、宽度都等于中内龙骨的高度。
2020/5/27
横骨架式的单层底
③ 将中内龙骨的面板在一个肋距内逐渐放宽，形成水平肋 板，水平肋板在与横舱壁连接处的宽度至少为原来面板 宽度的两倍。
2020/5/27
➢在保证强度的前提下尽可能减轻船舶自重，外板厚度根据 需要沿船长方向会发生变化。
➢一般说，在船中部0.4L（L为船长）区域内外板厚度最大， 离首尾端0.075L区域内板较薄，在二者之间的过渡区域板厚 由中部逐渐向两端减薄过渡。
➢为了保证船舶进坞和搁浅时的局部强度，以及考虑锈蚀、 磨损等因素，平板龙骨的宽度和厚度从首至尾应保持不变。
第一节 船舶类型
运输船：客船、滚装船、杂货船、集装箱船、散货船、油船、LNG等 工程船：挖泥船、布设船、浮船坞、半潜船 渔业船：网渔船、钓鱼船、捕鲸船等 港务船：拖船、引航船、消防船等 海洋调查船：海洋调查船、深潜器等 战斗舰艇：巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、航空母舰、扫雷艇、潜艇等 辅助舰艇：补给舰、训练舰、医院船等
2020/5/27
船体结构相关内容
外板
甲板板
船舶类型和结构
舱壁侧结构
2020/5/27
3
船体结构节点的绘制和识读
2020/5/27
2020/5/27
shipconstructor
2020/5/27
第三节 船舶受力
理论上可以把船体视作一空心的薄壁梁，它所受到的力包括 总纵弯曲力、横向力和局部力三大部分。
2020/5/27
外板和甲板板
➢船舶航行过程，为了减少甲板上浪，总是将船舶首尾部分 的主甲板做到比中部的主甲板高一些，这样形成一个两端上 翘的曲面形状。 ➢上甲板边线沿纵向向首尾端省高的曲线称为舷弧。 ➢如果发生了甲板上浪，为了保证将甲板上的积水迅速排出， 上甲板沿横向做成中间高、两边低的“鱼脊”形。上甲板沿 横向这种中间高，两边低的拱形称为“粱拱”。
2020/5/27
横骨架式的单层底
② 中内龙骨腹板高度保持不变，在横舱壁两侧加设两块连 接肘板。肘板的高度、宽度都等于中内龙骨的高度。
2020/5/27
横骨架式的单层底
③ 将中内龙骨的面板在一个肋距内逐渐放宽，形成水平肋 板，水平肋板在与横舱壁连接处的宽度至少为原来面板 宽度的两倍。
2020/5/27
➢在保证强度的前提下尽可能减轻船舶自重，外板厚度根据 需要沿船长方向会发生变化。
➢一般说，在船中部0.4L（L为船长）区域内外板厚度最大， 离首尾端0.075L区域内板较薄，在二者之间的过渡区域板厚 由中部逐渐向两端减薄过渡。
➢为了保证船舶进坞和搁浅时的局部强度，以及考虑锈蚀、 磨损等因素，平板龙骨的宽度和厚度从首至尾应保持不变。
第一节 船舶类型
运输船：客船、滚装船、杂货船、集装箱船、散货船、油船、LNG等 工程船：挖泥船、布设船、浮船坞、半潜船 渔业船：网渔船、钓鱼船、捕鲸船等 港务船：拖船、引航船、消防船等 海洋调查船：海洋调查船、深潜器等 战斗舰艇：巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、航空母舰、扫雷艇、潜艇等 辅助舰艇：补给舰、训练舰、医院船等
2020/5/27
船体结构相关内容
外板
甲板板
船舶类型和结构
舱壁侧结构
2020/5/27
3
船体结构节点的绘制和识读
2020/5/27
2020/5/27
shipconstructor
2020/5/27
第三节 船舶受力
理论上可以把船体视作一空心的薄壁梁，它所受到的力包括 总纵弯曲力、横向力和局部力三大部分。
2020/5/27
外板和甲板板
➢船舶航行过程，为了减少甲板上浪，总是将船舶首尾部分 的主甲板做到比中部的主甲板高一些，这样形成一个两端上 翘的曲面形状。 ➢上甲板边线沿纵向向首尾端省高的曲线称为舷弧。 ➢如果发生了甲板上浪，为了保证将甲板上的积水迅速排出， 上甲板沿横向做成中间高、两边低的“鱼脊”形。上甲板沿 横向这种中间高，两边低的拱形称为“粱拱”。
船体结构与强度设计讲义
船体强度与结构设计2020/10/91课程简介⏹课程内容：本课程主要包括船体结构力学、船体强度与船体结构设计等三方面的内容，通过本课程的学习希望同学能够掌握船舶结构力学的基本理论与相应分析方法，理解船体总纵强度计算的基本理论和计算方法，能够初步掌握依据规范进行船体结构设计计算的方法。
⏹课程安排：绪论简介4课时船体结构力学24课时船体强度8课时船体结构设计24课时2020/10/92成绩评定⏹（1）出勤与课堂表现10%⏹（2）作业10%⏹（3）PPT规范演讲15%4人一组，以PPT形式展现，每组15-20分钟第3周确定分组名单，第12周汇总上报演讲题目⏹（4）期末考试65%严守课堂纪律及时完成作业积极迎接考试！2020/10/9314.7万立方米LNG船——大鹏星号2020/10/95超级豪华游轮——玛丽皇后号2020/10/962020/10/99海监撞船海难事故2020/10/9安全的船体结构和可靠的船体强度是船舶稳定运行的基础，合理的船体结构设计能够保证船舶拥有优良的航行性能。
学好《船体结构与强度设计》相当重要！2020/10/911第一章1-1.11-1.2结构物的强度确定⏹结构物的强度：作用于结构物上的外力（包括主动力和约束反力），按照一定的计算方法和程序，确定出结构物中危险截面处的应力值σ，然后将此应力与许用应力[σ]比较。
如果σ≤[σ]，则结构物的强度是足够的；如果σ≥[σ]，则结构物的强度是不足的。
⏹许用应力[σ]的确定：外载荷的可靠性、计算方法的合理性、结构物的使用年限、结构物的均匀性等。
2020/10/9141-1.3船体受力船体受力：（1）载重力和自身重力（2）水作用于船体的力（水的压力、冲击力、船在水中的惯性力等）除非船舶静止于水中，否则船舶上受到的力总是动力，取决于海面的情况，波浪的大小等环境因素，且是随机性，使得船体外力的确定相当复杂。
2020/10/9151-1.4船体强度校核⏹总纵强度⏹局部强度⏹稳定性⏹船体扭转⏹应力集中2020/10/916⏹总纵强度⏹把整个船体当做一根梁来进行研究，将船体梁静止于静水或者波浪，计算沿船长方向分布的重力与浮力作用下的弯曲变形与应力。
船体结构与制图ppt课件
舭肘板
双层底舭肘板的结构形式
1-主肋骨；2-舭肘板；3-趾端；4-加强筋；5-肋板；6-强肋骨；7-舭肘板面板
2019/7/3
纵骨架式双底受力及力的传递
• 纵骨和船底桁材、内外底板一起承 受总纵弯曲。
力的传递：
内底板、外板－>船底纵骨－>肋板（横舱 壁）－>底桁材、舷侧骨架－>横舱壁
2019/7/3
端接缝
边接缝
2019/7/3
外板板列名称
2019/7/3
K 平板龙骨
A
BC
S 舷顶列板 G F E
D 舭列板
外板的受力
总纵弯曲：船底和舷侧分别为船梁的下翼板 和腹板，承受总纵弯曲；
横向载荷：舷外水压力和舱内液体压力； 动力载荷：首部波浪冲击力、尾部螺旋桨工
作时的水动压力等； 意外载荷：碰撞、搁浅等。
集装箱船底部结构
1-中底桁；2-内底板；3-内底纵骨；4-舭龙骨；5-加强筋；6-旁底桁；7-船底纵骨
2019/7/3
讨论题
下图船舶底部结构为何种形式？并说出 结构名称。
中内龙骨与中底桁材有何区别？ 单底横骨架式和纵骨架式均有肋板和内
龙骨，它们的作用有什么区别？ 纵骨架式双层底与横骨架式双层底结构
甲板开口处以及甲板间断处应该进行局部加强
2019/7/3
（二）船底结构
单底（single bottom） – 横骨架式 – 纵骨架式
双底（double bottom） – 横骨架式 – 纵骨架式
2019/7/3
1、横骨架式单底
中内龙骨：center keelson 旁内龙骨：side keelson 肋板：floor 舭肘板：bilge bracket 流水孔：drain hole
船体强度与结构设计 第3章
3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
M
M
假设固定端受到的弯矩是M，固定端发生的转角
是 ，则 M和 之间的关系是
M M
K
式中 称作弹性固定端的柔性系数，K 称作弹性
固定端的刚性系数。
局部结构或构件采用何种边界条件，要根据所关心的
结构（计算结构）与相邻结构之间的相对刚度以及计 算结构受力后的变形特点来确定。
shipstrengthandstructuraldesign31局部强度计算的力学模型32船体骨材的带板33典型船体结构的局部强度计算第33章船体结构局部强度计算第33章船体结构局部强度计算shipstrengthandstructuraldesign船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外各局部结构也会因受到局部载荷的作用而发生变形失稳或破坏
Ship Strength and Structural Design
第3章 船体结构局部强度计算 船体的主体结构主要由船底、甲板、舷侧和舱壁 组成，在外载荷的作用下，传统的船体结构局部 强度的计算，是把船体结构分离成各种板架、刚 架、连续梁和板来进行计算。因此，局部强度又 可分为板架的强度、肋骨刚架的强度、骨材的强 度和板的强度。
船底纵骨 肋板
l
Ship Strength and Structural Design
l
3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
例：甲板纵骨，如图所示。 甲板纵骨在船舶中垂弯曲时受轴向压力的作用， 在计算甲板纵骨的稳定性时，根据其变形特点， 可以把甲板纵骨简化为两端自由支持的单跨梁。
甲板纵骨 强横梁
座的刚性系数。
v
R
A
Ship Strength and Structural Design
船体结构与结构设计
结构优化方法
采用数学优化方法对船体结构进行优化设计，如有限元法、遗传 算法等。
结构优化目标
以最小化建造成本、最大化结构强度和刚度为目标进行优化设计。
结构优化流程
根据初步设பைடு நூலகம்和技术设计的结果，建立船体结构的数学模型，然后 采用优化算法进行计算，得到最优化的设计方案。
03 船体结构分析
船体结构的静力分析
船体结构的几何形状、尺寸和连接方式等也是影响船体结构安全的重要 因素，需要进行详细的分析和计算，以确保船体结构的强度和稳定性。
船体结构的可靠性分析
船体结构的可靠性分析是通过概率统 计的方法，对船体结构在各种工况下 的可靠性进行评估和分析，以确定船 体结构的安全性和可靠性。
船体结构的可靠性分析可以采用多种 方法，如概率法、模糊数学法、贝叶 斯法等，根据具体情况选择合适的方 法进行可靠性分析和评估。
船体结构的可靠性分析需要考虑各种 不确定因素，如材料性能的波动、载 荷的变化等，以全面评估船体结构的 可靠性和安全性。
船体结构的寿命预测与评估
船体结构的寿命预测与评估是通过对船体结构的疲劳寿命、腐蚀寿命等方面的预测 和评估，以确定船体结构的剩余寿命和使用寿命。
船体结构的疲劳寿命预测与评估需要考虑各种载荷条件下的疲劳损伤和累积损伤， 以全面评估船体结构的疲劳寿命和剩余寿命。
4. 建造检验
在建造过程中对船体结构 进行检验，确保符合设计 要求和质量标准。
船体结构的形式与特点
横骨架式
船体结构的横向骨架较密，而纵向 骨架较疏。这种结构形式主要用于 较小型的船舶，如渔船、游艇等。
纵骨架式
船体结构的纵向骨架较密，而横向 骨架较疏。这种结构形式主要用于 较大型的船舶，如货船、油轮等。
船舶结构与强度设计 第3章PPT课件
对中和轴惯性矩： I = 2 (12.854-0.5706×3.3462) =12.93m4 对甲板剖面模数: Wd = 12.93/(9.000－3.346)=2.287 m3 对船底剖面模数: Wb = 12.93/3.346 = 3.864 m3
第7页/共27页
纵向强力构件上有开口，计算时应扣除吗？
16b球扁钢剖面积21.16cm2，自身惯性矩527 cm4， 重心轴9.75 cm。包括带板的剖面惯性矩2489 cm4。
E
2 2.06105 2489
240221.16 801.4
659N
/
m m2
欧拉应力超过屈服极限，修正后得临界（屈曲）应力。
cr
s 1
s 4 E
214N
/
m m2
当压缩应力达到σcr=214N/mm2 时，甲板纵骨连同带 板将发生像压杆一样的失稳。
船体剖面特性计算应包括哪些构件？ 纵向强力构件——纵向连续并能够有效地传递 抗总纵弯曲应力的构件，即船中0.4L范围内纵向连续 构件。如，甲板、外板、内底板、纵骨和纵桁等。
——只能包括纵向强力构件！
第4页/共27页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
船体梁剖面特性计算原理同简单型材（如工字型 材）计算，可列表计算。
第5页/共27页
构件
2.5×14 1.5×16 160×14/40×14 1.0×16 7.2×14 4.0×12 0.5×25 0.4×25 0.5×25 0.5×25
0.035 0.024 0.0084 0.0160 0.1008 0.0480 0.0125 0.0100 0.0125 0.0100
9.0 5.654 9.0 5.654 8.9 5.554 8.5 5.154 4.4 1.054 5.5 2.154 8.75 5.404 8.5 5.154 5.25 1.904 5.0 1.654
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纵向强力构件上有开口，计算时应扣除吗？
16b球扁钢剖面积21.16cm2，自身惯性矩527 cm4， 重心轴9.75 cm。包括带板的剖面惯性矩2489 cm4。
E
2 2.06105 2489
240221.16 801.4
659N
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m m2
欧拉应力超过屈服极限，修正后得临界（屈曲）应力。
cr
s 1
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214N
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m m2
当压缩应力达到σcr=214N/mm2 时，甲板纵骨连同带 板将发生像压杆一样的失稳。
船体剖面特性计算应包括哪些构件？ 纵向强力构件——纵向连续并能够有效地传递 抗总纵弯曲应力的构件，即船中0.4L范围内纵向连续 构件。如，甲板、外板、内底板、纵骨和纵桁等。
——只能包括纵向强力构件！
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
船体梁剖面特性计算原理同简单型材（如工字型 材）计算，可列表计算。
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构件
2.5×14 1.5×16 160×14/40×14 1.0×16 7.2×14 4.0×12 0.5×25 0.4×25 0.5×25 0.5×25
0.035 0.024 0.0084 0.0160 0.1008 0.0480 0.0125 0.0100 0.0125 0.0100
9.0 5.654 9.0 5.654 8.9 5.554 8.5 5.154 4.4 1.054 5.5 2.154 8.75 5.404 8.5 5.154 5.25 1.904 5.0 1.654
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船舶摇摆引起的扭矩
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5、横摇扭矩曲线的计算和绘制 （1）计算单位长度剖面的惯性矩
i mr2da A
曲线1
（2）积分得当每个站段的转动惯量得曲线2：
2、提高扭转刚度的结构措施
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扭转强度计算的必要性
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扭转强度计算的必要性
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3、船体扭转强度计算的方法与步骤
1）确定扭矩产生的原因，计算扭矩；
2）根据横剖面结构的布置，确定扭转刚度严重 消弱的剖面，计算该剖面的船体抗扭惯性矩；
3）计算扭转剪应力 计算模型：船体梁模型，按照总强度第一次总弯 曲应力的计算方法，将船体简化为梁模型，计算剖 面的抗扭特性。
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船舶摇摆引起的扭矩
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▪ 船舶摇摆引起的扭矩
船舶在波浪上横摇时，横摇加速度引起惯性力，
产生扭矩。
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船舶摇摆引起的扭矩
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图 横摇运动产生的惯性力：离心力和切向力
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船舶摇摆引起的扭矩
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扭转轴：通过全船重心的纵轴。
1、离心力对于扭转轴的回转力矩=0
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x 尾端点为自由端，扭矩等于零。则距离尾端点
x
x
T(x)cdx0cdx0vedx
首端点扭矩为零，即
L
T 0 cdx0
船舶的扭矩曲线和分布扭矩曲线为：
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作用在船体上的扭转外力
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图 波浪扭矩曲线的和分布扭矩曲线
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作用在船体上的扭转外力
扭矩曲线的斜率等于分布扭矩曲线：
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1、垂向力引起的扭矩 前体浮心距离中纵剖面为e,排水量为V；后体浮心
距离中纵剖面为e。在船中的扭矩为:
T中Ve
V: 前体排水量。
单位长度扭矩的计算：考虑单位船长，重力作用线通过 中纵剖面，但是浮力的作用线离开中纵剖面为距离e,如 下图
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作用在船体上的扭转外力
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图 单位长度浮力作用线偏离中纵剖面
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作用在船体上的扭转外力
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单位长度的扭矩为 cve t.m/ m
e ：单位长度船舶浮力作用线到中纵剖面的距离；
v ：单位长度的浮力
c：单位长度的扭矩。计算斜浪航行的波浪扭矩关 键是计算每个横剖面上的波面线,即确定波面与横剖 面的交线。
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作用在船体上的扭转外力
矩k在单位长度上是不相等的，其差值（k-c）引起单位 长度的扭矩。距离尾端x处剖面上的扭矩为：
T(x)0xkcd x0xid d22tkcdx
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船舶摇摆引起的Leabharlann 矩Logoc :船舶倾斜后的复原力矩, cve v:船舶单位长度的排水量;
e :单位长度上浮力作用线到重力作用线的距离。
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作用在船体上的扭转外力
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图4-4. 吃水不对称引起的压力差
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作用在船体上的扭转外力
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单位长度的总 扭矩为垂向力单位长度扭矩和水平力单 位长度扭矩叠加，即
单位长度扭矩= c ch
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作用在船体上的扭转外力
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▪ 船舶倾斜产生的扭矩(货物引起的扭矩)
船舶摇摆引起的扭矩
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GM为初稳性高，M为横稳心；G重心；I全船的极惯性矩。
0Lkd xd d2 2t0Lid xId d2 2tK 倾斜力矩
L
cdxWGM sinC 0
复原力矩
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船舶摇摆引起的扭矩
全船转动平衡条件，得：
T(L)0
即横摇扭矩曲线端部为零。
Logo
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船舶倾斜由于装载不对称引起，船舶在航行过 程中，由于风浪作用船舶发生剧烈运动，货物移动， 导致装载不对称引起船舶出现倾角，船舶在有横倾 角的状态保持平衡状态：即全船重量=排水量，横 倾力矩=复原力矩。
产生扭矩的原因：虽然总体上船舶满足平衡状 态，但是单位长度上倾斜力矩与复原力矩不相等， 其存在差额，该差额引起扭矩。
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作用在船体上的扭转外力
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▪ 船舶斜浪航行引起的扭转力矩
计算假定：不考虑波浪的动效应，计算结果为 静波浪扭矩。
波长与船长之间关系为：
Lcos
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作用在船体上的扭转外力
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图 4-1. 船舶斜浪航行受力图
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作用在船体上的扭转外力
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船舶强度与结构设计
第三章 扭转强度计算
本节内容
1 船体扭转强度计算的必要性
2
作用在船体上的扭转外力
3
船舶摇摆引起的扭矩
4
扭转强度计算的标准状态
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扭转强度计算的必要性
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1、船舶大开口引起船舶抗扭刚度减小 甲板开口船舶如下图所示：
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扭转强度计算的必要性
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甲板面积严重损失，开口宽度b与船舶宽度B比值可达到 80%。
开口和闭口的自由扭转惯性矩按下式计算
开口惯性矩： 闭口惯性矩：
Jn
1 3
n i1
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J n
4A2 ds
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扭转强度计算的必要性
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开口后，扭转惯性矩显著降低。因此大开口船舶容易 出现扭转刚度不足发生扭转变形破坏。
c dT dx
Logo
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作用在船体上的扭转外力
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▪ 大开口船舶水平力引起的扭矩
由于扭转中心离开重心G较远，扭转中心在横剖 面结构的下方，水平力：两舷压力差引起水平扭矩， 如下图
h e i
:微段上压力差的合力作用中心； 心线到扭转中心的距离。
：作用中 i
水平力引起的单位长度的扭矩为：ch hi ei
2、切向惯性力对于扭转轴的倾斜力矩
k
mr2
A
dd2t2 da
：横摇加速度引起的单位长度的倾斜力矩
i mr2da A
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船舶摇摆引起的扭矩
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单位长度整个剖面质量对于扭转轴的质量惯性矩。
3、船舶倾斜 角时，浮力作用产生的复原力矩
船舶倾斜 角时，浮力作用产生复原力矩c和倾斜力
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船舶摇摆引起的扭矩
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图 .船舶倾斜后重力作用线到浮力作用线的距离e
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船舶摇摆引起的扭矩
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4、扭矩曲线的特点
尾端扭矩=0
L
L
首端扭矩为： T(L) kdx cdx
0
0
船舶静水中横摇的运动方程为:
Id2WGM si n0 d2t
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