對(duì)玻璃鋼雙體游艇結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的分析

摘 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，人們對(duì)于生活品質(zhì)的要求越來(lái)越高，而玻璃鋼雙體游艇作為主要用于休閑娛樂(lè)的大型、高檔游艇，也因此受到了人們的廣泛歡迎。然而值得注意的是，玻璃鋼雙體游艇雖然提高了游艇的娛樂(lè)性與經(jīng)濟(jì)性，但也在安全性能方面提出了更高的要求，為此，本文對(duì)玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，希望能夠?qū)ζ浒踩阅艿奶嵘鸬揭欢◣椭?/p>

關(guān)鍵詞：玻璃鋼；游艇；可靠度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.017

0 引言

從當(dāng)前世界船舶市場(chǎng)來(lái)看，游艇工業(yè)已經(jīng)得到了非常迅速的發(fā)展，無(wú)論是產(chǎn)量還是生產(chǎn)技術(shù)，在進(jìn)入二十一世紀(jì)后都有了很大的提升，其中休閑用豪華游艇所占據(jù)的市場(chǎng)份額以及貿(mào)易額甚至可以與商船相媲美。而玻璃鋼雙體游艇作為休閑用豪華游艇中最為常見(jiàn)的一種，對(duì)其結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的研究也是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 玻璃鋼雙體游艇概述

雙體游艇屬于雙體船中的一種，這類(lèi)船只主要由平行布置對(duì)稱(chēng)片體組成，中間設(shè)有連接橋作為連接，與普通的單體游艇相比具有著內(nèi)部空間大、甲板面積大、穩(wěn)定性好、橫搖周期短等特點(diǎn)。雖然兩部分片體的線(xiàn)行基本相同，但由于雙體游艇的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，因而在設(shè)計(jì)不僅需要對(duì)船體的總強(qiáng)度進(jìn)行考慮，同樣也要考慮到扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、總橫強(qiáng)度等強(qiáng)度問(wèn)題，這樣才能夠保證游艇結(jié)構(gòu)的可靠性。而玻璃鋼則是一種由連續(xù)纖維布、織物、短且纖維氈、基體等材料共同加工而成的復(fù)合材料，在強(qiáng)度、耐腐蝕性、絕緣性、重量等方面居于著比較突出的優(yōu)勢(shì)，因而經(jīng)常被應(yīng)用與船體的制造中。從整體上來(lái)看，玻璃鋼雙體游艇綜合了雙體船以及玻璃鋼船的優(yōu)點(diǎn)，屬于一種新型的組合型游艇，在功能性方面有著比較突出的優(yōu)勢(shì)，但也正是由于其獨(dú)特的艇身造型以及對(duì)復(fù)合材料的使用，玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)難度也是比較高的[1]。

2 玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)可靠度分析

（1）游艇結(jié)構(gòu)載荷。從結(jié)構(gòu)載荷的角度來(lái)看，玻璃鋼雙體游艇的載荷主要可分縱向載荷、橫向載荷、波浪載荷以及側(cè)向載荷幾部分，其中橫向載荷主要來(lái)自于橫向側(cè)的支索系統(tǒng)，縱向載荷來(lái)自于前后支索的拉力，而側(cè)向載荷則一般是由橫浪引起，這些載荷使得船體時(shí)刻處于多重力作用的受壓狀態(tài)下，而在不同航行情況下，游艇的實(shí)際載荷情況也會(huì)有所差異。

（2）結(jié)構(gòu)形式要求。對(duì)于玻璃鋼雙體游艇來(lái)說(shuō)，其雖然在功能性以及經(jīng)濟(jì)性方面有著較高的要求，但在結(jié)構(gòu)形式上卻必須要以堅(jiān)固、耐用為基本要求，在載荷的影響下，游艇會(huì)受到多種應(yīng)力，并使船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等變形問(wèn)題，這對(duì)于游艇安全性能的影響是非常大的。因此，玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要在結(jié)構(gòu)的抗彎強(qiáng)度、抗扭特性、剛度等方面進(jìn)行全面考慮，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免因結(jié)構(gòu)變形而出現(xiàn)安全性能問(wèn)題。

（3）夾層板芯材要求。玻璃鋼雙體游艇雖然是以玻璃鋼這種玻璃增強(qiáng)纖維塑料為船體的主要材料，但夾層板的芯材卻必須要選擇其他材料。一般來(lái)說(shuō)，由于玻璃鋼的彈性模量較低，容易出現(xiàn)扭曲、變形，因此為避免這類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)，游艇通常會(huì)在骨架梁材內(nèi)的中空部分填充其他芯材，以承受整個(gè)結(jié)構(gòu)的剪切強(qiáng)度。對(duì)于這類(lèi)材料，不僅要具有低密度、高剪切模量的特點(diǎn)，同時(shí)在壓縮強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性以及防水性方面也有著較高的要求，這樣才能夠保證游艇結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3 玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)

（1）材料選擇。根據(jù)玻璃鋼雙體游艇對(duì)夾層板芯材的各方面要求，目前有軟泡氈、蜂窩芯材、泡沫芯材幾種材料可供選擇。其中泡沫芯材的防水性能、壓縮強(qiáng)度以及絕緣性較好，但除聚氨酯泡沫以外，其他材料的熱穩(wěn)定性都比較差，而聚氨酯泡沫的力學(xué)特性則比較一般。蜂窩芯材的剪切模量、剪切強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、抗沖擊性等特性都十分突出，但防水能力較差，價(jià)格也比較高昂[2]。而軟泡氈除壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度較好意外，還具有著經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)，但屬于織物，在應(yīng)用范圍上會(huì)受到一定的限制。從整體上來(lái)看，這些材料都具有著不同的特點(diǎn)與優(yōu)劣勢(shì)，因此需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

（2）船型設(shè)計(jì)。在船型方面，為適應(yīng)玻璃鋼雙體游艇在載荷方面的要求，通常會(huì)采用有單折角形或是雙折角形的船型，其中單折角形是指在平板龍骨與舭部折角之間的艇底板有1道縱向折角線(xiàn)，而雙折角形則是存在兩道縱向折角線(xiàn)，通過(guò)這種船型設(shè)計(jì)，能夠在游艇底板形成一處或多處褶皺，而這些褶皺則是由不同的小滑行平面組成，可以大大提高游艇地板的穩(wěn)定性與剛性，并提高游艇的滑行效率。另外在游艇的尾部，可以選擇方尾的設(shè)計(jì)形式，并根據(jù)游艇的最大寬度與方位寬度來(lái)確定尾部的收縮程度，同時(shí)還可以根據(jù)游艇的行駛速度來(lái)對(duì)尾部收縮程度進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的調(diào)整。這樣可以使船體尾部的載荷大大增加，從而達(dá)到尾部水流收縮的效果，這對(duì)于船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性是非常有利的。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)可靠性對(duì)于游艇安全性能有著非常直接的影響，而要想保證期結(jié)構(gòu)可靠性，則需要從載荷、夾層板材料、船型方面進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度的分析與設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李堯，林少芬，嚴(yán)謹(jǐn)，陳清林.多工況下玻璃鋼雙體游艇強(qiáng)度的計(jì)算研究[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2016（06）：5-10.

[2]張健，劉銳，董能超.雙體玻璃鋼帆艇強(qiáng)度有限元分析[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2015，15（10）：9-11+40.

作者簡(jiǎn)介：邱有謙（1987-），男，湖北襄陽(yáng)人，本科，初級(jí)工程師，研究方向：旅游觀光船設(shè)計(jì)、建造。