對玻璃鋼雙體游艇結構可靠度設計的分析

摘 要：在社會經濟不斷發展的背景下，人們對于生活品質的要求越來越高，而玻璃鋼雙體游艇作為主要用于休閑娛樂的大型、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性與經濟性，但也在安全性能方面提出了更高的要求，為此，本文對玻璃鋼雙體游艇的結構可靠度設計進行了研究，希望能夠對其安全性能的提升起到一定幫助。

關鍵詞：玻璃鋼；游艇；可靠度

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

0 引言

從當前世界船舶市場來看，游艇工業已經得到了非常迅速的發展，無論是產量還是生產技術，在進入二十一世紀后都有了很大的提升，其中休閑用豪華游艇所占據的市場份額以及貿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的一種，對其結構可靠度設計的研究也是非常具有現實意義的。

1 玻璃鋼雙體游艇概述

雙體游艇屬于雙體船中的一種，這類船只主要由平行布置對稱片體組成，中間設有連接橋作為連接，與普通的單體游艇相比具有著內部空間大、甲板面積大、穩定性好、橫搖周期短等特點。雖然兩部分片體的線行基本相同，但由于雙體游艇的結構更為復雜，因而在設計不僅需要對船體的總強度進行考慮，同樣也要考慮到扭轉強度、總橫強度等強度問題，這樣才能夠保證游艇結構的可靠性。而玻璃鋼則是一種由連續纖維布、織物、短且纖維氈、基體等材料共同加工而成的復合材料，在強度、耐腐蝕性、絕緣性、重量等方面居于著比較突出的優勢，因而經常被應用與船體的制造中。從整體上來看，玻璃鋼雙體游艇綜合了雙體船以及玻璃鋼船的優點，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勢，但也正是由于其獨特的艇身造型以及對復合材料的使用，玻璃鋼雙體游艇的結構可靠度設計難度也是比較高的[1]。

2 玻璃鋼雙體游艇的結構可靠度分析

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

（2）結構形式要求。對于玻璃鋼雙體游艇來說，其雖然在功能性以及經濟性方面有著較高的要求，但在結構形式上卻必須要以堅固、耐用為基本要求，在載荷的影響下，游艇會受到多種應力，并使船體結構出現彎曲、扭轉、剪切等變形問題，這對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構設計必須要在結構的抗彎強度、抗扭特性、剛度等方面進行全面考慮，提高結構的穩定性，以免因結構變形而出現安全性能問題。

（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。一般來說，由于玻璃鋼的彈性模量較低，容易出現扭曲、變形，因此為避免這類問題的出現，游艇通常會在骨架梁材內的中空部分填充其他芯材，以承受整個結構的剪切強度。對于這類材料，不僅要具有低密度、高剪切模量的特點，同時在壓縮強度、熱穩定性、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構的穩定性。

3 玻璃鋼雙體游艇的結構可靠度設計

（1）材料選擇。根據玻璃鋼雙體游艇對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、壓縮強度以及絕緣性較好，但除聚氨酯泡沫以外，其他材料的熱穩定性都比較差，而聚氨酯泡沫的力學特性則比較一般。蜂窩芯材的剪切模量、剪切強度、壓縮強度、抗沖擊性等特性都十分突出，但防水能力較差，價格也比較高昂[2]。而軟泡氈除壓縮強度、剪切強度較好意外，還具有著經濟性的優勢，但屬于織物，在應用范圍上會受到一定的限制。從整體上來看，這些材料都具有著不同的特點與優劣勢，因此需要根據實際情況進行合理選擇。

（2）船型設計。在船型方面，為適應玻璃鋼雙體游艇在載荷方面的要求，通常會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，而雙折角形則是存在兩道縱向折角線，通過這種船型設計，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，可以選擇方尾的設計形式，并根據游艇的最大寬度與方位寬度來確定尾部的收縮程度，同時還可以根據游艇的行駛速度來對尾部收縮程度進行動態化的調整。這樣可以使船體尾部的載荷大大增加，從而達到尾部水流收縮的效果，這對于船體結構的穩性是非常有利的。

4 結束語

總而言之，玻璃鋼雙體游艇的結構可靠性對于游艇安全性能有著非常直接的影響，而要想保證期結構可靠性，則需要從載荷、夾層板材料、船型方面進行結構可靠度的分析與設計。

參考文獻：

[1]李堯，林少芬，嚴謹，陳清林.多工況下玻璃鋼雙體游艇強度的計算研究[J].玻璃鋼/復合材料，2016（06）：5-10.

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

作者簡介：邱有謙（1987-），男，湖北襄陽人，本科，初級工程師，研究方向：旅游觀光船設計、建造。