对玻璃钢双体游艇结构可靠度设计的分析
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摘 要：在社会经济不断发展的背景下，人们对于生活品质的要求越来越高，而玻璃钢双体游艇作为主要用于休闲娱乐的大型、高档游艇，也因此受到了人们的广泛欢迎。然而值得注意的是，玻璃钢双体游艇虽然提高了游艇的娱乐性与经济性，但也在安全性能方面提出了更高的要求，为此，本文对玻璃钢双体游艇的结构可靠度设计进行了研究，希望能够对其安全性能的提升起到一定帮助。
关键词：玻璃钢；游艇；可靠度
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.017
0 引言
从当前世界船舶市场来看，游艇工业已经得到了非常迅速的发展，无论是产量还是生产技术，在进入二十一世纪后都有了很大的提升，其中休闲用豪华游艇所占据的市场份额以及贸易额甚至可以与商船相媲美。而玻璃钢双体游艇作为休闲用豪华游艇中最为常见的一种，对其结构可靠度设计的研究也是非常具有现实意义的。
1 玻璃钢双体游艇概述
双体游艇属于双体船中的一种，这类船只主要由平行布置对称片体组成，中间设有连接桥作为连接，与普通的单体游艇相比具有着内部空间大、甲板面积大、稳定性好、横摇周期短等特点。虽然两部分片体的线行基本相同，但由于双体游艇的结构更为复杂，因而在设计不仅需要对船体的总强度进行考虑，同样也要考虑到扭转强度、总横强度等强度问题，这样才能够保证游艇结构的可靠性。而玻璃钢则是一种由连续纤维布、织物、短且纤维毡、基体等材料共同加工而成的復合材料，在强度、耐腐蚀性、绝缘性、重量等方面居于着比较突出的优势，因而经常被应用与船体的制造中。从整体上来看，玻璃钢双体游艇综合了双体船以及玻璃钢船的优点，属于一种新型的组合型游艇，在功能性方面有着比较突出的优势，但也正是由于其独特的艇身造型以及对复合材料的使用，玻璃钢双体游艇的结构可靠度设计难度也是比较高的[1]。
2 玻璃钢双体游艇的结构可靠度分析
（1）游艇结构载荷。从结构载荷的角度来看，玻璃钢双体游艇的载荷主要可分纵向载荷、横向载荷、波浪载荷以及侧向载荷几部分，其中横向载荷主要来自于横向侧的支索系统，纵向载荷来自于前后支索的拉力，而侧向载荷则一般是由横浪引起，这些载荷使得船体时刻处于多重力作用的受压状态下，而在不同航行情况下，游艇的实际载荷情况也会有所差异。
（2）结构形式要求。对于玻璃钢双体游艇来说，其虽然在功能性以及经济性方面有着较高的要求，但在结构形式上却必须要以坚固、耐用为基本要求，在载荷的影响下，游艇会受到多种应力，并使船体结构出现弯曲、扭转、剪切等变形问题，这对于游艇安全性能的影响是非常大的。因此，玻璃钢双体游艇的结构设计必须要在结构的抗弯强度、抗扭特性、刚度等方面进行全面考虑，提高结构的稳定性，以免因结构变形而出现安全性能问题。
（3）夹层板芯材要求。玻璃钢双体游艇虽然是以玻璃钢这种玻璃增强纤维塑料为船体的主要材料，但夹层板的芯材却必须要选择其他材料。一般来说，由于玻璃钢的弹性模量较低，容易出现扭曲、变形，因此为避免这类问题的出现，游艇通常会在骨架梁材内的中空部分填充其他芯材，以承受整个结构的剪切强度。对于这类材料，不仅要具有低密度、高剪切模量的特点，同时在压缩强度、热稳定性、抗冲击性以及防水性方面也有着较高的要求，这样才能够保证游艇结构的稳定性。
3 玻璃钢双体游艇的结构可靠度设计
（1）材料选择。根据玻璃钢双体游艇对夹层板芯材的各方面要求，目前有软泡毡、蜂窝芯材、泡沫芯材几种材料可供选择。其中泡沫芯材的防水性能、压缩强度以及绝缘性较好，但除聚氨酯泡沫以外，其他材料的热稳定性都比较差，而聚氨酯泡沫的力学特性则比较一般。蜂窝芯材的剪切模量、剪切强度、压缩强度、抗冲击性等特性都十分突出，但防水能力较差，价格也比较高昂[2]。而软泡毡除压缩强度、剪切强度较好意外，还具有着经济性的优势，但属于织物，在应用范围上会受到一定的限制。从整体上来看，这些材料都具有着不同的特点与优劣势，因此需要根据实际情况进行合理选择。
（2）船型设计。在船型方面，为适应玻璃钢双体游艇在载荷方面的要求，通常会采用有单折角形或是双折角形的船型，其中单折角形是指在平板龙骨与舭部折角之间的艇底板有1道纵向折角线，而双折角形则是存在两道纵向折角线，通过这种船型设计，能够在游艇底板形成一处或多处褶皱，而这些褶皱则是由不同的小滑行平面组成，可以大大提高游艇地板的稳定性与刚性，并提高游艇的滑行效率。另外在游艇的尾部，可以选择方尾的设计形式，并根据游艇的最大宽度与方位宽度来确定尾部的收缩程度，同时还可以根据游艇的行驶速度来对尾部收缩程度进行动态化的调整。这样可以使船体尾部的载荷大大增加，从而达到尾部水流收缩的效果，这对于船体结构的稳性是非常有利的。
4 结束语
总而言之，玻璃钢双体游艇的结构可靠性对于游艇安全性能有着非常直接的影响，而要想保证期结构可靠性，则需要从载荷、夹层板材料、船型方面进行结构可靠度的分析与设计。
参考文献：
[1]李尧，林少芬，严谨，陈清林.多工况下玻璃钢双体游艇强度的计算研究[J].玻璃钢/复合材料，2016（06）：5-10.
[2]张健，刘锐，董能超.双体玻璃钢帆艇强度有限元分析[J].中国水运（下半月），2015，15（10）：9-11+40.
作者简介：邱有谦（1987-），男，湖北襄阳人，本科，初级工程师，研究方向：旅游观光船设计、建造。
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