穿浪船船檢驗(yàn)指南(報(bào)批稿)2002

國(guó)船級(jí)社穿浪船檢驗(yàn)指南報(bào)批稿）中國(guó)船級(jí)社上海規(guī)范所2002.11第1章通則第1節(jié)一般規(guī)定第2章船體結(jié)構(gòu)第1節(jié)設(shè)計(jì)載荷第2節(jié)船體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸第3節(jié)直接計(jì)算第1節(jié)一般規(guī)定適用范圍本指南適用于穿浪船，本指南未規(guī)定者,應(yīng)符合本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》及其修改通報(bào)的有關(guān)規(guī)定。等效除另有規(guī)定外，對(duì)計(jì)算方法、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、制造程序、材料、檢驗(yàn)和試驗(yàn)方法等，凡能提供必需的試驗(yàn)、理論依據(jù)或使用經(jīng)驗(yàn)，或有效公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)等，經(jīng)本社同意后，可等效于或替代本指南要求的內(nèi)容。1.1.3一般要求送審的圖紙資料目錄除按照本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》及其修改通報(bào)的有關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)提交以下圖紙資料備查：（1）縱向穩(wěn)定性計(jì)算書（或模型試驗(yàn)驗(yàn)證資料）；（2）船體結(jié)構(gòu)直接計(jì)算資料（按第2章2.3.1.4的要求）。凡申請(qǐng)入本社船級(jí)并符合本指南要求的穿浪船，可在其高速船附加標(biāo)志后加注船舶類型附加標(biāo)志：WavePiercerCatamaran。1.1.4定義本指南所用定義如下：（1） 穿浪船：系一種特殊型式的高速雙體船。其連接橋濕甲板近船首下部帶有一個(gè)排水型或半排水型船體，當(dāng)船在波浪中航行時(shí)，該船體部分將潛入水中。（2） 連接橋結(jié)構(gòu)：系指連接左右兩片體的甲板結(jié)構(gòu)。（3）濕甲板：系指連接橋結(jié)構(gòu)的最下暴露表面結(jié)構(gòu)。

第2章船體結(jié)構(gòu)第1節(jié)一般規(guī)定設(shè)計(jì)垂向加速度船舶重心處的設(shè)計(jì)垂向加速度a應(yīng)由船東或設(shè)計(jì)部門提供，一般cg可取為1/100重心處最大垂向加速度的平均值。設(shè)計(jì)部門也可自行調(diào)整，但對(duì)載客穿浪船a一般不應(yīng)超過l.Og；對(duì)載貨穿浪船a一般不應(yīng)超過1.2g；對(duì)公務(wù)cgcg艇（用于執(zhí)行水上公務(wù)的工作艇，如巡邏艇、緝私艇、海監(jiān)艇等），可根據(jù)實(shí)際情況，選擇合理的a值。cg2.1.1.2船舶重心處的設(shè)計(jì)垂向加速度a與該船營(yíng)運(yùn)限制規(guī)定的有義波高cgH及在該波高下對(duì)應(yīng)的航速V三者的關(guān)系如下：1/3 Hacg426H1/3+0.07WL(50acg426H1/3+0.07WL(50-PWLB3m/s2式中：K——船舶類型系數(shù)，取1.0;L船長(zhǎng)，m；B——設(shè)計(jì)水線處各片體最大型寬之和，m；WLg 重力加速度，取g=9.81m/s2；V—HH1/3船在有義波高H的波浪中航行的航速，V—HH1/3船在有義波高H的波浪中航行的航速，kn；1/3-有義波高，m；其最大值H 應(yīng)不大于下列規(guī)定值:H =6.01/3maxH =4.01/3maxH =2.01/3maxH =1.01/3max1/3max近海航區(qū)營(yíng)運(yùn)限制沿海航區(qū)營(yíng)運(yùn)限制；遮蔽航區(qū)營(yíng)運(yùn)限制；平靜水域營(yíng)運(yùn)限制；max0 船體重心處橫剖面的船底斜升角（0）,取0 =300，0 =100；maxminA——滿載排水量，to2.1.1.3將最終的a取值代入上述2.1.1.2所列公式，推算出船在設(shè)計(jì)航cg區(qū)營(yíng)運(yùn)限制下的若干組H?V的對(duì)應(yīng)值，繪成H?V曲線，該曲線應(yīng)記錄在1/3 H 1/3 H“船舶操縱手冊(cè)”中，并另行制成標(biāo)牌固定展示在駕駛室內(nèi)。

船底壓力“船底”系指片體的V型部分或舭彎曲及其以下部位的船體結(jié)構(gòu)。船底壓力P按下式確定：slP=1.16P=1.16Ksl l1廠A、0.3—adlA丿cgkN/m2式中：K——縱向壓力分布系數(shù)。船中前取K=1,尾端取K=0.5,尾端與l1l1 l1船中之間用線性插值法求得；A 受力點(diǎn)計(jì)算面積，m2；對(duì)板格取A>2.5S2；其中S為骨材間距（通常指縱骨間距），m；對(duì)加強(qiáng)筋或桁材取人=承載寬度X跨距；d 吃水，m；△——滿載排水量，t；a 設(shè)計(jì)垂向加速度，m/s2，按本節(jié)2.1.1.1取值。cg船底壓力應(yīng)不小于按本節(jié)2.1.4.1確定的對(duì)應(yīng)位置處的舷側(cè)壓力連接橋濕甲板壓力連接橋濕甲板的壓力P由下式確定：wdP=0.75KP=0.75Kwd l2kN/m2—alA丿cg式中：K——縱向壓力分布系數(shù)；船中前取K=1.5,船中及其后取K=0.8；l2l2l2△、A、a——同本節(jié)2.1.2.2。cg2.1.3.2連接橋濕甲板壓力應(yīng)不小于按本節(jié)2.1.4.1確定的對(duì)應(yīng)位置處水線以上舷側(cè)壓力。2.1.4舷側(cè)和露天甲板壓力舷側(cè)壓力P由下式確定：sP=9.81h＋0.15P kN/m2ssl式中：h 壓力計(jì)算點(diǎn)到甲板的垂直距離，m,應(yīng)不小于0.8m，也不必大于舷側(cè)范圍高度的0.8倍；P——該處船底的壓力，見本節(jié)2.1.2.2。sl露天甲板壓力P由下式確定：d1P=K(0.2L+C) kN/m2d1 l3式中：K——縱向壓力分布系數(shù)，船中前取K=1.0,尾端取K=0.75，尾端與l3l3l3船中之間用線性插值法求得；L船長(zhǎng)，m；C——航區(qū)系數(shù)：C=7.6近海和沿海航區(qū)營(yíng)運(yùn)限制，C=4.6遮蔽和平水航區(qū)營(yíng)運(yùn)限制。2.1.5上層建筑和甲板室的計(jì)算壓力2.1.5.1上層建筑和甲板室的計(jì)算壓力P除滿足《海上高速船入級(jí)與建造sd規(guī)范》的要求外，還應(yīng)滿足下列要求：對(duì)第一層上層建筑和甲板室前端壁的最小計(jì)算壓力P應(yīng)不小于按min本節(jié)2.1.4.2確定的船中前露天甲板的計(jì)算壓力；上層建筑和甲板室的其他外圍壁及頂板的最小計(jì)算壓力P應(yīng)不小min于4.5kN/m2。第2節(jié)船體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸2.2.1一般要求2.2.1.1穿浪船的結(jié)構(gòu)尺寸除滿足《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》的要求外，還應(yīng)滿足下列要求：平板龍骨的寬度應(yīng)不小于500mm，厚度應(yīng)不小于該位置處的船底板厚度，其最小板厚t與《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》中的雙體船要求min相同；連接橋濕甲板與內(nèi)舷側(cè)交叉區(qū)域的板厚和構(gòu)件尺寸應(yīng)予加強(qiáng)。第3節(jié)直接計(jì)算一般要求本節(jié)規(guī)定適用于船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元評(píng)估分析。船長(zhǎng)大于50m的穿浪船一般應(yīng)進(jìn)行整船分析。對(duì)于連接橋及其內(nèi)舷側(cè)交叉區(qū)域應(yīng)進(jìn)行局部強(qiáng)度有限元評(píng)估分析。送審文件（1）計(jì)算中所依據(jù)的圖紙及目錄；（2）計(jì)算分析報(bào)告應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：計(jì)算模型的詳細(xì)說明（包括結(jié)構(gòu)模型范圍及模型化方法、邊界條件、計(jì)算基本工況及載荷組合等）和結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖；對(duì)于由模型試驗(yàn)得出的計(jì)算載荷，則應(yīng)提交完整詳細(xì)的模型試驗(yàn)資料和載荷計(jì)算方法，并需經(jīng)本社同意；各個(gè)組合工況下的計(jì)算結(jié)果（包括整體結(jié)構(gòu)位移圖及其數(shù)據(jù)、各個(gè)區(qū)域的應(yīng)力分布圖及其主要構(gòu)件應(yīng)力值、構(gòu)件最大應(yīng)力匯總表以及計(jì)算總結(jié)；若結(jié)構(gòu)需作修改，應(yīng)提交修改后的分析計(jì)算報(bào)告。（3）應(yīng)提交計(jì)算數(shù)據(jù)的磁介質(zhì)文件。結(jié)構(gòu)分析應(yīng)使用公認(rèn)的結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算程序。結(jié)構(gòu)模型模型范圍整體結(jié)構(gòu)的有限元模型應(yīng)包含整個(gè)船體結(jié)構(gòu)。模型中包括船體外板、橫艙壁、甲板和抗扭箱等結(jié)構(gòu)。如以連接橋?yàn)榉治鰧?duì)象，用于二維分析的模型對(duì)象應(yīng)包含連接橋及其內(nèi)舷側(cè)交叉區(qū)域結(jié)構(gòu)；用于三維分析的模型對(duì)象應(yīng)包括整個(gè)船長(zhǎng)范圍內(nèi)的上述內(nèi)容，且片體上離連接橋較遠(yuǎn)部分的縱向結(jié)構(gòu)可視情況凝聚模擬為等值梁。單元（1）可按板單元、梁?jiǎn)卧蜅U單元等模擬真實(shí)結(jié)構(gòu)。如片體為橫骨架式時(shí)，橫向強(qiáng)框架間的肋骨可等效凝聚在最為靠近的外板單元網(wǎng)格的邊界上，且模擬為梁?jiǎn)卧?；?）板殼單元的長(zhǎng)寬比一般應(yīng)控制在3以內(nèi)；（3） 曲面的船殼板可用平面板單元模擬。2.3.3邊界條件對(duì)于整船模型分析，船體結(jié)構(gòu)模型在各外力的作用下應(yīng)處于平衡狀態(tài)，因此邊界支點(diǎn)符合以下要求：（1）支點(diǎn)反力應(yīng)盡可能為零；（2）對(duì)整體模型的剛體移動(dòng)進(jìn)行約束。應(yīng)特別注意由于邊界條件的原因而額外產(chǎn)生的應(yīng)力和變形對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。應(yīng)按結(jié)構(gòu)適時(shí)工況的受力變形及對(duì)稱性確定邊界條件。為最大限度減少對(duì)整船、連接橋及其相應(yīng)結(jié)構(gòu)的影響，建議整船模型在縱、橫彎矩的作用下按表2.3.3.2（1）及圖2.3.3.2（1）設(shè)置邊界支點(diǎn)及約束條件；在縱、橫扭矩的作用下按表2.3.3.2（2）及圖2.3.3.2（2）設(shè)置邊界支點(diǎn)及約束條件（支點(diǎn)C，為支點(diǎn)C的替代）。

邊界支點(diǎn)設(shè)置——適用于整船縱向和橫向彎曲的分析 表2.3.3.2(1)\自由度支點(diǎn)\XYZ0x0x0xA111000B011000C(C')00(1)1(0)000其中：1——固定；0——自由，以下同。另外：1)A、B、C'組合也可用于縱、橫扭轉(zhuǎn)工況；2)縱向彎曲工況時(shí)，若Z向力系不平衡，則可引起支點(diǎn)A、B處的附加支座反力，此時(shí)應(yīng)忽略A、B處的結(jié)果(該工況僅用于考察船中區(qū)域)。2圖2.3.3.2(1)邊界支點(diǎn)設(shè)置——適用于整船縱向和橫向扭轉(zhuǎn)的分析表2.3.3.2(2)\自由度支點(diǎn)\XYZ0x0x0xA111000B101000C(C')0(1)01(0)000圖2.3.3.2(2)2.3.4載荷及組合工況2.3.4.1應(yīng)對(duì)穿浪船的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行專門分析求得波浪載荷。分析應(yīng)基于零航速，并計(jì)及雙船體之間的水動(dòng)力相互作用。運(yùn)動(dòng)和載荷分析模型中應(yīng)至少包括20站。波浪載荷可由船模試驗(yàn)得到。若波浪載荷由程序計(jì)算得出，則該程序應(yīng)為業(yè)界公認(rèn)的波浪專用程序，否則波浪程序應(yīng)經(jīng)本社認(rèn)可。在考慮載荷時(shí)，應(yīng)注意波浪誘導(dǎo)的兩個(gè)片體之間的不同步縱搖扭矩、橫扭力矩和橫向力矩是引起上下船體連接處發(fā)生扭曲和應(yīng)力集中的主要原因。在分析中建議至少考慮以下組合工況：Mh；Ms；sFy（向外）；yFy（向內(nèi)）；y0.8M＋0.6（M＋M）；h Ptt0.8M＋0.6（M＋M）；s P tt0.6M＋0.8（M＋M）；h Ptt0.6M＋0.8（M＋M）。s P tt其中：Mh、M見2.3.4.6（1）；hsFy見2.3.4.6（2）；yMp見2.3.4.6（3）；M見2.3.4.6（4）。tt③、④工況也可用平面模型分析。2.3.4.5對(duì)于船長(zhǎng)小于50m,L/D小于12,且船體結(jié)構(gòu)滿足本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》第2章第5節(jié)或第6節(jié)的局部強(qiáng)度要求，則可僅校核連接橋強(qiáng)度,且組合工況改為：①Fy（向外）；y②Fy（向內(nèi)）；y

③1.2（MP＋Mtt）。其中：F、M、M同2.3.4.4；yPtt①、②工況也可用平面模型分析。2.3.4.6在設(shè)計(jì)階段，若無(wú)其他合適資料，可使用以下設(shè)計(jì)載荷進(jìn)行估算。其中，涉及a的計(jì)算應(yīng)按本章2.1.1.1規(guī)定：（1） 縱向中拱（垂）彎矩——縱向中拱（垂）彎矩值Mh、Ms取本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》第2章2.7.3中的總縱彎矩和水動(dòng)力載荷直接計(jì)算結(jié)果的較大者。（2） 橫向?qū)﹂_力——橫向?qū)﹂_力Fy應(yīng)取向外和向內(nèi)的對(duì)開力作為兩種獨(dú)立的工況分別計(jì)入，且應(yīng)不小于按下列計(jì)算所得之值，該力作用點(diǎn)位置如圖2.3.4.6（2）所示：-t—d-t—dkNL<50m式中：L——船長(zhǎng)，m；d——吃水，m；M———見本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》第2章2.761；y——水線至連接橋結(jié)構(gòu)剖面中和軸之距，m。注意：若L$50m,橫向彎矩和橫向?qū)﹂_力的計(jì)算方法另行考慮。（1）兩個(gè)片體之間的不同步縱搖扭矩一一不同步縱搖扭矩Mp,見本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》第2章2.763。Mp可用均布線荷載p等效,見圖2.3.4.6（3）。（2） 橫扭力矩一一橫扭力矩M——應(yīng)按下式計(jì)算：M二0.25AabkN-mtt cg式中：A 排水量，t；acg——設(shè)計(jì)垂向加速度,m/s2；cgb——片體中心線間距,m。

Mtt可用均布線荷載p等效，見圖2.3.4.6（3）。當(dāng)橫扭力矩與縱向不同步縱搖扭矩進(jìn)行組合時(shí)，應(yīng)按作用效果疊加取向，見圖2.3.4.6（3）。圖2.3.4.6（3）2.3.5許用應(yīng)力2.3.5.1許用應(yīng)力一般按本社《海上高速船入級(jí)與建造規(guī)范》第2章2.7.8的規(guī)定。其中，在總體載荷作用下的船體梁和連接橋的許用應(yīng)力按以下取用：彎曲應(yīng)