第2章 艇体结构
第1节 纤维增强塑料艇
2.1.1一般要求
2.1.1.1本节规定适用于艇长40m及以下的以纤维增强塑料为艇体结构材料的游艇。
注：玻璃钢艇一般强度较大，但刚性不足，不能生产较大的艇。故在此限制艇长不超过40m。
2.1.1.2建造纤维增强塑料艇的工厂需经本社认可。建造厂应对建造施工质量进行严格控制。
注：由于纤维增强塑料艇，其材料和工艺是建造关键。故对工厂需经认可。建造厂应对建造施工质量进行严格控制。
2.1.1.3本节规定适用于单层板结构和夹层板结构的游艇 。
2.1.1.4结构设计原则
(1) 艇体结构的设计应使船舶能够承受整个使用寿命期间所遭遇的最大外力。
(2) 平板龙骨的宽度 或帽型龙骨的围长应不小于0.1B（B为型宽），其厚度应不小于艇底板厚度的1.5倍，且在整个艇长范围内保持不变。
（3） 对型深较小的游艇，如布置困难可不设舷侧纵骨，但应在舷侧采取折角、折边等措施。
（4） 艇底肋板、舷侧肋骨以及甲板横梁应布置在同一横剖面内，并牢固衔接。
（5）艇体肋骨或纵骨的间距S应不大于500mm。对于纵骨架式游艇，实肋板间距应不大于4个肋位。
（6） 龙骨间距及龙骨至舭部折角线或舭部圆弧中点的间距应不大于2m。
（7） 艇体纵向构件应尽可能在全艇范围内保持连续。中内龙骨应在整个艇长范围内保持连续。
（8）斜底艇实肋板的腹板高度从纵中剖面向舷侧可逐渐减小，但对艇长6m以上艇离纵中剖面3/8艇宽处的腹板高度一般应不小于在纵中剖面处腹板高度的1/2。
（9）对于单机艇的机舱或平底艇，允许以主机基座纵桁或两道旁内龙骨（左右各1道）代替中内龙骨。该主机基座纵桁或旁内龙骨与中内龙骨均不应在舱壁处突然中断，应各自在舱壁背面处延伸，其延伸长度应不小于2个肋位。
(10) 板的厚度应为不计胶衣及修整复合物或其他非增强材料时的厚度。
注：小船规范第1篇2.1.2.3～2.1.2.9、2.1.2.11。（10）系参照ISO 12215-5，7.1要求。
2.1.1.5总强度
(1)对艇长L大于及等于15m, 且L/D大于或等于12的游艇，除满足局部强度要求外，还应校核艇体的总纵强度。
注：参照小船规范第1篇2.3.2.1及高速船规范2.7.1规定。对小船总纵强度都能满足，但考虑到玻璃钢艇往往强度富裕而刚性不够，故对L≥15m，且L/D≥12的艇还要求校核刚度与总纵强度。
(2)计算总纵强度时，通常取艇长L之半处的艇中横剖面作为校核剖面。对干舷甲板边线（甲板艇）或舷侧顶板线（敞开艇）的艇体中剖面模数W应不小于按下式计算所得之值：
W=fL2BW(Cb+0.7) cm3
式中：f—系数，f=0.25L+24；
L—艇长，m；
BW—满载水线处的艇宽，m；
Cb—艇在满载水线下的方形系数。
(3)中剖面对其中和轴的惯性矩I应不小于按下式计算所得之值：
I＝4.0WL cm4
式中：L—艇长，m；
W—按本节2.1.1.5(2)计算的中剖面模数，cm3。
（4）中剖面模数的计算：
①所有在艇中0.4L范围内连续的艇体纵向构件均可计入船中剖面模数。但上述构件上的开孔面积应予以扣除；
②艇中0.4L范围内，长度超过0.2L的上层建筑一般可认为参与总纵强度。但如上述上层建筑的侧壁上有大量开孔，且开孔纵向孔径之和超过该建筑长度之半，则认为该建筑不参与总纵强度；
③对采用夹层结构作为部分艇体构件的游艇，可引入“相当剖面模数We”的概念。
艇体梁总纵弯曲时，由若干夹层结构构件组成的艇中相当剖面模数We应按下式计算：
We= cm3
式中：E—计算点处材料的弹性模量，N/mm2；
Y—计算点至艇中剖面中和轴的垂向距离，cm；
Ei、Ii—分别为艇中剖面的各个构件材料的弹性模量（N/mm2）和各个构件对艇中剖面中和轴的惯性矩（cm4）。
注：分别参照小船规范第1篇2.3.2.2、2.3.2.3、2.3.2.4。
（5）对双体游艇，还应校核两片体连接桥结构的总横强度和扭转强度。校核方法可参见本社《海上高速船入级与建造规范》的相应规定。
注：对双体船，还应校核两片体连接桥结构的总横强度和扭转强度。校核方法可参见本社《海上高速船入级与建造规范》的相应规定。
（6）计算总强度时的许用应力如下：
许用弯曲应力：[σ] = 0.30σnu，σnu为层板的极限弯曲强度，N/mm2；
单板结构的许用剪切应力：[τ] = 0.25τu，τu为层板的极限剪切强度，N/mm2；
夹层板结构的许用剪切应力：[τ] = 0.5τcr，τcr为夹层板面板的临界剪切强度，N/mm2，τcr取下列二式计算值中的小者：
τcr＝0.3 N/mm2
τcr＝ N/mm2
注：计算总强度时的许用应力计算参照高速船规范2.7.8。
2.1.1.6主机基座与机舱骨架
（1）主机基座的结构应具有足够的强度和刚度。如布置允许，基座纵桁应在每个肋位处设置横隔板和横肘板，以确保有效支承。
（2）机舱内的骨架应保持结构的连续性，避免应力集中。
（3）机舱内，艇底为横骨架式时，应在每个肋位设置实肋板；艇底为纵骨架式时，可每隔一个肋位设置实肋板，实肋板的剖面模数应较本章2.1.2.4或2.1.3.6的规定值增加10％，且实肋板与基座纵桁应有效连接。
（4）机舱处的舷侧应设置强肋骨，强肋骨应设置在实肋板处，强肋骨间距应不大于4个肋骨间距。肋骨和强肋骨的剖面模数应较本章2.1.2.4或2.1.3.6的规定值增加10％。
注：分别参照小船规范第1篇2.1.3.1、2.1.3.4、2.1.3.5、2.1.3.6。对布置困难的艇在小船规范基础上有所放宽。这也是使用单位反馈的信息。
2.1.1.7尾封板
（1）尾封板的厚度应不小于舷侧板厚度的1.2倍，其骨材要求与舷侧板的骨材要求相同。
（2）尾封板的设计应确保由舷外机或尾推进装置引起的弯矩和推力传递至艇体结构时不产生过度的应力。
（3）通常，舷外机和尾推进装置的尾封板应是其芯材为胶合板或类似的刚性和合适材料的夹层板。尾封板的总厚度一般应不小于表2.1.1.7（3）的要求。
尾封板总厚度 表2.1.1.7（3）
发动机功率kW 尾封板总厚度（舷外机）mm 尾封板总厚度（尾推进装置）mm
18至<30 30 35
30至<60 35 40
60至<150 40 45
>150 按具体情况作特别考虑 按具体情况作特别考虑
注：（1）参照小船规范第1篇2.1.4.1。（2）、（3）参照ISO12215-6。
2.1.1.8局部加强
（1） 对高速游艇受波浪拍击严重区域（一般距首 处的前后0.15L范围内），应采取适当的加强措施。
（2）对尾轴架、舵柱及其附体等贯穿艇体处的外板或锚泊、系泊、拖带的强力点部位的板应设预埋件并予以适当加强。
（3）应尽量避免在外板上开口，如需开口，则开口角隅应为圆角。对大开口还应根据具体情况予以补偿。
（4）上层建筑或甲板室侧壁上如开门、窗、孔，其角隅应为圆角，且四周应予加强。
注：分别参照小船规范第1篇2.1.5.1、2.1.5.2、2.1.5.3、2.1.5.4要求。
2.1.1.9带板有效宽度
（1）本节规定的骨材剖面模数的要求值均为连带板的最小要求值。构件带板有效宽度be按下述规定选取：
①带板为单层板时，取下列算得的小者：
be=s, be=23t+ bs mm
②带板为夹层板：
如芯材为泡沫塑料、轻木等无效芯材时，取下列算得的小者：
be=s, be=11d mm
如芯材为胶合板等有效芯材时，取下列算得的小者：
be=s, be=35d mm
式中：s—骨材间距，mm;
t—带板的厚度，mm;
d—带板的两面板厚度中心线的距离，mm;
bs—骨材的净宽度，mm。
（2）骨材若采用松木、胶合板等有效材料作芯材时，其剖面模数的计算可计入芯材的影响，但在计算芯材的剖面积时，应乘以芯材的弯曲弹性模量与层板材料的弯曲弹性模量之比。
注：参照小船规范第1篇2.1.7。
2.1.1.10层板的铺层设计
（1）艇体的壳板和构件应根据不同用途选择合适的原材料配合和合理的铺层设计。
（2）层板厚度变化应缓慢，过渡区的宽度至少为厚度差的30倍。
注：参照小船规范第1篇2.1.8。
2.1.1.11层板试件力学性能要求
（1）以纤维增强的层板试件力学性能指标应符合本社《材料与焊接规范》的有关要求。
（2）每层以玻璃纤维及其制品增强的层板厚度t可按下式求得：
t= mm
式中：WG—单位面积玻璃毡或玻璃布的设计重量，g/m2；
G—层板的玻璃纤维含量（重量比），％；
R—经固化后的树脂比重，g/cm3；
G—玻璃毡或玻璃布的比重，g/cm3。
注：参照小船规范第1篇2.1.9。
2.1.1.12艇体密性试验
（1） 艇体完工后，应对主要舱室进行压水试验或冲水试验，以证实结构件的强度和/或密性。试验压力尽实际可能为该舱内构件在船舶破损时可能遭受的最大压力。
（2） 如由于冲水试验可能造成机械、电气设备绝缘或舾装件的损坏而不可行时，则可用对焊缝的细致目视检查予以替代，但如认为必要时还应由类似于着色渗透试验或超声波测漏试验或等效试验加以支持。
（3）冲水试验时，出水口压力应不小于200KPa，喷嘴离被试项目的距离应不大于1.5m，喷嘴内径应不小于12mm，水柱移动速度应不大于0.1m/s。
注：参照钢规第1篇3.2.3.6及小船规范第1篇2.1.10要求，但不强制做压水试验，并当冲水试验不可行时，允许使用替代方法。这也是参照MSC.69（69）的放宽要求。
2.1.2 高速游艇
2.1.2.1艇重心处的垂向加速度
（1）艇重心处的设计垂向加速度 应由船东或设计部门提供，一般可取为重心处1/100最大加速度的平均值。设计部门还可自行调整，选择合理的 值。
注：船舶重心处的设计垂向加速度主要涉及船舶的舒适性问题，一般由船东或设计部门定（因只有他才知道该船的用途及乘员的情况），一般可取为重心处1/100最大加速度的平均值。也可根据船东需求选合适的加速度，而不作限制。
（2）艇重心处的设计垂向加速度 与该艇营运限制规定的有义波高H1/3和艇在该波高下对应的航速VH三者的关系如下：
式中：g—重力加速度，取9.81 m/s2；
VH—艇在有义波高H1/3的波浪中航行的航速，kn;
H1/3—有义波高，m，对沿海航区营运限制，取H1/3max＝4m；对遮蔽航区营运限制，取H1/3max=2m;对平静水域营运限制，取H1/3max=1m；
L—艇长，m；
BWL—水线宽，m，系指艇静浮于水面时，沿满载水线量得的最大型宽。对于多体艇，系指满载水线处各片体最大型宽之和；
β—艇体重心处横剖面的艇底斜升角（o），见图2.1.2.1（2），取βmax=30o，βmin=10o；
Δ—满载排水量，t;
图2.1.2.1（2）
注：艇重心处的设计垂向加速度 与该艇营运限制规定的有义波高H1/3和艇在该波高下对应的航速VH三者的关系式来自小船规范2.2.1.1及高速船规范2.4.1.2的规定。同时对不同船型的艇底斜升角计算方法用图示列出，以便选取，该内容主要按照ISO 12215-5。
（3）将最终的 取值代入上述（2）所列公式，推算出艇在设计航区营运限制下的若干组 ～VH 的对应值，将其记录在操作手册中，并制成标牌固定展示在驾驶室内。
注：这是所有高速艇都必须遵循的，超过该界限，艇结构会遭到损坏。
2.1.2.2局部计算压力
（1）艇底波浪冲击压力 按下式计算，且应不小于按本节2.1.2.2（3）确定的对应位置处的舷侧压力：
kN/m2
式中: ——纵向压力分布系数。艇中前取 ＝1， 尾端取 ＝0.5，尾端与艇中之间用线性插值法求得；
A——受力点计算面积，m2；
对板的计算面积取板格的承载面积，且A≯2.5S2；其中S为骨材间距，m；
对加强筋或桁材取A＝承载宽度×跨距；
d——吃水， m；
Δ——满载排水量，t；
——设计垂向加速度，m/s2，按本节2.1.2.1取值。
注：船底压力主要参照高速船规范2.4.2.2的规定。
（2）双体游艇连接桥底的压力Pwd由下式确定，且应不小于按本节2.1.2.2（3）确定的对应位置处水线以上舷侧压力：
kN/m2
式中：Kl2——纵向压力分布系数。艇中前取 ＝1.5， 尾端取 ＝0.8，位于尾端与艇中之间用线性插值法求得；
Δ、A、 ——同上述（1）。
注：连接桥湿甲板压力主要参照高速船规范2.4.3.2规定。但在去年及前年完成的《穿浪船检验指南》及《小水线面双体船建造指南》课题研究时发现，CCS高速船规范中连接桥压力计算偏小，当时就建议高速船规范应作修改，并对各种船型提出了修改后的纵向压力分布系数。本要求就是在其基础上作的修改。
（3）舷侧波浪冲击压力Ps按下式计算：
式中：h—从舷侧板最低点到舷侧处干舷甲板上缘（甲板艇）或舷侧顶板上缘（敞开艇）的垂直距离，m；
—该处艇底的冲击压力，kN/m2。
（4）甲板计算压力Pd按下式计算：
露天甲板 Pd=0.25L+4.6 kN/m2
非露天甲板 Pd=0.1L+4.6 kN/m2
乘客甲板 Pd=4.5 kN/m2
对航行于遮蔽航区营运限制及平静水域营运限制的游艇，其露天甲板的计算压力可分别取上述值的0.9倍和0.85倍。
（5）舱壁计算压力Ph按下式计算：
水密舱壁、防撞舱壁及其扶强材 Ph=10h kN/m2
液体舱壁及其扶强材 Ph=10hd+10 kN/m2
式中：h—板的下缘或扶强材跨距的中点至上甲板的垂直距离，m；
hd—板的下缘或扶强材跨距的中点至液舱顶的垂直距离，m。
（6）上层建筑和甲板室的计算压力P按下式计算：
前端壁及扶强材 P＝5＋0.3L kN/m2
侧壁、尾端壁及扶强材 P＝2.5＋0.2L kN/m2
顶板及扶强材 P＝3 kN/m2
式中：L—艇长，m。
对航行于遮蔽航区营运限制及平静水域营运限制的游艇，其上层建筑前端壁及扶强材计算压力可分别取上述值的0.9倍和0.85倍。
注：分别参照小船规范2.2.1.2（2）、2.2.1.2（3）、2.2.1.2（4）、2.2.1.2（5）的要求，同样对航行于遮蔽航区营运限制及平静水域营运限制的船舶，其露天甲板与上层建筑前端壁的计算压力可分别打9折和8.5折。
2.1.2.3层板结构尺寸
（1）单层板的最小板厚tmin按下式计算：
tmin=Ko mm
式中：Ko—系数，由表2.1.2.3（1）查取；
L—艇长，m。
系数K0 表2.1.2.3（1）
艇底外板连接桥底板 舷侧板 甲板板 上层建筑、甲板室 舱壁
前端壁 侧后壁 顶板 水密舱 防撞舱、液舱
Ko 1.45 1.25 1.10 1.10 0.95 0.90 1.20 1.30
（2）单层板的厚度t应不小于按下式计算所得之值：
式中：σfnu—层板的极限弯曲强度，N/mm2。
s—骨材间距，m，通常指纵骨间距，对桁材或肋板为其承受面积的宽度；
P—艇体局部强度计算中，构件单位面积上承受正压力的设计值，按本节2.1.2.2计算。
（3）夹层板面板的最小厚度（单面）tmin按下式计算：
且不小于2.0mm,