穿浪船船检验指南报批稿.docx
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穿浪船船检验指南报批稿
中国船级社
穿浪船检验指南
（报批稿）
中国船级社上海规范所
2002.11
目录
第1章通则
第1节一般规定
第2章船体结构
第1节设计载荷
第2节船体结构的构件尺寸
第3节直接计算
第1章通则
第1节一般规定
1.1.1适用范围
1.1.1.1本指南适用于穿浪船，本指南未规定者,应符合本社《海上高速船入级与建造规范》及其修改通报的有关规定。
1.1.2等效
1.1.2.1除另有规定外，对计算方法、评定标准、制造程序、材料、检验和试验方法等，凡能提供必需的试验、理论依据或使用经验，或有效公认的标准等，经本社同意后，可等效于或替代本指南要求的内容。
1.1.3一般要求
1.1.3.1送审的图纸资料目录除按照本社《海上高速船入级与建造规范》及其修改通报的有关规定外，尚应提交以下图纸资料备查：
（1）纵向稳定性计算书（或模型试验验证资料）；
（2）船体结构直接计算资料（按第2章2.3.1.4的要求）。
1.1.3.2凡申请入本社船级并符合本指南要求的穿浪船，可在其高速船附加标志后加注船舶类型附加标志：
WavePiercerCatamaran。
1.1.4定义
1.1.4.1本指南所用定义如下：
（1）穿浪船：
系一种特殊型式的高速双体船。
其连接桥湿甲板近船首下部带有一个排水型或半排水型船体，当船在波浪中航行时，该船体部分将潜入水中。
（2）连接桥结构：
系指连接左右两片体的甲板结构。
（3）湿甲板：
系指连接桥结构的最下暴露表面结构。
第2章船体结构
第1节一般规定
2.1.1设计垂向加速度
2.1.1.1船舶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1/100重心处最大垂向加速度的平均值。
设计部门也可自行调整，但对载客穿浪船
一般不应超过1.0g；对载货穿浪船
一般不应超过1.2g；对公务艇（用于执行水上公务的工作艇，如巡逻艇、缉私艇、海监艇等），可根据实际情况，选择合理的
值。
2.1.1.2船舶重心处的设计垂向加速度
与该船营运限制规定的有义波高H1/3及在该波高下对应的航速VH三者的关系如下：
式中：
KT——船舶类型系数，取1.0；
L——船长，m；
BWL——设计水线处各片体最大型宽之和，m；
g————重力加速度，取g＝9.81m/s2；
VH——船在有义波高
的波浪中航行的航速，kn；
H1/3——有义波高，m；其最大值H1/3max应不大于下列规定值：
H1/3max＝6.0m近海航区营运限制；
H1/3max＝4.0m沿海航区营运限制；
H1/3max＝2.0m遮蔽航区营运限制；
H1/3max＝1.0m平静水域营运限制；
β——船体重心处横剖面的船底斜升角（0），取βmax＝300，βmin＝100；
Δ——满载排水量，t。
2.1.1.3将最终的
取值代入上述2.1.1.2所列公式，推算出船在设计航区营运限制下的若干组
～VH的对应值，绘成
～VH曲线，该曲线应记录在“船舶操纵手册”中，并另行制成标牌固定展示在驾驶室内。
2.1.2船底压力
2.1.2.1“船底”系指片体的V型部分或舭弯曲及其以下部位的船体结构。
2.1.2.2船底压力Psl按下式确定：
kN/m2
式中:
——纵向压力分布系数。
船中前取
＝1，尾端取
＝0.5，尾端与船中之间用线性插值法求得；
A——受力点计算面积，m2；
对板格取A≯2.5S2；其中S为骨材间距（通常指纵骨间距），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2.1.1.1取值。
2.1.2.3船底压力应不小于按本节2.1.4.1确定的对应位置处的舷侧压力。
2.1.3连接桥湿甲板压力
2.1.3.1连接桥湿甲板的压力Pwd由下式确定：
kN/m2
式中：
Kl2——纵向压力分布系数；船中前取Kl2＝1.5，船中及其后取Kl2＝0.8；
Δ、A、
——同本节2.1.2.2。
2.1.3.2连接桥湿甲板压力应不小于按本节2.1.4.1确定的对应位置处水线以上舷侧压力。
2.1.4舷侧和露天甲板压力
2.1.4.1舷侧压力Ps由下式确定：
kN/m2
式中：
h——压力计算点到甲板的垂直距离，m,应不小于0.8m，也不必大于舷侧范围高度的0.8倍；
Psl——该处船底的压力，见本节2.1.2.2。
2.1.4.2露天甲板压力Pd1由下式确定：
kN/m2
式中：
Kl3——纵向压力分布系数，船中前取Kl3＝1.0，尾端取Kl3＝0.75，尾端与船中之间用线性插值法求得；
L——船长，m；
C——航区系数：
C＝7.6近海和沿海航区营运限制，
C＝4.6遮蔽和平水航区营运限制。
2.1.5上层建筑和甲板室的计算压力
2.1.5.1上层建筑和甲板室的计算压力Psd除满足《海上高速船入级与建造规范》的要求外，还应满足下列要求：
（1）对第一层上层建筑和甲板室前端壁的最小计算压力Pmin应不小于按本节2.1.4.2确定的船中前露天甲板的计算压力；
（2）上层建筑和甲板室的其他外围壁及顶板的最小计算压力Pmin应不小于4.5kN/m2。
第2节船体结构的构件尺寸
2.2.1一般要求
2.2.1.1穿浪船的结构尺寸除满足《海上高速船入级与建造规范》的要求外，还应满足下列要求：
（1）平板龙骨的宽度应不小于500mm，厚度应不小于该位置处的船底板厚度，其最小板厚tmin与《海上高速船入级与建造规范》中的双体船要求相同；
（2）连接桥湿甲板与内舷侧交叉区域的板厚和构件尺寸应予加强。
第3节直接计算
2.3.1一般要求
2.3.1.1本节规定适用于船体结构强度有限元评估分析。
2.3.1.2船长大于50m的穿浪船一般应进行整船分析。
2.3.1.3对于连接桥及其内舷侧交叉区域应进行局部强度有限元评估分析。
2.3.1.4送审文件
（1）计算中所依据的图纸及目录；
（2）计算分析报告应至少包括以下内容：
①计算模型的详细说明（包括结构模型范围及模型化方法、边界条件、计算基本工况及载荷组合等）和结构计算模型图；
②对于由模型试验得出的计算载荷，则应提交完整详细的模型试验资料和载荷计算方法，并需经本社同意；
③各个组合工况下的计算结果（包括整体结构位移图及其数据、各个区域的应力分布图及其主要构件应力值、构件最大应力汇总表以及计算总结；
④若结构需作修改，应提交修改后的分析计算报告。
（3）应提交计算数据的磁介质文件。
2.3.1.5结构分析应使用公认的结构有限元计算程序。
2.3.2结构模型
2.3.2.1模型范围
2.3.2.2整体结构的有限元模型应包含整个船体结构。
模型中包括船体外板、横舱壁、甲板和抗扭箱等结构。
2.3.2.3如以连接桥为分析对象，用于二维分析的模型对象应包含连接桥及其内舷侧交叉区域结构；用于三维分析的模型对象应包括整个船长范围内的上述内容，且片体上离连接桥较远部分的纵向结构可视情况凝聚模拟为等值梁。
2.3.2.4单元
（1）可按板单元、梁单元和杆单元等模拟真实结构。
如片体为横骨架式时，横向强框架间的肋骨可等效凝聚在最为靠近的外板单元网格的边界上，且模拟为梁单元；
（2）板壳单元的长宽比一般应控制在3以内；
（3）曲面的船壳板可用平面板单元模拟。
2.3.3边界条件
2.3.3.1对于整船模型分析，船体结构模型在各外力的作用下应处于平衡状态，因此边界支点符合以下要求：
（1）支点反力应尽可能为零；
（2）对整体模型的刚体移动进行约束。
应特别注意由于边界条件的原因而额外产生的应力和变形对计算结果的影响。
2.3.3.2应按结构适时工况的受力变形及对称性确定边界条件。
为最大限度减少对整船、连接桥及其相应结构的影响，建议整船模型在纵、横弯矩的作用下按表2.3.3.2
（1）及图2.3.3.2
（1）设置边界支点及约束条件；在纵、横扭矩的作用下按表2.3.3.2
（2）及图2.3.3.2
（2）设置边界支点及约束条件（支点C’为支点C的替代）。
边界支点设置——适用于整船纵向和横向弯曲的分析表2.3.3.2
（1）
自由度
支点
X
Y
Z
θx
θx
θx
A
1
1
1
0
0
0
B
0
1
1
0
0
0
C（C’）
0
0
（1）
1（0）
0
0
0
其中：
1——固定；0——自由，以下同。
另外：
1）A、B、C’组合也可用于纵、横扭转工况；
2）纵向弯曲工况时，若Z向力系不平衡，则可引起支点A、B处的附加支座反力，此时应忽略A、B处的结果（该工况仅用于考察船中区域）。
图2.3.3.2
（1）
边界支点设置——适用于整船纵向和横向扭转的分析表2.3.3.2
（2）
自由度
支点
X
Y
Z
θx
θx
θx
A
1
1
1
0
0
0
B
1
0
1
0
0
0
C（C’）
0
（1）
0
1（0）
0
0
0
图2.3.3.2
（2）
2.3.4载荷及组合工况
2.3.4.1应对穿浪船的运动响应进行专门分析求得波浪载荷。
分析应基于零航速，并计及双船体之间的水动力相互作用。
运动和载荷分析模型中应至少包括20站。
2.3.4.2波浪载荷可由船模试验得到。
若波浪载荷由程序计算得出，则该程序应为业界公认的波浪专用程序，否则波浪程序应经本社认可。
2.3.4.3在考虑载荷时，应注意波浪诱导的两个片体之间的不同步纵摇扭矩、横扭力矩和横向力矩是引起上下船体连接处发生扭曲和应力集中的主要原因。
2.3.4.4在分析中建议至少考虑以下组合工况：
1Mh；
2Ms；
3Fy（向外）；
4Fy（向内）；
50.8Mh＋0.6（MP＋Mtt）；
60.8Ms＋0.6（MP＋Mtt）；
70.6Mh＋0.8（MP＋Mtt）；
80.6Ms＋0.8（MP＋Mtt）。
其中：
Mh、Ms见2.3.4.6
（1）；
Fy见2.3.4.6
（2）；
MP见2.3.4.6（3）；
Mtt见2.3.4.6（4）。
③、④工况也可用平面模型分析。
2.3.4.5对于船长小于50m，L/D小于12，且船体结构满足本社《海上高速船入级与建造规范》第2章第5节或第6节的局部强度要求，则可仅校核连接桥强度，且组合工况改为：
①Fy（向外）；
②Fy（向内）；
③1.2（MP＋Mtt）。
其中：
Fy、MP、Mtt同2.3.4.4；
①、②工况也可用平面模型分析。
2.3.4.6在设计阶段，若无其他合适资料，可使用以下设计载荷进行估算。
其中，涉及acg的计算应按本章2.1.1.1规定：
（1）纵向中拱（垂）弯矩——纵向中拱（垂）弯矩值Mh、Ms取本社《海上高速船入级与建造规范》第2章2.7.3中的总纵弯矩和水动力载荷直接计算结果的较大者。
（2）横向对开力——横向对开力Fy应取向外和向内的对开力作为两种独立的工况分别计入，且应不小于按下列计算所得之值，该力作用点位置如图2.3.4.6
（2）所示：
式中：
L——船长，m；
d——吃水，m；
Mt——见本社《海上高速船入级与建造规范》第2章2.7.6.1；
y——水线至连接桥结构剖面中和轴之距，m。
注意：
若L≥50m，横向弯矩和横向对开力的计算方法另行考虑。
图2.3.4.6
（2）
（1）两个片体之间的不同步纵摇扭矩——不同步纵摇扭矩MP，见本社《海上高速船入级与建造规范》第2章2.7.6.3。
MP可用均布线荷载p等效，见图2.3.4.6（3）。
（2）横扭力矩——横扭力矩Mtt应按下式计算：
式中：
Δ——排水量，t；
acg——设计垂向加速度，m/s2；
b——片体中心线间距，m。
Mtt可用均布线荷载p等效，见图2.3.4.6（3）。
当横扭力矩与纵向不同步纵摇扭矩进行组合时，应按作用效果叠加取向，见图2.3.4.6（3）。
图2.3.4.6（3）
2.3.5许用应力
2.3.5.1许用应力一般按本社《海上高速船入级与建造规范》第2章2.7.8的规定。
其中，在总体载荷作用下的船体梁和连接桥的许用应力按以下取用：
弯曲应力：
[σ]=0.80σs
剪切应力：
[τ]=0.46σs
相当应力：
[σe]=0.825σs
其中：
σs——材料的屈服强度。
2.3.5.2稳定性校核一般按本社《海上高速船入级与建造规范》第2章第8节的规定。
2.3.5.3在由剪力滞后效应控制的地方，应力分布和应力集中应予以仔细考虑。
应特别注意结构的不连续性或由于建模时的粗网格划分或简化处理引起的未被合适计入的剪力流区域。
2.3.5.4在评估时，应将结果同简化计算得出的主要结论进行对比分析。
2.3.5.5在应力集中超出规范许用值的区域，如开孔或其他结构不连续处，应书面报告应力集中范围和屈服影响结果
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