高速玻璃钢艇的设计问题探讨

在当今世界船舶市场上, 游艇工业发展迅速,而玻璃钢游艇在国际市场上更占有巨大份额。我国的玻璃钢游艇是从70 年代开始起步的, 前期发展速度缓慢。随着改革开放的不断深入和旅游业的发展, 近几年来, 玻璃钢游艇业悄然兴起,但是玻璃钢游艇在设计和使用过程中必须对安全性能进行核算和评估，最大程度的消除玻璃钢游艇的安全隐患。而稳性又是船舶最为重要的安全性能之一，在设计时是必须进行核算的。

我国的FRP游艇是从20世纪70年代开始起步的, 前期发展速度缓慢。随着改革开放的不断深入和旅游业的发展, 近几年来FRP游艇业悄然兴起, 生产厂家主要集中在南方的广州、深圳、福建、厦门、珠海、上海、扬州等地和北方的山东、辽宁等地。游艇在出口的同时也进人了我国的一部分先富裕起来的人群的休闲生活之中, 引领了我国的FRP游艇市场。可以预计, 随着我国经济的高速发展, 游艇市场前景不可估量。因此我们要抓住这一发展契机, 利用制造FRP游艇的有利条件, 快速发展我国的FRP游艇业。

一  高速玻璃钢艇概述

(1)  玻璃刚船

玻璃钢船是指用玻璃钢玻璃纤维增塑料作为船体结构主要材料、以柴油机骆动的船。玻璃钢船具有成型简便、耐腐蚀、无磁性、维修费用低和船体自重轻的特点。但因玻璃钢的弹性低于钢材, 故船体变形比同尺度的钢质船体大。海事巡逻船舶的“航行更安全、水域更清洁、航运更便捷”是国家赋予海事工作的神圣职责。海事巡逻船是海事部门行使水上安全监督管理职责的最主要的装备之一,它的任务主要有清道、护航、巡航、应急反应、搜救、交通等。水上安全监督管理又创每事巡逻船的要求有航速、抗风能力、操纵性、数量、续航力、出勤率等。尤其是对进出湛江港的大型和超大型船舶的安全监督管理对海事巡逻船航速和操纵性提出了更高的要求。

(2)  玻璃钢船的现状

我国玻璃钢船艇经过20多年的发展成绩显著,产品种类日益丰富、建造工艺有了很大的提高,但玻璃钢船艇设计至今仍存在一些误区,现实中由于设计不当而造成的船舶状态不佳、阻力偏大、结构易损等情况时有发生,因此对于特定功能的船艇在选型和设计时要慎之又慎,而对于一些基本的玻璃钢船艇特征的认识更应该引起重视。

二 高速玻璃钢船的主要航行状态

(1） 顶浪航行

顶浪航行的时，船舶易发生拍底、螺旋桨打空或主机超负荷工作的现象。船舶由于排水量小、吃水浅、航速快的特点, 在大风浪中航行时, 船首抬高, 船尾下沉, 船舶与波浪的相对速度大, 浪涌与船舶撞击频率快而剧烈。一个连一个的“ 跳跃式” 拍底及颤动, 倒合舶常出现飞车现象, 甚至可能产生颤动叠加和谐振现象, 易导致船舶推进设备、航海仪器、通讯设备等损坏以及船底板破裂或船体断裂的事故发生。另外, 大风浪中顶浪航行, 波涛的阻力大, 使船舶的主机工作超负荷而发生故障的机会增大。这些设备的异常给船舶操纵带来了困难, 甚至使船发生随风飘荡而严重偏离航线和剧烈横摇, 导致碰撞、搁浅、触礁或翻倾等事故发生。所以船舶在大风浪中顶浪航行时, 应采取以下措施正确评估风浪对船舶安全的影响,适当减速(一般中速, 航速过低船将严重纵摇)和调整航向与波浪成10度到20度角左右舷交替左右航行,并远离碍航物或船舶, 防止船舶受风偏航或失控而发生事故。如有条件, 可选择避风。

(2) 顺浪航行

顺浪或偏顺浪航行, 船舶易发生稳性损失、淹尾或被浪打横现象。船舶在恶劣天气海况中顺浪或偏顺浪航行,波浪对船舶的影响时间相对延长。当船舶处于波峰时,船舶达到“ 冲浪运动” 状态,船舶稳胜大量损失。船舶由于排水量小、受风面积大等因素, 受风浪影响很大。船舶低速航行时,受波浪影响更大, 船舶可能会被波浪瞬间加速而扣横, 使船舶大幅度横摇。当船舶位于波谷时, 易发生涌浪冲击和淹没船尾现象, 可导致尾甲板救生筏等设备被涌浪卷走, 机舱、舵机舱进水, 舵、螺旋桨及尾轴受涌浪的剧烈冲击而损坏等。另一方面, 船舶顺浪或偏顺浪航行时, 舵效较差, 很难稳定航向, 如果此时航速低,船舶会被浪涌推尾而打横, 将发生大幅度横摇。因为在大风浪中, 如果船舶发生剧烈横摇, 并同时存在舱室进水、船舶超载、驾驶员操纵不当等诸多不利因素, 则可导致船舶发生倾覆危险。所以船舶顺浪或偏顺浪航行时, 应采取以下措施提高航速, 以增加舵效和减少尾甲板上浪和淹尾现象稳定航向和避免大角度转向。

(3) 在风浪中掉头

船舶在大风浪中横浪航行或掉头, 易引起大幅度横摇、横倾, 甚至倾覆危险。由于船舶吃水浅、航速快、舵效好、追随性好等特点, 用快车大舵角掉头时,船舶横倾比较明显。掉头初始时，在舵力作用下,船向掉头舷横倾,随后在旋回离心力作用下,船向掉头舷反侧横倾,回舵时,在舵力作用下, 船也向掉头舷反侧横倾,此时如果急速回舵,船在旋回离心力和回舵舵力的共同作用下,使船向掉头舷反侧横倾加剧。另一方面,当船舶旋回至横浪时,船舶在横向风浪作用下剧烈横摇。船舶在几个不利因素的共同作用,会产生大幅度的横倾,甚至发生倾覆。所以船舶在大风浪中掉头时应采取以下措施①正确选择掉头时机，一般几个大浪过后,随后就有几个小的浪,当前一组最后一个大浪刚过去,就应该立即开始掉头,抓住海面较平静的一段时间,使船超过横浪的危险阶段, 并争取在下一组第一个大浪到来之前掉头完毕。②正确使用车舵。掉头开始时用慢车、中舵(约10度), 当转到接近正横位置时,适时快车大舵(约30度),以缩短船舶拍浪时间，当船将转至划航向时，减速并缓慢回舵, 以减少船舶旋回中横倾。

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