重型破冰船规范-2024

中国船级社

重型破冰船规范

2024

(2024年1月1日生效)

北京

第1节通则

1.1一般要求

1.1.1本规范适用于全年在中等厚度的多年冰及以上冰况下操作的加强型破冰船。

1.1.2申请CCS加强型破冰船附加标志的船舶除符合本规范适用规定外，还应满足CCS《钢

质海船入级规范》（以下简称“钢规”）及相关指南的适用要求。

1.1.3采用本规范的破冰船应至少具备在中等厚度当年冰的极地水域独立航行的能力，并取

得ACC-POLAR(DST)防寒附加标志。

1.1.4对于具有新颖结构和新型特性的破冰船，经同意，可接受替代和等效方法。

1.2定义

1.2.1除另有规定外，与本规范有关的定义如下：

（1）加强型破冰船：动力和尺度适合于在浮冰覆盖水域从事主动性操作，具有冰区护航、

科考及物资保障或冰区管理功能，具有Icebreaker*破冰船附加标志的专用船舶。

（2）重型破冰船：系指冰级不低于PC2、连续破冰能力不小于2米(2~3节航速)的加强型破

冰船(以下简称“破冰船”)。

（3）极地级（PC）：见《钢质海船入级规范》第8篇第13章13.1.2。

（4）低气温操作船舶：系指预期驶往或穿越最低日均低温(LMDLT)低于-10℃区域的船舶

（5）冰区高位水线（UIWL）：系指由最大冰区航行的船首、船中和船尾吃水确定的水线

（6）冰区低位水线（LIWL）：系指由最小冰区航行时水线。应按压载工况下的冰区航行能

力进行确定，螺旋桨在冰区低位水线应全浸没。

（7）船长LUI（m）：沿冰区高位水线(UIWL)，由首柱前缘量至舵柱后缘的长度；对无舵柱

的船舶，由首柱前缘量至舵杆中心线的长度；但均不应小于冰区高位水线(UIWL)总长的96%，

且不必大于97%。对于具有非常规船首和船尾的船舶，其船长LUI需特别考虑.

（8）船舶排水量DUI（kt）：对应于冰区高位水线(UIWL)吃水时的排水量，当使用多条水

线确定UIWL时，则取最大值。

（9）极地船用高强度钢（ARC-M）：系指满足CCS《极地船舶指南》“附录8极地船用高

强度钢”的高强度船体结构用钢。

（10）设计服务温度（DST）：定义见《钢质海船入级规范》第8篇第23章23.1.2.1（3）。

（11）除冰和防冰：定义见《钢质海船入级规范》第8篇第23章23.1.2.1（7）、（8）。

1.3操作模式

1.3.1破冰船主要功能

1.3.1.1破冰船的功能是确定操作场景及操作模式的基础。破冰船的功能一般分为护航、科

考及物资保障或冰区管理等。如果选择了替代功能，则应在相关文件中包含该功能的描述。

（1）护航：从事冰区水域巡逻和搜救任务，为其他船舶开辟冰区航道，营救被困船舶，必

要时进行拖曳。在破冰船安全行动范围内，一般选择最简单快速的路线前往救援。

（2）科考及物资保障：在冰区水域进行独立的科学考察作业，开辟冰区航道并护送为科考

站补给的船舶，同时可兼具为科考站运输物资功能。通常可根据冰况条件及变化重新选择航

线。

（3）冰区管理：为海上装置/作业等提供防冰、支援及保障。通常会主动打破大块浮冰以免

除或降低海上装置/作业遭受海冰威胁。

1.3.1.2船东和/或设计方应根据破冰船设计的功能及预期的冰况选择合适的破冰能力指标。

根据破冰船的主要功能及操作模式，破冰能力指标一般包括如下：

1

（1）连续破冰能力（航速，层冰厚度等）

（2）层冰下的冰区转向能力（转弯半径，回转速度，层冰厚度等）

（3）冲撞破冰能力（航速，冰况等）

1.3.1.3对于设计有特殊操作模式的破冰船，如斜向破冰、冰区浅水作业等，则船体区域冰

载荷应给予特别考虑。可采用本规范附录1的方法或冰池试验，相关资料应提交CCS。

1.4图纸资料

1.4.1应将下列图纸资料/信息提交批准：

（1）冰区加强结构图（包括冰带划分，可包含在相关结构图纸中）；

（2）主推进装置的详细图纸。主推进、舵机、应急和重要辅助系统的说明书应包括对其操

作限制的说明。主推进装置必要的负荷控制功能的说明资料；

（3）有关主推进、应急和辅助系统的布置，防止冰冻、冰雪造成影响的保护措施，以及预

定环境条件下其操作能力的详细设计说明；

（4）螺旋桨强度计算书。

（5）轴系扭振和强度计算书。

1.4.2应将下列图纸资料/信息提交备查：

（1）破冰船的功能、设计冰况及破冰能力指标；

（2）结构强度计算书；

（3）吊舱强度计算书（如适用）。

（4）充分验证船舶破冰能力的冰区航行试验报告或冰池船模试验报告或其他认可的等效方

法的验证报告。

1.5符号及附加标志

1.5.1满足本规范要求的极地级船舶可授予Icebreaker*附加标志。该附加标志后应附上相应

的极地级，如Icebreaker*PC2。

1.5.2当露天和暴露于海水的船体结构采用极地船用高强度钢时，可授予ARC-M（x）附加

标志，其中x表示设计服务温度。

1.6总体要求

1.6.1总布置

1.6.1.1船舶布置应满足CCS钢规第2篇第1章第12节结构布置和第8篇第23章第3节船

舶布置的要求。

1.6.1.2破冰船的首部形状应有利于冲撞破冰作业。同时，应采取止冰措施（如冰鳍等）以

预防船尾甲板浸没。其设计要求一般考虑航速、稳性和干舷，当船舶止于前趾或其他最低位

置处于冰上时，应预防船尾甲板浸没并保持足够的正稳性。

1.6.1.3应在冰鳍之后设有横舱壁，该舱壁应水密延伸至干舷甲板。当船舶在最深分舱吃水

装载条件下，至冰鳍处前方的所有舱室浸水时，不会导致任何其他舱室浸水，不会造成船舶

不可接受的稳性损失，按本节1.6.2.1规定的破损后残存因数Si不小于1或满足船舶要求的

破损后剩余稳性衡准。

2

图1.6.1.3冰鳍

1.6.2稳性

1.6.2.1船舶稳性应满足CCS钢规第2篇第1章第9节完整稳性、第2篇第1章第10节破

损稳性、第8篇第23章第4节稳性和IMO《国际极地水域航行船舶规则》I-A部分第4章

分舱和稳性的要求。

1.6.2.2结冰状态下的装载工况应满足该船舶本身所规定的剩余稳性衡准。

1.6.3水密和风雨密完整性

1.6.3.1船舶密性应满足CCS钢规第8篇第23章第5节水密和风雨密完整性和IMO《国际

极地水域航行船舶规则》I-A部分第5章水密和风雨密完整性的要求。

1.6.4救生设备

1.6.4.1救生设备应在设计服务温度（DST）下具备全部功能。

1.6.4.2救生艇应为全封闭型，救助艇应为刚性救助艇。

1.6.4.3救生设备除视其适用情况满足SOLAS第III章或《特种用途船舶安全规则（2008）》

的相关要求外，还应满足如下要求：

（1）IMO《国际极地水域航行船舶规则》I-A部分第8章及I-B部分第9节的有关要求；

（2）CCS钢规第8篇第23章的有关要求；

（3）IMOMSC.1/Circ.1614Rev.1的有关要求。

1.6.5拖带

1.6.5.1对伴航拖带的破冰船，应进行拖带布置，例如尾部的凹槽以及两个导缆孔和两个带

缆桩。尾板和框架应进行加强来考虑与被伴航船舶间的碰撞，推进装置与转向装置的布置也

应考虑免于与被伴航船舶的球鼻艏间的碰撞。

第2节结构要求

2.1船体分区

2.1.1破冰船船体分区以反映预期作用在这些区域上的载荷大小。在纵向上分为4个区域：

首部区、首部过渡区、船中区和尾部区。首部过渡区、船中区和尾部区在垂向上分为底部区、

下部区和冰带区。各个船体分区的范围见图2.1.1所示，并符合2.1.2至2.1.5的规定。

3

图2.1.1船体分区范围

2.1.2首部区与首部过渡区之间的边界不得位于首柱线和船舶基线的交点之前，但不必位于

首柱前缘沿冰区高位水线向后0.45LUI之后。

2.1.3底部区与下部区之间的边界应取在与水平面成7°倾斜角的船体外板处。

2.1.4如船舶拟在冰区进行尾向破冰操作，则尾部区应特殊考虑，并取得CCS认可。

2.1.5尽管按图2.1.1所示，尾部区的前端边界应位于冰区高位水线（UIWL）平行中体后端

点之前至少0.04LUI。

2.2设计冰载荷

2.2.1一般要求

2.2.1.1破冰船船首受浮冰碰擦的作用应作为确定尺度的设计工况。

2.2.1.2设计冰载荷由均匀分布在一长方形载荷作用板(高b和宽w)上的平均压力Pavg表征；

2.2.1.3破冰船的首部区冰载荷参数为实际首部形状的函数。为确定冰载荷参数(Pavg、b和

w)，应对该分区中的下列冰载荷特征参数进行计算：形状系数fai、总的碰擦力Fi、线载荷

Qi，以及压力Pi。

2.2.1.4除2.2.1.3以外的冰区加强区域，冰载荷参数(Pavg、bNonBow以及wNonBow)与船体形状无

关，且基于一个固定载荷板的长宽比AR=3.6确定。

2.2.1.5按2.2.2.2（3）计算所得的设计冰作用力适用于首柱处纵剖面角γ为正值且小于80o，

且按2.2.2.2（1）定义的最靠船首的分区中点处肋骨垂向角大于10o的首部。

2.2.1.6不同于2.2.1.5的其他首部形状，设计冰压力由CCS给予特殊考虑，可采用附录1的

方法。

2.2.1.7未直接承受冰载荷的船体结构可能仍会承受由船与冰相互作用而引起的货物和设备

的惯性载荷。相应的加速度见第4节4.7中的计算方法。

2.2.2浮冰碰擦载荷特征参数

2.2.2.1定义碰擦载荷特征的参数反映在船级因子之中，且列于表2.2.2.1。

船级因子表2.2.2.1

压溃失效挠曲失效载荷板尺寸排水量总纵强度

Icebreaker*

船级因子(CFC)船级因子(CFF)船级因子(CFD)船级因子(CFDIS)船级因子(CFL)

PC117.6968.602.012507.46

PC29.8946.801.752105.46

4

2.2.2.2首部区

（1）在首部区，与浮冰碰擦载荷情况有关的力F、线载荷Q、压力P以及载荷板的长宽比

AR是冰区高位水线(UIWL)处量得的船体角的函数。船体角的影响通过对首部形状系数fa

的计算得到。船体角的定义见图2.2.2.2（1）。

注：β'——冰区高位水线处的肋骨垂向角，(º)；

α——冰区高位水线角，(º)；

γ——冰区高位水线处的纵剖面角，(º)(纵剖面线角从水平面起量得)；

tan(β)tan(α)tan(γ)；

tan(β')tan(β)cos(α)

图2.2.2.2（1）船体角的定义

（2）首部区的水线长度通常分成4个等长度的分区。应计算每个分区长度当中位置处的力

F、线载荷Q、压力P和载荷板的长宽比AR(在计算冰载荷参数Pavg、b和w时，应取F、Q

和P的最大值)。

（3）首部区载荷特征参数按如下要求确定：

①形状系数fai：

faimin(fai,1,fai,2,fai,3)

2

x

0.097-0.680.15α

Li

UI

式中：fa；

i,10.5

βi

1.2CF

faF；

i,2sinβCFD0.64

iCUI

；

fai,30.60

②力Fi：

FfaCFD0.64

iiCUIMN

③载荷板的长宽比ARi：

ARi7.46sin(i)1.3

④线载荷Qi：

CF

0.61D

QiFi0.35MN/m

ARi

5

⑤压力Pi：

0.2220.3

PiFiCFDARiMPa

式中：i——所计算的分区；

LUI——船长，见1.2，m；

x——首柱前缘沿冰区高位水线（UIWL）与所计算站位的距离，m；

α——水线角，(º)，见图2.2.2.2（1）；

β′——肋骨法线角，(º)，见图2.2.2.2（1）；

DUI——船舶排水量，同1.2，取值不小于5kt；

CFC——表2.2.2.1中的压溃失效船级因子；

CFF——表2.2.2.1中的弯曲失效船级因子；

CFD——表2.2.2.1中的载荷板尺寸船级因子。

2.2.2.3首部区以外的其他船体区

（1）对首部区以外的其他船体区，用以确定载荷板尺寸bNonBow与wNonBow和设计压力Pavg

时所采用的力FNonBow和线载荷QNonBow，计算如下：

①力FNonBow：

FNonBow0.36CFCDFMN

②线载荷QNonBow：

（）0.61

QNonBow0639FNonBowCFDMN/m

式中：CFC——表2.2.2.1中的压溃失效船级因子；

DF——船舶排水量因子，取值如下：

0.64

DUI当DUI≤CFDIS时

0.64

CFDIS+0.10(DUI-CFDIS)当DUI＞CFDIS时

DUI——排水量，见1.2，取值不小于10[kt]；

CFDIS——表2.2.2.1中的排水量船级因子；

CFD——表2.2.2.1中的载荷板尺寸船级因子

2.2.3设计载荷板

2.2.3.1船舶首部区设计载荷板的宽度wBow以及高度bBow的尺寸如下：

wBowFBowQBowm

bBow=QBowPBowm

式中：FBow——首部区的最大力Fi，MN；

QBow——首部区的最大的线载荷Qi，MN/m；

PBow——首部区的最大压力Pi，MPa。

2.2.3.2除2.2.3.1之外的其他船体区，设计载荷板的宽度wBow及高度bBow的尺寸如下：

wNonBowFNonBow/QNonBowm

bNonBowwNonBow/3.6m

式中：FNonBow——按2.2.2.3（1）①确定的力，MN；

QNonBow——按2.2.2.3（1）②确定的线载荷，MN/m

2.2.4设计载荷板范围内的压力

6

2.2.4.1设计载荷板范围内的平均压力Pavg按下式确定：

PavgF/bwMPa

式中：F——所计算的船体区适用的FBow或FNonBow，MN；

b——所计算的船体区适用的bBow或bNonBow，m；

w——所计算的船体区适用的wBow或wNonBow，m。

2.2.4.2载荷板上存在高压力集中区域。通常，较小区域内出现局部压力集中。因此，为计

及局部结构构件上的压力集中，引入表2.2.4.2中所列的峰值压力因子。

峰值压力因子表2.2.4.2

结构构件峰值压力因子(PPFi)

横骨架式PPFp=(1.8－s)≥1.2

板

纵骨架式PPFp=(2.2－1.2s)≥1.5

设有载荷分布的纵桁PPFt=(1.6－s)≥1.0

横框架系统的肋骨

未设载荷分布的纵桁PPFt=(1.8－s)≥1.2

底部结构的骨材PPFs=1.0

承载的纵桁PPFs=1.0，当Sw≥0.5w，

舷侧纵骨PPFs=2.0－2.0Sw/w，

横向强框架当Sw<(0.5w)

注：s——肋骨或纵骨间距，m；

Sw——横向强框架间距，m；

w——冰载荷板宽，m。

2.2.5船体区因子

2.2.5.1与各个船体区有关的区域因子反映了该区预期承受载荷的相对大小。各个船体区因

子AF见表2.2.5.1。

2.2.5.2由于船舶机动性的增强，对具有Z型推进装置(包括齿轮传动式和吊舱式)的船舶的船

体区因子AF见表2.2.5.2。

2.2.5.3如果某一结构件越过船体区的边界，则应使用最大的船体区因子确定构件的尺寸；

船体区因子表2.2.5.1

Icebreaker*

船体区分区

PC1PC2

首部(B)所有区域B1.001.00

冰带BIi0.900.85

首部过渡(BI)下部BIl0.700.65

底部BIb0.550.50

冰带Mi0.700.65

船中(M)下部Ml0.500.45

底部Mb0.300.30

（1）

冰带Si0.950.90

（1）

尾部(S)下部Sl0.550.50

底部Sb0.350.30

注：（1）如有数据支撑，可接受较小的船体因子，但应不小于相应的极地级船体区因子。

船体区因子表2.2.5.2

Icebreaker*

船体区分区

PC1PC2

7

首部(B)所有区域B1.001.00

冰带BIi0.900.85

首部过渡(BI)下部BIl0.700.65

底部BIb0.550.50

冰带Mi0.700.65

船中(M)下部Ml0.500.45

底部Mb0.300.30

（1）

冰带Si0.950.90

（1）

尾部(S)下部Sl0.700.65

底部Sb0.350.30

注：（1）如有数据支撑，可接受较小的船体因子，但应不小于相应的极地级船体区因子。

2.3船体结构

2.3.1船体外板

2.3.1.1船体外板所要求的最小厚度t：

ttnettsmm

式中：tnet——按2.3.1.2要求的净板厚，mm；

ts——按2.3.9所得的腐蚀和磨耗增量，mm

2.3.1.2抵抗冰载荷所需的外板厚度tnet，应根据骨架的方向而定：

对横骨架式外板(Ω≥70°)，以及所有船底板，即位于BIb、Mb和Sb船体区中的外板，净

厚度为：

0.5

tnet500s[(AFPPFPPavg)/ReH]/[1s/(2b)]mm

对纵骨架式外板(Ω≤20°)，当b≥s时，净厚度为：

0.5

tnet500s[(AFPPFPPavg)/ReH]/[1s/(2l)]mm

对纵骨架式外板(Ω≤20°)，当b<s时，净厚度为：

0.520.5

tnet500s[(AFPPFPPavg)/ReH][2b/s(b/s)]/[1s/(2l)]mm

对斜骨架式外板(70°＞Ω＞20°)，应按线性内插取值。

式中：Ω——水线的弦线与第一层次的骨材之间的最小夹角，°，见图2.3.1.2；

s——横骨架式船舶的肋骨间距，或纵骨架式船舶的纵骨间距，m；

AF——表2.2.5.1或表2.2.5.2中的船体区因子；

PPFp——表2.2.4.2中的峰值压力因子；

Pavg——按2.2.4.1所得的平均压力，MPa；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm；

b——设计载荷板的高度，m，其中：计算横骨架式板净厚度时b取不大于

(l–s/4)；

l——肋骨支撑构件的间距，m，即对于2.3.2.5，等于肋骨跨距，但其值并不因设有

任何端肘板而予以减小。如设置承担分布载荷的纵桁，则长度l的取值不必大

于纵桁到最远端的肋骨支撑构件的距离。

8

图2.3.1.2舷侧外板肋骨系统角Ω

2.3.2骨架的一般要求

2.3.2.1破冰船的骨架应设计为能够抵抗2.2中所述的冰载荷。

2.3.2.2“骨架构件”系指横向和纵向的局部骨材以及承受冰载荷的船体区（见图2.1.1）内的

纵桁和横向强框架。

2.3.2.3如果骨架构件连续通过支撑构件，或设置连接肘板与支撑构件部分相连，则支撑构

件处可假定为刚性固定。对于其他情况，应假定为简单支持。对于任何中止于冰区加强区域

的骨架，其支撑处应保证刚性固定。

2.3.2.4与其他骨架构件相连接的骨架构件的结构细节，包括板材结构，以及对骨架构件端

部在支撑构件处连接节点均应符合钢规第2篇第1章第2节的有关要求。

2.3.2.5骨架构件的有效跨距见钢规第2篇第1章第2节1.2.3的要求。

2.3.2.6计算骨架构件的剖面特性时，应采用腹板、面板/折边(如有时)，以及附连带板的净

厚度。骨架构件的剪切面积可包括构件在整个高度范围内的材料，即腹板和包括该处的面板

/折边(如有时)。

2.3.2.7骨材的实际净有效剪切面积Aw按下式确定：

2

Awhtwnsinw/100cm

式中：h——加强筋的高度，mm，见图2.3.2.7；

φw——外板与加强筋之间的最小角度，(°)，在加强筋跨距中点量得，见图2.3.2.7。

只要最小角不小于75°，角度φw之值可取为90°。

twn——腹板净厚度，mm

twntwtc

其中：tw——腹板的建造厚度，mm，见图2.3.3.7；

tc——从腹板和面板/折边的厚度中减去的腐蚀扣除量，mm，见2.3.9.3。

9

图2.3.2.7骨材几何参数

2.3.2.8如果附连带板的横剖面积超过该处骨材的横剖面积，则横骨架式或纵骨架式骨材的

实际净有效塑性剖面模数Zp，由下式确定：

h2tsinφ

Z(At20)wwnwA(hsinφbcosφ)/10cm3

ppnpn2000fnfcwww

式中：、、和见，见；

htwntcw——2.3.2.7s2.3.1.2

2

Apn——局部骨材的净横剖面积，cm；

tpn——连接的外板净厚度，mm，(应符合2.3.1.2所要求的tnet)；

hw——该处骨材腹板高度，mm，见图2.3.2.7；

2

Afn——该处骨材面板/折边的净横剖面积，cm；

hfc——该处骨材量至面板/折边面积中心的高度，mm，见图2.3.2.7；

bw——该处骨材腹板平面的厚度中心至面板/折边面积中心的距离，mm，见图2.3.2.7；

如果该处骨材的横剖面积大于附连带板面板/折边的横剖面积，则塑性中心轴位于距附

连外板带板之上zna的位置处，由下式给出：

zna100Afnhwtwn1000tpns/2twnmm

且骨材的净有效塑性剖面模数Zp由下式给出：

[(hz)2z2]tsin

twnanawnw

pn3

Zptpns(zna)sinφw2000cm

2

Afn[(hfczna)sinwbwcosw]/10

2.3.2.9如系斜向布置的骨架(70°＞Ω＞20°，其中Ω定义见2.3.1.2)，则应采用线性内插法。

2.3.3船底结构局部骨架和舷侧结构横骨架式局部骨架

2.3.3.1船底结构(即船体区BIb，Mb和Sb)局部骨架和舷侧结构横骨架式局部骨架的尺寸应

确保剪切和弯曲的组合效应不得超出构件的塑性强度。塑性强度由作用于跨距中心引起塑性

力学崩溃的载荷幅值确定。对于底部结构的载荷板应设置为尺度b与骨架方向平行。

2.3.3.2在2.3.2.7中所定义的骨材实际净有效剪切面积Aw应不小于如下At值：

22

At1000.5LLsAFPPFtPavg/0.577ReHcm

式中：LL——跨间载荷作用长度，m，取a和b的小者；

a——2.3.2.5定义的局部骨材跨距，m；

b——按2.1.3.1或2.1.3.2确定的设计冰载荷板的高度，m；

10

s——局部肋骨间距，m；

AF——表2.1.5.2或表2.1.5.3中的船体区因子；

PPFt——表2.1.4.2中适用的峰值压力因子PPFt或者PPFs；

Pavg——按2.2.4.1所得的载荷板范围内的平均压力，MPa；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm。

2.3.3.3在2.3.2.8中定义的板/加强筋组合的实际净有效塑性剖面模数Zp应不小于如下的Zpt

值：

33

Zpt100LLYsAFPPFtPavgaA1/4ReHcm

式中：AF、PPFt、Pavg、LL、s、a以及ReH——见2.3.3.2；

Y=1-0.5(LL/a)；

A1——下式大者：

20.5

A1A1/{1j/2kwj/2[(1a1)1]}

0.7

A1B[11/(2a1Y)]/(0.2751.44kz)

j=1，对冰区加强区域外仅一个简支的局部骨架；

=2，对无任何简支的局部骨架；

a1At/Aw

2

At——2.3.3.2中给出的局部骨材的最小剪切面积，cm；

2

Aw——局部骨材的有效净剪切面积(按2.3.2.7计算)，cm；

kw=1/(1+2Afn/Aw)，且Afn见2.3.2.8；

kz——通常为zp/Zp；

=0.0，当骨材带有端肘板时；

3

zp——面板/折边和所带外板的各自塑性剖面模数之和，cm；

22

(bftfn/4befftpn/4)/1000

bf——面板/折边宽度，mm，见图2.3.3.7；

tfn——面板/折边的净厚度，mm，见图2.3.3.7

=tf-tc(tc见2.3.3.7)；

tf——面板/折边的建造厚度，mm，见图2.3.3.7；

tpn——外板的净厚度，mm，(不得小于2.3.1中tnet)；

beff——附连带板外板的有效宽度，mm，取500s；

3

Zp——局部骨材的有效净塑性剖面模数(按2.3.2.8计算)，cm。

2.3.4舷侧纵骨架式局部骨架

2.3.4.1舷侧纵骨架式局部骨架的尺寸应确保剪切和弯曲的组合效应不得超出构件的塑性强

度。塑性强度由作用于跨距中心并导致塑性崩溃力学特性发展的载荷大小定义。

2.3.4.2在2.3.2.7中所定义的纵骨实际净有效剪切面积Aw应不小于如下AL值：

22

AL100(AFPPFsPavg)0.5b1a/0.577ReHcm

式中：AF——表2.1.5.2或表2.1.5.3中的船体区因子；

PPFs——表2.1.4.2中的峰值压力因子；

11

Pavg——按2.1.4所得的载荷板范围内的平均压力，MPa；

b1=k0b2，m；

k0=1-0.3/b′；

b′=b/s；

b——按2.1.3.1或2.1.3.2确定的设计冰载荷板的高度，m；

s——纵骨间距，m；

b2=b(1-0.25b′)，m，如果b′＜2

=s，m，如果b′≥2

a——按2.3.2.5确定的纵骨架式局部骨材的有效跨距，m；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm

2.3.4.3在2.3.2.8中定义的板/加强筋组合的实际净有效塑性剖面模数Zp应不小于如下ZPL值：

323

ZpL100(AFPPFSPavg)b1aA4/(8ReH)cm

式中：AF、PPFs、Pavg、b1、a和ReH——见2.3.4.2；

20.5

A4=1/{2+kwl[(1-a4)-1]}；

a4=AL/Aw；

AL——见2.3.4.2；

2

Aw——纵骨有效净剪切面积(按2.3.2.7计算)，cm；

kwl=1/(1+2Afn/Aw)，Afn的定义见2.3.2.8。

2.3.5强肋骨和承受载荷的舷侧纵桁

2.3.5.1强肋骨和承受载荷的舷侧纵桁应能承受2.2中定义的冰载荷板。冰载荷板应施加在这

些构件在剪切和弯曲的组合效应下的承载能力最薄弱位置处。

2.3.5.2直接承载的舷侧纵桁，支持局部骨材的强肋骨，或或支持直接承载舷侧纵桁的强肋

骨，一般应使用2.5中的合适方法确定其构件尺寸。

2.3.5.3强肋骨和承受载荷的舷侧纵桁的尺寸应符合2.3.6中的结构稳定性要求。

2.3.6骨架结构稳定性

2.3.6.1为防止腹板的局部屈曲，任一构件的腹板高度hw与腹板净厚度twn之比应满足如下要

求：

对扁钢：0.5

hw/twn282/ReH

对球扁钢、型材和角钢：0.5

Thw/twn805/ReH

式中：hw——腹板高度；

twn——腹板净厚度；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm。

2.3.6.2如实际中无法满足2.3.6.1要求的骨架构件(如承受载荷的舷侧纵桁或高腹板强肋骨)，

应要求对其腹板进行有效加强，腹板加强筋的尺寸应确保骨架构件的结构稳定性。此时，骨

架构件的最小腹板净度厚为：

32

twn2.6310c1ReH/(5.344(c1/c2))mm

式中：c1=hw-0.8h，mm；

hw——舷侧纵桁/强肋骨的腹板高度，mm，见图2.3.6.2；

12

h——穿过所计算构件的骨材的高度(如无此骨架构件，则选0)，mm，见图2.3.6.2；

c2——垂直于所计算构件的支撑构件的间距，mm，见图2.3.6.2；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm。

图2.3.6.2腹板加强的参数定义

2.3.6.3骨架构件还应满足以下要求：

0.5

twn0.35tpnReH/235

2

式中：ReH——骨材处外板的屈服应力，N/mm；

twn——腹板净厚度，mm；

tpn——骨架构件处的外板净厚度，mm。

2.3.6.4为防止焊接型材的面板发生局部屈曲，应满足下列条件：

(1)面板宽度bf，mm，一般应不小于腹板净厚度twn的5倍；

(2)面板外伸部分bout，mm，应满足以下要求：

0.5

bout/tfn155/ReH

式中：tfn——面板净厚度，mm；

2

ReH——材料屈服应力，N/mm。

2.3.7板结构

2.3.7.1板结构系指与船体相连且承受冰载荷作用的加筋板单元。这些要求适用于舷内范围

的下列之中的小者：

(1)毗邻平行的强肋骨或纵桁的腹板高度；或

(2)与板结构相交的骨材构件高度的2.5倍。

2.3.7.2板厚及其加强筋的尺寸应确保舷侧骨材对端部固定程度的要求。

2.3.7.3板结构的稳定性应足以承受2.2中定义的冰载荷。

2.3.8首柱

2.3.8.1应对首柱区的外板加强，按图2.1.1所示首柱区域至少0.01倍船长的宽度范围内的外

板净厚度应不小于按2.3.1计算的净厚度tnet的1.15倍。

2.3.8.2首柱区应设计为能承受2.2中定义的冰载荷板，使用2.5中的合适方法确定其构件尺

13

寸。

2.3.9腐蚀/磨耗增量和钢板换新

2.3.9.1建议对所有破冰船的船体壳板的所有外表面采取有效的保护措施，以防腐蚀以及浮

冰造成的磨耗。当冰带区采用复合钢板时，也可视为有效保护。

2.3.9.2对于各个等级的破冰船，用以确定外板厚度时所采用的腐蚀/磨耗增量值ts，见表

2.3.9.2。

外板的腐蚀/磨耗增量表2.3.9.2

ts(mm)

船体区

采取有效保护未采取有效保护

首部区、首部过渡冰带区3.57.0

首部过渡下部区；船中和尾部的冰带区2.55.0

船中和尾部的下部区；船底区2.04.0

2.3.9.3极地级船舶冰区加强的船体区范围内所有的内部结构适用的最小腐蚀/磨耗增量值ts

=1.0mm，包括毗邻外板的板结构，以及加强筋腹板和面板/折边。

2.3.9.4如仪器测厚之值小于tnet+0.5mm，则要求对冰区加强的结构进行钢板换新。

2.4总纵强度

2.4.1适用范围

2.4.1.1首部冲撞破冰是校核船体总纵强度的设计工况之一。

o

2.4.1.2本小节规定的船体总纵强度校核要求不适用于首柱角stem大于等于80的船舶。

2.4.1.3冰载荷应仅与静水载荷组合。该组合应力应与船长范围内不同位置的许用弯曲和剪

切应力作比较。

2.4.2首部垂向设计冰力

2.4.2.1首部垂向设计冰力FIB，按下式计算：

,

FIBmin(FIB,1FIB,2)MN

式中：0.150.20.5；

FIB,10.534KI[sin(stem)](DUIKh)CFLMN

；

FIB,21.20CFFMN

凹口参数，；

KI——KfKh

(a)对肥大型船首：

1e0.90.9(1e)

K2CBb/(1e)tan()b；

fUIbstem

对尖瘦型船首，及以上，则可简化为：

(b)(αstem80)eb1

0.9

2；

Kftan(stem)[tan(stem)]

，；

Kh0.01AwpMN/m

CFL——表2.1.2.1中的总纵强度船级因子；

eb——最佳描述水线面的首部形状指数(见图2.4.2.1(1)和图2.4.2.1(2))

=1.0，对简化的楔形船首；

=0.4至0.6，对勺型船首；

=0，对登陆艇船首；

也可通过简单拟合大致确定某一eb值；

首柱角，，在冰区高位水线处，水平轴与首柱切线间量得的角度按图

stem——(°)(

14

2.1.2.2（1），在中线上测得的纵剖面角)；

stem——冰区高位水线角，(°)，在首部高位冰区水线(UIWL)处量得的水线

角，(见图2.4.2.1(1))；

BUI——相应于冰区高位水线(UIWL)吃水时的型宽，m；

e

用于公式b中的首部长度，，见图和图

LB——y(BUI/2)(x/LB)m(2.4.2.1(1)

2.4.2.1(2))；

DUI——排水量，同2.1.2.3，取值不小于10[kt]；

2

Awp——相应于冰区高位水线(UIWL)吃水时的水线面积，m；

CFF——表2.1.2.1中的弯曲失效船级因子；

如适用，吃水所依据的数据应确定在与所计算的装载工况相对应的水线处。

图2.4.2.1(1)首部形状定义

图2.4.2.1(2)BUI=20及LB=16时，首部形状受到的eb作用的描述

2.4.3垂向设计剪力

2.4.3.1沿船体梁的垂向设计剪力FI，按下式计算：

FICfFIBMN

式中：Cf——纵向分布因子，取用如下：

(a)正剪切力

Cf=0.0，在位于LUI的尾端与距尾端0.6LUI处之间；

Cf=1.0，在位于距尾0.9LUI处与LUI的前端之间；

(b)负剪切力

Cf=0.0，在位于LUI的尾端处；

15

Cf=-0.5，在位于0.2LUI与距尾0.6LUI处之间；

Cf=0.0，在位于距尾0.8LUI处与LUI的前端之间；

中间之值应通过线性内插求得。

2.4.3.2对施加的垂向剪切应力τa，应以垂向设计冰剪切力替代垂向设计波浪剪力，并采用与

钢规第2篇第2章第2节2.2.6的相似方法沿船体梁进行计算。

2.4.4垂向设计冰作用弯矩

2.4.4.1沿船体梁的垂向设计冰作用弯矩MI，按下式计算：

0.2·

MI0.1CmLUI[sin(stem)]FIBMNm

式中：LUI——船长，同1.2.1，m；

γstem——见2.4.2.1；

FIB——船首垂向设计冰压力，MN；

Cm——垂向设计冰弯矩的纵向分布因子，取为如下：

Cm=0.0，在位于LUI的尾端；

Cm=1.0，在位于0.5LUI与距尾0.7LUI之间；

Cm=0.3，在位于距尾0.95LUI处；

Cm=0.0，在位于LUI的前端。

中间之值应通过线性内插求得。

2.4.4.2对施加的垂向弯曲应力σa，应以垂向设计冰作用弯矩替代垂向设计波浪弯矩，并采

用与钢规第2篇第2章第2节2.2.5的相似方法沿船体梁进行计算。船舶的静水弯矩应取中

垂状态下许用静水弯矩。

2.4.5