玻璃的使用及其规定外文翻译资料

玻璃的使用及其规定

F. verbaas，荷兰国家级ISO TC8/ SC12 / WG2研究专家

摘要

本文着重研究ISO(国际标准化组织)11336的第一部分（游艇玻璃化要求的一个合理化阶段）。它解释了标准如何适应规章制度。它也对未来的发展途径进行了简要的研究——玻璃如何作为结构性材料来考虑。

简介

现今游艇的建造跟随房屋建造的趋势。舱顶和舱壁过去建成为具有满足光线和视角要求的窗口的、带有较小开口的开放固体结构。如今我们看到的截然相反：提倡全部使用玻璃面板，覆盖或遮挡不要求光线及视野的内部。从内部来看，空调房车游艇主人想要通畅的环境视野。从外部来看，着色玻璃光滑闪亮的外观大大增强了游艇的吸引力。

游艇和建筑之间有一个根本区别:即使没有安装基础玻璃，建筑也可以安全伫立,而游艇的安全取决于玻璃控水和防风雨的的完整性。如果玻璃失效,船舶会进水，甚至有可能沉没和倾覆。同时,在紧急情况下,船上的事物不能撤离到一个花园或一个街道上。在海上,冒险转移到一个木筏漂流在颠簸的海上可能是最好的方式,可以准备几小时甚至几天。相比你访至的任何陆地出现危险的可能性而言，大海有时可能变成一个更加充满敌意的环境。

1.规定结构

阻止水进入船舱的一系列手段是所谓“任务条件”的一部分，是一艘船舶确定载重线之前必须要满足的条件。1966年修订的关于载重线的国际公约排除了“船舶是为了运动和娱乐而不是为了从事贸易活动而建造”的特点，因此游艇也就从它所在的领域被排除。然而，当一艘游艇提供出租的时候，它就被视为具有商业用途，因此就需要有一个载重线。甚至当一艘游艇为了私用而建造时，提供游艇的预估性能对其售卖价值有积极的影响。所以当今大多数游艇的建造需要满它们的所在州设置的载重线规定。ICLL（国际载重线公约）上的要求是根据商业船只来的,不容易适用于游艇。这就是为什么那些想在注册处保留或吸引游艇的船旗国已经发展为ICLL第八条所允许的同类国家。《MCA大型商业游艇准则》（首次出版于1997年，现在已经更新到第三个版本(LY3)）被大多数船旗国普遍用于游艇上。其他船旗国运行自己的准则,这些情况非常类似于英国最开始设定的实际情况标准。

1. 中的大型游艇准则给出了防风雨的完整性要求,且章节5.4和5.5给出了舷窗和窗口的调节要求。准则中并没有给出具体的标准，但要求舷窗和窗口应符合“适当的国家或国际标准。”大型游艇准则保持与ICLL一致，但在这个英国的窗口准则中，英国国家标准BS MA 25也特别被提到。同时也存在描述相同窗口的国际标准线。

2.商船玻璃的现行标准

BS MA 25和ISO规定的玻璃水准对商船而言是完全规范的。显然，他们的开发目的是简化生产和维护船只的过程。窗口和舷窗所有的要素都是完全指定的,所以他们将在很大程度上是可变的，并且易于修整。

这些标准从1970年发展以来，只经历过较小的更新。显然它们服务于海洋产业。那些被训练得非常熟悉建筑钢材和塑料材料的海洋工程师们很乐意能够不使用、不考虑玻璃这种他们并不熟悉完全熟悉的易碎材料。玻璃在过去并不被信任，它很可能会是一种有危害的东西，出于对日光的需要且船上的洞口必须被关闭，它才被接受。因此，玻璃被认为是一个所有方面都脆弱的神秘盒子，最好不去动它。以前只要窗口（在当今标准下）是小型的，这种看法就一直存在着。

除了满足载重线公约的标准之外，也需要满足大型游艇规则的要求，在这之外，还需要一些额外的措施（提供舷窗盖或防风盖），减少玻璃破裂的概率或减轻此类事故的影响。

载重线的船旗国检查（包括玻璃的检查），一般委托给船级社里的参与建造船舶的测量员。这些验船师需要按照船旗国给的指示来工作。

然而，超级游艇的制造商和船东都不满意按照这种标准生产的窗口和舷窗。不仅是因为限制的固定大小，甚至是因为它的矩形形状。标准给出的方法通过计算来确定玻璃不同尺寸槽的厚度，但也存在其他反对的观点：

——对于舷窗而言，直径大概要450毫米，这对于客舱而言却太小。在一些法规中甚至被理解成一个舷窗的净开口尺寸应不超过0.16平方米的标准。这对机组人员而言是可以接受的，因为客舱的开口会比一般的船体要更大一些。

——热钢化安全玻璃是唯一符合标准规定的玻璃材料，但它没有良好的光学质量。热硬化过程是在玻璃转化温度范围外进行的一个过程，所以在某种程度上，玻璃“软化”和表面的形状是扭曲会造成劣质的光学质量。化学强化玻璃作为一个可替代的材料，虽然没有这些缺陷，但它却不在海洋标准里。

——标准中没有考虑玻璃的层压。“拇指规则”基于各层相等的偏差普遍应用，但这一规则与层间剪应力的传递无关。使用厚玻璃不是一个解决方案。板材的光学质量随厚度的减小而降低，玻璃的力学性能（特性断裂强度）随玻璃厚度显著降低。现有标准不将此纳入考虑。

——该标准针对性地应用在金属框架中的玻璃框被框定的设备。今天大多数的甲板室的窗口是直接键合的结构。

——按照海事法规上对于窗口的规定，防风盖应当在外部舱壁有固定点。它们被认为不美观且船上的存贮是一个问题。后面一个问题可以优先忽略，因为船上的空间可以随时调整。然而，显然大窗口上可靠的防风盖的会非常重且难以处理。同时，驾驶室窗口的处理方式还不确定。显然飞桥上的视野必须保持。

——游艇不是为了运送货物而建造的。船体的体积是指用于生活、娱乐、机房、存储玩物的空间。因此，主甲板距水面高度远大于同一规格的货船。该方法应用于标准，以此使“干舷甲板以上”条款表示的水线以上高度解释得通。在一定条件下，多余的干舷可以被当做一个所谓的“虚拟干舷甲板”，这又是一个增加干舷定义复杂性的概念。然后是甲板高度的问题。主甲板上的空间是为最好的客人准备的，且甲板高度远远超过了国际载重公约规定的1.80米一“层”。

——现有的标准对严重偏向于大型船舶。标准中的许多规定都与SOLAS（国际海上人身安全公约）的规定相关。然而，SOLAS仅适用于超过12名乘客或总吨位超过3000吨的船舶。游艇绝大多数是携带不超过12名乘客的的船舶，它的规格通常低于吨位的极限尺寸。标准对于游艇的适用性被质疑。较小尺寸范围内的游艇的建造者和设计者较小范围的游艇上工作的建造商和设计师们感到格外不高兴，因为他们认为这些要求比在ISO 12216繁重得多；一个用于长达24米的游艇的窗口和舱口的标准。

不顾及反对意见，游艇一直在兴建。这就意味着在此状况下，豪华游艇行业中来自全世界各式各样的船东，建设者，设计师和测量机构，发现和使用了许多争论、案例等方法来迎接这些挑战，具体情况具体分析地做出决定。大型游艇准则条款5.5.2开启了认证那些不符合相关标准的压力测试窗口质量的可能性。这个条款有助于寻找解决办法。游艇建造最常用的玻璃材质——层压化学钢化玻璃，没有被任何海洋标准所收录。压力测试成为了展示玻璃的充分强度的方法。虽然压力测试是令人信服的（所施加的测试压力为4至2.5倍的设计压力），但这种方法有很大的缺点：

——测试是昂贵的。每一次测试都需要摧毁一个测试窗口。这导致测试系列仅限于3个样本。

——结果难以重复。两个或更多相同的样品的压力极限的变动并不少见。

——严格地说，一个测试的结果仅在该测试的规格，形状和层压板下有效。一艘游艇的全部窗口玻璃将需要大量的测试。

——压力测试的准则是极具开放性的，没有标准给出测试参数。测试样品数量、压力上升时间、保持周期、以及更多影响结果的参数并没有给出，这更使测试结果难以解释。

从压力测试结果中所学到的好东西是，难以破坏试验板的水压确实难以导致泄露。这与装在金属框架内的单片热钢化安全玻璃有着明显差异，这是假定在BS MA 25和其他相同准则里的。当然，玻璃窗格的耐压性会在破损后降低，但是剩余的完整性给船员急救争取了时间，这对游艇而言是非常重要的。因为剩余的完整性控制了水对船身内部造成的损坏。

3.游艇玻璃专用标准的发展

为了尝试改善这种情况，一组游艇制造商，玻璃制造商，船旗国当局和船级社专家联手成立了一个国家标准化组织名义下的专家组去优化ISO 11336（游艇玻璃标准）。这个标准的第一章节，一定程度上取代BS MA 25的处理预制单元法现在已经完成。第二部分和第三部分，分别阐述了整体上光和质量控制/检验工作。

3.1新标准的特点：2012 ISO 11336-1

第一部分的应用限于“独立玻璃开口”。标准条款3.2中描述了一个“独立玻璃开口”如下：“行为窗格上的开口玻璃可以被认为是独立于相邻结构，例如框架的应用‟。

换句话说：第一部分包括在框架内安装的玻璃孔。这意味着在玻璃和容器结构之间的界面是通过传统的金属或纤维增强塑料（玻璃钢）连接的。

让我们来看看新标准最重要的方面。

3.1.a)没有区分“舷窗”和“窗口”

该标准认为舷窗和窗口之间没有差异。玻璃孔是起替代作用的。这是为了适应现代游艇上各种形状的玻璃开口。一个玻璃开口的标准完全取决于位置是否高于或低于干舷甲板。所以说，游艇上的“干舷甲板”是概念模糊的，尤其是在甲板的阶梯或有游泳平台的地方。最后，这个项目一直以来都是参考国际载重线公约。

3.1.b)小型游艇的设计压力

标准给出的压力设计标准，与船体的尺寸密切相关。这个压力标准的目标是建立

一个介于小型工艺标准ISO 12216中24米长度船舶现有标准中80米长度船舶的平滑过渡。对于常规机动游艇长度的80米（体积应该为3000 GT），是标准的上限。对于一个给定容积的船舶，设计压力是一个沿着船舶水线以上高度的位置功能。内部甲板关于舱壁海水压力的影响将会消除。

3.1.c)玻璃材质的选择自由

标准将玻璃材料作为结构材料。热性或化学性加强后的玻璃，将是最常见的选择，但标准支持任何其他透明材料（聚碳酸酯，丙烯酸）单独或组合玻璃。该标准给出了一个简单的方法来估计考虑层间的夹层玻璃的机械性能。对于由不同材料制成的符合材料层压板也有一个方法，但其中层间的剪力传递被忽略了。标准明确地允许使用来源于四点弯曲试验（玻璃）或三点弯曲试验（其他材料）中的弯曲性能。

3.1.d)材料鉴定程序

标准提供了玻璃横截面的质检过程。在质检过程中使用四点弯曲试验也是根据ISO 1288-3的方法。其结果用来确定特有的断裂强度和玻璃抗弯刚度。四点弯曲试验适用于单片玻璃和夹层玻璃。

3.1.e)定义压力测试程序

该标准提供了标准的玻璃开口压力测试。当玻璃横截面是合格的，一个单一的压力测试可用于显示框架系统的充分性。如果玻璃横截面不合格，压力测试可以被用来显示设备的能力，但不少于3个样品进行测试，都应该没有失败地通过测试。

标准提供了三种可供选择的压力测试方法：第一种方法（方法A）将样品加载到设计压力，然后保持一个300秒的周期，然后三个周期内增加测试压力，之后随意直至失败。第二种方法（方法B）在300秒的时间内将压力循环设计为负载然后再增加直至破损。当需要显示更高的设计压力符合，压力循环和保持期可重复增加直至样品损坏。标准将这种方法称为方法C。

压力循环和保持期使这种压力测试比传统压力测试更耗费时间，在该压力测试中，该室内的压力会提高直到样品发生故障为止。这种测试方法的经验表明，在测试周期中的这些参数使压力测试结果更一致。

3.1.f)粘结安装

标准简要地涉及到窗口与其框架的结合，但没有深入到键合窗口的细节。这方面内容被推迟到第二部分。

3.1.g)防风百叶窗和舷窗盖标准

标准给防风百叶窗和舷窗盖提出了相关要求。它们的制造材料通常可以被船舶建造所接受。标准给出了横条标准防风盖和钢、铝和复合材料的标准。在标志要求允许的地方，大多数游艇建造商更喜欢使用玻璃窗来代替风暴盖。例如，大型游艇准则2和3要求增加等效单片厚度的玻璃30%。这与设计压力的增加按照1.30² = 1.69的比例保持一致。

3.1.h) 实例和背景信息

用三个规范性附录ISO 11336-1给出的方法去计算不同形状的窗口的等效不支持的矩形区域、扰度的计算、和在防风盖标准上的有效板宽。

此外给出了五个附件信息：

——玻璃横条方程的背景信息。

——一系列测试结果统计分析的实例。

——夹层玻璃等效厚度计算实例。

——建议压力设计和防风盖应用的背景。

工作组已经完成了第一步，并开发了一个标准面向LY2型游艇的标准，可以代替BS MA 25及其同等的准则，并提供一些没有明确定义的领域的标准。在本文写作的时刻，这个标准已经被大多数国家当局应用于重达3000亿吨的、超过12名乘客的内河游艇。

3.2 接下来的步骤

窗口的焊接被推迟到第二部分。工作组不得不为了满足时间进度完成ISO规定做出这样的选择。现在正在开发中的ISO 11336第二部分，很可能适用于第一部分的设计压力和材料质量标准。将有更多的部分详细阐述焊接、处理支撑船体的挠度、海洋载荷和热载荷作用下的甲板室结构。也可能会有是用一种改进的方法来计算所需的玻璃厚度（用一个非线性的方法来计算的应力和挠度）。对于较大的窗口，这部分的目的是，非线性效应成为占主导地位、失效载荷下的应力、第一部分中的评估方法已经不再适用。

第三部分，质量控制和检查，将采取任何可能的质量保证程序和已知的标准玻璃工艺。它将描述所需的文件和描述调查程序。这不仅仅是文书工作。现代的叠层和特殊处理的玻璃预划线预设为一种特殊的产品

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