船體結構設計方式的分析與闡述

吳海冬

（上海華潤大東船務工程有限公司，上海 202155）

船體結構設計方式的分析與闡述

吳海冬

（上海華潤大東船務工程有限公司，上海 202155）

船體生產設計和制造屬于一項系統性較強且十分復雜的工程，其中包含大量的作業內容，同時船體生產設計工作量巨大，種類較多，周期較長。安全高效地完成船體設計生產和制造工作特別重要，工作難度較大。本文主要分析并闡述了船體結構設計方式。

船體；結構設計方式；分析

在剛開始設計階段必須要根據現場設備以及施工流程，還有船體制造廠家施工規律去設計船體結構，這樣不僅能夠確保結構自身的強度，同時還能滿足生產方面提出的需求，確保設計能夠符合規范。并且船體結構設計必須要根據具體的使用要求，剛開始設計時要進行詳細調查，構建滿足預算和實用性條件的計劃以及有關的技術要求。

因此，本文將進一步分析和闡述船體結構設計方式。

1 船體結構設計條件

船體結構設計必須要將實用性當作參考，在確保安全性能的基礎上，對其外表進行美化。船只只有在安全航行的情況下才能確保所有利益。船體穩定屬于設計的基本理念，結構設計必須要滿足力學條件。根據具體的航海規律，最大限度思考天氣和水文因素帶來的影響，可以應對出航線路中惡劣的天氣，確保結構承重性，外部形態設計必須要符合航行動力提出的要求，設計船體結構過程中必須要總結多方面的經驗，科學構思和計算，確保設計的合理性。

結構穩定的具體要求實際上就是建造技術水平必須要滿足設計條件，構建過程中必須思考設計參考材料的實際性能。

實用性屬于站在設計角度要參考體系的問題，船體和船艙以及甲板這些設計應該針對具體的裝載條件，設計必須要具有合理性，不僅可以包含預計人員或者是貨物，并且還要確保其安全。

船體設計過程中的重點因素就是預估和使用，從安全性能這一視角看，實用性屬于根本要求。從之后投入使用結算成本視角來說，設計師必須要針對預算改進技術，找到安全和利益的最佳結合點，遵循經濟設計這一原則，在避免材料浪費的情況下，盡可能地使用先進環保安全的材料。

2 船體結構設計主要內容

2.1 前期設計

前期規劃是針對技術準則以及設計條件對于設計任務實施框架性的建立，設計基礎的圖紙預想稿件，依照預計方案以及設計技術對于材料和零件規格以及用度構建預算計劃，同時構成預算總結，進一步設計船體的尺寸和結構方式。

2.2 細節設計

初期的設計屬于框架性的大概預想，針對具體設計必須要針對有關審批建議進行改進，最大限度思考建設制造過程的具體細節，重復確認每個構件的型號和材料質量，構成滿足設計條件，且系統性較強的設計方案，繪圖后結合設計方案闡述上報給相關的審核部門。

2.3 生產設計

是生產條件和材料以及使用過程中值得注意的問題，施工的具體說明，圖配合的設計方案。

3 船體結構設計的具體過程

船體結構在剛開始設計時是分體分段具體設計，擁有多重部件組合形成，一體化的設計因為當前技術水平有限，很難實現。同時過分統一容易導致部分設計產生問題。

分結構設計雖然要思考組合和鏈接這些問題，但是因為設計和建立十分簡單，規模不大的設計和生產以及檢驗實施起來方便。船體分段設計過程中是把結構分界成有密切聯系的幾個部分，針對具體的首尾或者是上下結構拆分開，分組設計建設，盡可能地思考組合之后的提醒，在設計分組拆分的過程中確保統籌工作，注重之后組裝工作的每一個細節。

船體符合性能與構造以及材料重量內部性能有著密切的關系，并且因為受到海上一些不利條件的影響，船體本身質量屬于核心因素。在對其進行設計規劃的時候，船體結構必須深入鏈接和加工，并且質量和結構屬于動態改變的過程，載荷能力預算屬于過程性計算，必須利用系統信息進行整合，達到最后的承重預計，同時還要全面思考航行條件方便的約束。

4 船體結構型式

船體結構基礎模式屬于板以及型材的組合，還可以叫作是板架結構。針對結構處于的地方和功能，手動將其分成幾個干板架。例如，船底和甲板板架等。通過分析船體梁，能夠清楚甲板與船底板架可以說是船體梁的上冀板和下冀板，舷側板架則是其腹板。其功能不一樣，骨架排列模式不同，一般分為橫縱骨架式結構。

大規模的船體結構設計必須要針對具體的承重條件改變有關的架構模式。船體甲板以及底部設計應該使用縱向承重骨架，利用支撐力提升船體的安全性，板材一定要符合基礎的受力條件，并且還要思考惡劣條件下最大承受力，船舷必須要針對具體設計橫向結構，確保平衡受力，良好的載重性能。橫向設計還有一個優點就是占用的空間不大，可以給船體設計提供較大的艙容量。

在縱向結構配置的時候，存在大量縱向構建必須穿過橫向構件，在分段合攏過程中，縱向構件有大量的接口，導致縱骨架式結構配置難度較大，因此部分情況下，就算是甲板和船底也應該使用橫骨架式的結構。

針對干貨船，上面的甲板應該使用橫骨架式機構的詳細情況為：

（1）船只長度不超過 10m 的時候，船只長度在 10m 到 120m，L/D 不超過 11。整個彎矩不大，中刨面模數標準值不大，部分強度要求成為重點的。

（2）上方甲板時常擺放貨物，進而橫向荷載巨大，若使用縱骨架式結構，相對較大的橫梁將會對于艙容造成影響。

如圖1所示為橫骨架式機構圖。

針對船體應該使用骨架式結構的情況為：

（1）船只長度不超過 10m，L/D 不超過 12 的時候，船底外板厚度并不視強度情況確定的，而是以銹蝕和磨損進行掌控。

（2）船只中垂彎矩超出拱彎矩較大的時候。

（3）船底容易擱淺，或者是艙內使用抓斗起貨，同時艙底缺少護板，厚度主要取決于磨損程度。舷側結構型式，主要是橫艙壁之間的距離以及甲板和艙底之間的距離確定的。通常垂向距離不應該使用橫骨架式，這對于結冰區域航行十分重要。部分地區在冬天時常存在漂浮的冰排，船只的舷側結構骨架型式必須充分思考這個因素。

圖1 橫骨架形式圖

5 結語

通過本文對船體結構設計方式的進一步分析和闡述，了解到船體生產設計和制造屬于一項系統性較強且十分復雜的工程，其中包含大量的作業內容，同時船體生產設計工作量巨大，種類較多，周期較長，特別復雜。所以，必須要高度重視船體結構設計工作，不斷研究并改進設計方式，只有這樣才能確保船只安全的航行。

通過本文對船體結構設計條件，船體結構設計主要內容，船體結構設計的具體過程，還有船體結構型式的進一步分析和闡述，能夠給船體結構設計方面提供一定的參考和幫助。

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