論船體結構設計方式

趙博

摘 要：為保障船舶安全穩定航行，在船舶主體結構設計時需要滿足應力、變形、動力特性、穩定性、使用性和可靠性等相關要求，同時也要結合實際工程特點，建立有效的結構優化方案，從而滿足船舶安全、穩定及經濟運行的需求。文章探討了船舶結構設計的相關問題及對策基于此，本文就船體結構設計方式進行分析，希望可以為船體的優化設計提供借鑒。

關鍵詞：船體結構；結構設計

1 船體結構設計中應處理的問題

船體的結構強度是以一定質量與型式的建造材料為基礎。它保證船體的結構具有足夠的強度、剛度及穩定性，是設計者應首先考慮的問題。否則就有可能出現船體結構的變形、破壞，影響其使用壽命，甚至發生危及船舶及人命、財產安全的事故。但是，若構件尺寸過大，強度過剩，又會造成材料浪費、成本加大，造成船舶自重增加。有時甚至對局部強度產生不利影響。可見，這又是矛盾的。長寬比小，穩性要求高，總縱強度要求小。我們在設計時，在滿足船級社要求的前提下，盡量減少縱向構件尺寸，局部作加強。我們考慮到每航次作業時間較長，又是多用途，必須有足夠的艙容積。一般艙室多，艙小，施工工藝難度大，必須充分地考慮結構工藝性要求，最大限度地擴大分段建造范圍。同時考慮減少立體分段，合理布置焊縫，盡量選擇自動焊與二氧化碳氣體保護焊，以減少焊接變形及焊縫總量，改善施工條件，避免在封閉狹小的環境下施工。盡量簡化結構，使船舶結構型式與構件連接方式能兼顧建造施工及船舶的維修和保養。

結構的布置與尺寸應與輪機、電氣等緊密配合。艙室結構要有適當合理的凈高，機艙的結構則要求不應妨礙機器設備的安裝及日后船員操作、維修、使用及便利。

2 船體結構設計方式分析

2.1 船體結構設計條件

在設計船體結構的過程中，應當認真考慮其實用性能，在使船體結構安全性得到保證的前提下使船體外觀變得更加美觀。在船體的設計理念中，穩定性處于基礎地位，船只結構設計應當與相關力學條件符合。運用實際的航海定律，充分考慮水位與天氣因素所造成的影響，使船體結構的承重性能得到充分保障，在設計船體外部形態的過程中，應當滿足航行動力的相關要求。為了保證設計工作的科學性與合理性，應當做好相關經驗的積累與總結工作，運用科學的方式方法進行構思與計算。

關于船體結構穩定性能的要求方面，指的是建造技術水平應當與設計條件相適應，在建造的過程中，應當對設計參考材料的具體功能進行認真考慮。

在設計船體時，預估因素與使用因素占據非常重要的位置。從安全性這一角度出發，船體設計的根本要求就是其實用性。從之后所投入使用結算成本的角度出發，作為設計師應當根據實際的預算情況，開展相關使用技術的改進工作，確保實現安全與利益的最優結合，認真貫徹并落實經濟設計的原則，最大限度地減少材料浪費狀況的發生，在選擇所運用的材料時，應當優先考慮并最大程度地運用環保安全科學的材料。

2.2 船體結構設計主要內容

1）前期設計。在前期規劃工作開展的過程中，主要根據相關的設計準則與有關設計要求條件制定框架性的設計任務。對基本的圖紙預想稿件進行設計，根據有關預計方案與相關設計技術要求，制定材料與零件規格和用度預算計劃，并作出相關的預算總結，深入開展船體尺寸大小與結構方式的設計工作。

2）詳細設計。船體結構設計的初始階段，就是大致的設想階段，具有一定的框架性，根據實際的設計要求與規定，根據相關的審批意見與建議，注重開展相關設計的修改工作，對制造建設進程中的詳盡細節最大程度地予以考量，對所有構造器件的型號與材料質量，注重開展多次的確定工作，確保與有關設計的要求與規定相符合。關于船體結構設計方案方面，應當注重將設計方案的全面性與整體性予以突出，當繪圖工作結束之后，應當與相關設計方案聯系起來，并將相關內容向有關審核部門進行匯報。

3）生產設計。在生產設計船體結構的過程中，應當重視起生產條件、生產材料以及運用過程等問題，關于實際的施工說明圖方面，應當與船體結構設計方案相符合，滿足船體結構設計方案的相關要求與規定。

2.3 船體結構設計的具體過程

在開展分結構設計工作時，應當對組合與鏈接問題予以認真考慮，由于設計與建構工作開展起來十分方便快捷，加之自身規模比較小，設計、生產以及檢驗工作開展起來十分便捷。在對船體結構進行分段設計時，可以將船體結構分成幾個部分，結合各個部分之間所具有的緊密聯系進行設計。拆分工作中應當根據實際的首位，亦或是上下結構來進行，在開展分組設計的過程中，應當最大程度地對組合之后的情況進行考慮，同時還要注重開展相關統籌工作，確保組裝工作的所有細節落實到位。

船體構造與材料重量內部性能影響著船體組合性能，由于海上惡劣條件的影響作用，船體自身質量居于核心地位。在設計規劃船體結構的過程中，應當注重強化船體結構的鏈接與加工工作，在動態改變進程中，將質量與結構包括進來，在過程性計算中，則包含著載荷能力預算，應當運用相關的系統信息開展整合工作，確保最終承重預計的實現，與此同時，對航行條件方面的約束作用，也應當進行整體系統的考慮。

2.4 船體結構型式

船體結構基礎模式也被稱為板架結構，其是板和型材的組合。根據結構所在的位置以及自身功能作用，可以通過手動方式，將其劃分為若干個干板架。在船體梁進行分析過程中可以進一步明確，上冀板與下冀板分別指的是甲板和船底板架，腹板指的是舷側板架。由于作用不同，骨架排列模式也就有所不同，通常情況下，可以分為橫骨架式結構與縱骨架式結構。

當船只規模比較大時，需要應當根據實際的承重情況，對相關的架構模式做出調整。在設計船體甲板與底部的過程中，應當注重運用縱向承重骨架，通過相關支撐力來促進船體安全性能的提高。關于所運用的板材方面，在滿足基本的受力條件與要求的同時，還應當對惡劣環境中承受力最大值進行考慮，在對船舷進行設計的過程中，應當充分考慮實際的橫向結構，使平衡力得到充分保障，確保載重性處于優良狀態之中。在運用橫向設計的過程中，所占用的空間面積比較小，有利于增加船體的艙容量。

3 結語

船體結構設計工作量龐大，其中的很多細節工作都需要做好相應的設計和安排，對其整個結構設計過程予以優化。通過船體結構設計方式的多樣化轉變，促進整個船只生產質量的提升，促進整個船只能夠達到更好的應用標準。

參考文獻

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