船体结构设计方式的分析与阐述

GXF360 2017-05-29

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船体结构设计方式的分析与阐述

吴海冬

（上海华润大东船务工程有限公司，上海 202155）

摘要：船体生产设计和制造属于一项系统性较强且十分复杂的工程，其中包含大量的作业内容，同时船体生产设计工作量巨大，种类较多，周期较长。安全高效地完成船体设计生产和制造工作特别重要，工作难度较大。本文主要分析并阐述了船体结构设计方式。

关键词：船体；结构设计方式；分析

在刚开始设计阶段必须要根据现场设备以及施工流程，还有船体制造厂家施工规律去设计船体结构，这样不仅能够确保结构自身的强度，同时还能满足生产方面提出的需求，确保设计能够符合规范。并且船体结构设计必须要根据具体的使用要求，刚开始设计时要进行详细调查，构建满足预算和实用性条件的计划以及有关的技术要求。

因此，本文将进一步分析和阐述船体结构设计方式。

1 船体结构设计条件

船体结构设计必须要将实用性当作参考，在确保安全性能的基础上，对其外表进行美化。船只只有在安全航行的情况下才能确保所有利益。船体稳定属于设计的基本理念，结构设计必须要满足力学条件。根据具体的航海规律，最大限度思考天气和水文因素带来的影响，可以应对出航线路中恶劣的天气，确保结构承重性，外部形态设计必须要符合航行动力提出的要求，设计船体结构过程中必须要总结多方面的经验，科学构思和计算，确保设计的合理性。

结构稳定的具体要求实际上就是建造技术水平必须要满足设计条件，构建过程中必须思考设计参考材料的实际性能。

实用性属于站在设计角度要参考体系的问题，船体和船舱以及甲板这些设计应该针对具体的装载条件，设计必须要具有合理性，不仅可以包含预计人员或者是货物，并且还要确保其安全。

船体设计过程中的重点因素就是预估和使用，从安全性能这一视角看，实用性属于根本要求。从之后投入使用结算成本视角来说，设计师必须要针对预算改进技术，找到安全和利益的最佳结合点，遵循经济设计这一原则，在避免材料浪费的情况下，尽可能地使用先进环保安全的材料。

2 船体结构设计主要内容

2.1 前期设计

前期规划是针对技术准则以及设计条件对于设计任务实施框架性的建立，设计基础的图纸预想稿件，依照预计方案以及设计技术对于材料和零件规格以及用度构建预算计划，同时构成预算总结，进一步设计船体的尺寸和结构方式。

2.2 细节设计

初期的设计属于框架性的大概预想，针对具体设计必须要针对有关审批建议进行改进，最大限度思考建设制造过程的具体细节，重复确认每个构件的型号和材料质量，构成满足设计条件，且系统性较强的设计方案，绘图后结合设计方案阐述上报给相关的审核部门。

2.3 生产设计

是生产条件和材料以及使用过程中值得注意的问题，施工的具体说明，图配合的设计方案。

3 船体结构设计的具体过程

船体结构在刚开始设计时是分体分段具体设计，拥有多重部件组合形成，一体化的设计因为当前技术水平有限，很难实现。同时过分统一容易导致部分设计产生问题。

分结构设计虽然要思考组合和链接这些问题，但是因为设计和建立十分简单，规模不大的设计和生产以及检验实施起来方便。船体分段设计过程中是把结构分界成有密切联系的几个部分，针对具体的首尾或者是上下结构拆分开，分组设计建设，尽可能地思考组合之后的提醒，在设计分组拆分的过程中确保统筹工作，注重之后组装工作的每一个细节。

船体符合性能与构造以及材料重量内部性能有着密切的关系，并且因为受到海上一些不利条件的影响，船体本身质量属于核心因素。在对其进行设计规划的时候，船体结构必须深入链接和加工，并且质量和结构属于动态改变的过程，载荷能力预算属于过程性计算，必须利用系统信息进行整合，达到最后的承重预计，同时还要全面思考航行条件方便的约束。

4 船体结构型式

船体结构基础模式属于板以及型材的组合，还可以叫作是板架结构。针对结构处于的地方和功能，手动将其分成几个干板架。例如，船底和甲板板架等。通过分析船体梁，能够清楚甲板与船底板架可以说是船体梁的上冀板和下冀板，舷侧板架则是其腹板。其功能不一样，骨架排列模式不同，一般分为横纵骨架式结构。

大规模的船体结构设计必须要针对具体的承重条件改变有关的架构模式。船体甲板以及底部设计应该使用纵向承重骨架，利用支撑力提升船体的安全性，板材一定要符合基础的受力条件，并且还要思考恶劣条件下最大承受力，船舷必须要针对具体设计横向结构，确保平衡受力，良好的载重性能。横向设计还有一个优点就是占用的空间不大，可以给船体设计提供较大的舱容量。

在纵向结构配置的时候，存在大量纵向构建必须穿过横向构件，在分段合拢过程中，纵向构件有大量的接口，导致纵骨架式结构配置难度较大，因此部分情况下，就算是甲板和船底也应该使用横骨架式的结构。

针对干货船，上面的甲板应该使用横骨架式机构的详细情况为：

（1）船只长度不超过 10m 的时候，船只长度在 10m 到 120m，L/D 不超过 11。整个弯矩不大，中刨面模数标准值不大，部分强度要求成为重点的。

（2）上方甲板时常摆放货物，进而横向荷载巨大，若使用纵骨架式结构，相对较大的横梁将会对于舱容造成影响。

如图1所示为横骨架式机构图。

针对船体应该使用骨架式结构的情况为：

（1）船只长度不超过 10m，L/D 不超过 12 的时候，船底外板厚度并不视强度情况确定的，而是以锈蚀和磨损进行掌控。

（2）船只中垂弯矩超出拱弯矩较大的时候。

（3）船底容易搁浅，或者是舱内使用抓斗起货，同时舱底缺少护板，厚度主要取决于磨损程度。舷侧结构型式，主要是横舱壁之间的距离以及甲板和舱底之间的距离确定的。通常垂向距离不应该使用横骨架式，这对于结冰区域航行十分重要。部分地区在冬天时常存在漂浮的冰排，船只的舷侧结构骨架型式必须充分思考这个因素。