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探究船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設計理念構(gòu)建

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在造船行業(yè)中，船體的結(jié)構(gòu)設計以及生產(chǎn)都是十分重要的部分，同時也是我國近年來加大自主研發(fā)力度的重要項目之一，為了更好地服務于市場，因此船體結(jié)構(gòu)的設計需要堅持以現(xiàn)場作為中心的理念，從而達到提高設計水平、降低船體建造成本的雙重目的，文章主要對船體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)以及設計理念提出了建議。

船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設計理念構(gòu)建

船體結(jié)構(gòu)設計屬于一項系統(tǒng)而又復雜的工程，它主要可以劃分為三個不同的階段，第一個階段是初步設計，第二個階段是詳細設計，而第三個階段則是生產(chǎn)設計，每一個階段都具有各自的特點以及要求，同時它們之間又是相互聯(lián)系的，因此，在船體結(jié)構(gòu)的設計中，需要對設計理念加以理解以及運用，才能更好地設計出更好、更科學的船體結(jié)構(gòu)。

1.分析船體結(jié)構(gòu)設計的理念

對船體結(jié)構(gòu)的設計理念進行分析，可以將其結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容進行展開分析，首先是從船體建造的工作總量來看，船體結(jié)構(gòu)就占據(jù)著總工程量的二分之一，在一般情況下，它是多工種參與的綜合性工作，因此，在船體的設計中，與其他專業(yè)之間的關(guān)系也十分密切，在建造之前要做好充分準備，一方面是把船體結(jié)構(gòu)中各種施工具體的條件進行確認，然后再結(jié)合工廠的實際情況而制定出合適的建造方案以及施工要點，同時繪制出船體建造圖紙；另一方面是與管理人員進行協(xié)商協(xié)調(diào)，針對管理造船的具體過程加以管理，其中的內(nèi)容主要分為四個不同點，即圖紙設計、輔助設計、準備工作階段、以及管理施工工作，下面一一分析。

圖1　

1.1圖紙設計

在當前的船體結(jié)構(gòu)圖紙設計中，主要采用的施工圖是通過滬東SPD系統(tǒng)處理，主要有三大模塊，分別是套料圖、結(jié)構(gòu)圖以及加工圖。

（1）套料圖。在套料圖中，需要和結(jié)構(gòu)圖中的組立流向、零件編號、加工流向、尺寸標注以及坡口信息相對應，這能夠為船體的結(jié)構(gòu)施工提供科學指導。

（2）結(jié)構(gòu)圖。主要涵蓋了平面圖、橫截面圖、展開圖、節(jié)點詳解圖以及局部剖面的圖，對它們每個部分都進行良好的組織以及連接之后，再結(jié)合其他專業(yè)知識而提出加強結(jié)構(gòu)的具體方案，同時還需要注意船體結(jié)構(gòu)中的各個切角、流水孔、止漏孔、透氣孔以及通焊孔的反映，一定要保持它們之間是一一對應的，切勿錯開；而對于船體焊接的規(guī)格、方法、厚度以及邊緣坡口的形式都要切實地標注清楚，尤其需要注意永久性的吊環(huán)，在施工的準備中也需要清晰的標注出來。

（3）加工圖。在船體設計中的加工圖包括了型材以及板材的加工圖。

1.2輔助設計

在輔助設計中，需要體現(xiàn)出船體生產(chǎn)設計重要的特點，這主要是由于造船工藝的復雜性，離不開許多具有輔助性的專業(yè)進行協(xié)助，如果在合理的輔助設計中，將會為船體工作的施工節(jié)約時間、材料，同時還可以提升效率。

（1）腳手架的安裝。對于船體建造中，需要使用到腳手架的地方較多，而腳手架安裝工作又是一項復雜的工作，因此，需要在生產(chǎn)設計中，結(jié)合船體的實際情況以及設計中的優(yōu)點，而進行腳手架的安裝工作，使得腳手架能夠在作業(yè)中置于船體結(jié)構(gòu)的最佳位置。

（2）強化永久性吊環(huán)設計。在船體結(jié)構(gòu)設計中，永久性吊環(huán)設計的主要原則是處于仰視和狹窄的位置，例如在甲板下表面和雙層底中，裝上吊環(huán)之后，不易拆卸，除此之外，從美觀的角度考慮，吊環(huán)位置應該安裝在不太顯眼的位置或者是一個帶有密閉性質(zhì)的位置上，例如在絕緣層或者是結(jié)構(gòu)比較密集的地方，從實用性角度考慮，要把船體的吊環(huán)結(jié)構(gòu)盡量成一個光滑的表面，這對保留十分有用，另外，在船體的綜合結(jié)構(gòu)方面，應該盡量避免和其他系統(tǒng)之間發(fā)生碰撞，而船體結(jié)合方面則需要充分考慮到貨物卸載的問題，由此在船體的吊環(huán)設計中需要實施分段處理，或者采用一個局部性的加強材料，這樣便于施工之后的拆除，如果需要避免二次重復作業(yè)的發(fā)生，則可以考慮加強永久性的作用。

1.3準備工作階段

在這個階段中，需要實施一個分段準備，將整個船體結(jié)構(gòu)劃分為幾大部分進行準備，然后結(jié)合各段實際情況而進行施工管理，例如從工廠出發(fā)，主要有起重能力、加工條件、運輸條件以及預裝要求等各個階段，除此之外，還需要進一步對吊環(huán)程序進行設計，從而使得全部船體結(jié)構(gòu)能夠在分段中找到一個良好的接頭或者是接縫位置，而在分段建造中，需要進一步地確定各個工作要領(lǐng)，主要包括了部件組立、胎架設置、總組以及分段的要求，此外在船臺的建造中，需要確定的是分段以及船臺各自的吊裝順序，在設計要領(lǐng)方面還需要進一步對船體的總段設計實施吊裝，使得船體能夠更好地銜接。

1.4管理施工工作

在管理方面主要包括了圖表管理，其中所涉及的項目主要有工藝項目、報表項目、密性試驗、分段重心表以及拍片數(shù)量等，因此在船體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)以及設計中，需要對這些方面的內(nèi)容進行考慮，主要是因為施工設計和工藝之間具有十分密切的關(guān)系，同時二者又是直接的交叉于船體的結(jié)構(gòu)中，因此對施工管理工作而言，工藝和圖紙之間的關(guān)系十分重要，在相輔相成中為船體的結(jié)構(gòu)設計提供了一個良好的施工工藝，從而使得船體結(jié)構(gòu)能夠更好解決其中的技術(shù)問題。

2.分析船體結(jié)構(gòu)設計中的主要要求

船體結(jié)構(gòu)的設計中，主要是考慮了使用性能這一主要的參考，因此，這就要求在充分保證船體結(jié)構(gòu)的安全性能之下，進一步地美化船體的外觀，在船體設計中，安全是一個主要的問題，只有保證了船只安全的航行，才能將船體所承載的利益充分的保證，同時還能夠更好的保證船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固的理念，所以在船體結(jié)構(gòu)的建構(gòu)中，一方面要充分的保障各個方面都能夠符合力學的原理，另一方面還需要充分參考實際情況，例如航海條件、天氣以及水文條件等因素影響，從而使得設計出的船體既能夠應對出航中各種極端天氣，又能夠在結(jié)構(gòu)中充分保證承重性，在這一條件下，使得船體的外形設計能夠更好地配合航行中各種動力要求，此外，還需要考慮實用性的問題，這是從設計的角度出發(fā)，將各種設計參數(shù)充分納入?yún)⒖嫉捏w系中，例如船體、甲板以及船艙等，在設計中需要根據(jù)船體的實際裝載而選擇一個合理的設計方案，保證其既能良好地容納預計貨物或者是的人員，同時又能夠使得船體提供一個安全舒適的環(huán)境。

3.分析船體結(jié)構(gòu)設計中基本內(nèi)容

在設計船體結(jié)構(gòu)方面，基本的工作內(nèi)容包括：初步確定結(jié)構(gòu)、按照預算而為設計提供要求、選擇材料型號與報告以及上報船體的合成技術(shù)等，在這些方面的設計中，需要考慮的基本理念主要集中在實用性以及經(jīng)濟性，例如船體結(jié)構(gòu)中板材是否具有良好的承重性，同時還需要考慮其他的重量以及限制條件，因此在選擇方面需要充分地考慮一些比較輕便、節(jié)約、新型合成的板材，其中的基本步驟可以按照總體規(guī)劃的過程進行，分為初步設計、詳細設計以及生產(chǎn)設計，下面進行分別論述。

3.1初步設計

在船體的初步設計中，需要對其中的規(guī)劃方案加以具體化，其中主要包括了對技術(shù)標準的分析以及設計框架的構(gòu)建，在建立的初期主要是運用基本圖紙把預想凸顯出來，從而形成一個草稿圖，然后根據(jù)預案以及設計技術(shù)進行選擇其中的材料、部件型號以及建立預算，最后形成一個預算報告。

3.2詳細設計

在船體設計的前期，主要考慮的是對設計框架大體預想，其中需要將細節(jié)設計進行處理，從而使得船體的結(jié)構(gòu)設計中能夠符號依照相關(guān)，最終獲得審批意見，而在這個過程中需要充分考慮船體建造中的細節(jié)［，然后再次明確材料的型號，從而形成一個符合設計系統(tǒng)的方案。

3.3生產(chǎn)設計

這主要是對船體設計中將方案付諸實踐的過程，即就是生產(chǎn)要求，以及在施工中所需要使用的材料和注意事項，從而使得材料能夠在施工詳細解釋中符合設計的圖紙以及施工方案。

表1　

4.船體結(jié)構(gòu)設計具體實施過程

船體結(jié)構(gòu)一般情況下是在設計初期就進行分體、分段加以細致構(gòu)建，其中還有一部分是多重部件之間的組合，因此，在船體結(jié)構(gòu)的設計中，需要實現(xiàn)一體化的目標是目前設計水平難以達到的，并且在一體化中還是會在局部出現(xiàn)問題，所以需要對船體結(jié)構(gòu)進行分段處理，在分段中，需要充分地考慮其中各個要素之間的組合以及連接的問題，這對于船體中小規(guī)模的設計以及生產(chǎn)是較為容易實現(xiàn)，而對于船體結(jié)合中的分段設計，則需要實施一個有機體分段，在首尾、上下結(jié)構(gòu)方面進行有效拆分以及組建，同時還需要將一體性的技術(shù)加以優(yōu)化，從而更好地統(tǒng)籌船體的總體結(jié)構(gòu)；再者就是充分考慮船體中關(guān)于負荷性能和船體之間的構(gòu)造、重量以及材料內(nèi)部的性能關(guān)系，同時，在結(jié)構(gòu)方面還需要對出航條件進行有效考慮，以免發(fā)生海上負面的影響，其中船體的自身質(zhì)量屬于一個十分關(guān)鍵性的因素，因此，在設計與規(guī)劃中，需要進一步對船體結(jié)構(gòu)加強銜接與加工，使得船體質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)也方面保持一個動態(tài)化的過程，這有利于船體結(jié)構(gòu)對載荷能力加以測算，同時還充分地考慮航限制性的條件。

5.對船體結(jié)構(gòu)的分析

船體結(jié)構(gòu)中一個基本結(jié)構(gòu)的分析，主要是針對其中的板以及型材加以組合的分析，這又被稱為板架結(jié)構(gòu)，而根據(jù)船體結(jié)構(gòu)的位置以及做用，可以進行人為分成一個若干的板架，例如船底的板架、甲板的板架以及舷側(cè)板架等，經(jīng)過船體梁的分析得到，甲板與船底板架之間就相當于船體梁中的上、下冀板，而其中的舷側(cè)板架則相當于船體梁中的腹板，它們具有不同的作用，而在骨架排列中，其方式也具有不同，通常情況下，可以將其分成兩個部分，一部分是縱骨架式，另一部分是橫骨架結(jié)構(gòu)，在大型船舶的設計中，需要根據(jù)船體的實際結(jié)構(gòu)中所承重的要求而調(diào)整相關(guān)船體的架構(gòu)方式，在甲板以及底部設計中，主要采用的縱向架式，它能夠更好的承重骨架，其所具有的支撐力也能夠更好地增加船體中安全的性能，而板材的要求也滿足船體基本受力的要求，同時，在極端情況下，需要進一步的考慮其中承重的上限以及船舷的問題，因此在這個過程中，需要根據(jù)實際的設計進行橫向結(jié)構(gòu)方式的采用，從而保證其受力的均勻以及載重性，在橫向設計中，還可以體現(xiàn)出優(yōu)點，即占用的空間較小，從而能夠使得船體結(jié)構(gòu)中獲得更大艙容，而對于其中的工程船，在上甲板中比較宜于使用的是橫骨架式的結(jié)構(gòu)，其中需要主要的情況如下表1所示。

因此對于船體結(jié)構(gòu)的設計而言，在船底的結(jié)構(gòu)中，比較易于擱淺的部分或者是其中的艙內(nèi)，需要承擔大量的貨物時，這時就要考慮到艙底中的護板，可以通過增加船底板的厚度加以保護，而對于其中舷側(cè)的結(jié)構(gòu)型式，主要是由橫艙壁的間距以及甲板之間的距離而定的，當其中的距離較小時，則需要考慮應用橫骨架式，其中比較重要的是對于冰區(qū)的航行就顯得十分重要。

6.結(jié)束語

綜上所述，船體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)設計需要緊緊圍繞一個科學合理的理念，本文中所論述的各種不同情況，堅持做到根據(jù)船體設計、管理以及工藝的現(xiàn)場而展開，從而為船體的設計提供了一個良好的指導，進而實現(xiàn)了船體設計質(zhì)量以及管理工作有效結(jié)合的目的，為船體結(jié)構(gòu)在建造中降低成本、提高效率和質(zhì)量。

［1］陳啟濤，金鉅峰，王聿.基于并行協(xié)同設計理念的船舶設計流程優(yōu)化［J］.船舶標準化與質(zhì)量，2014，08（20）：21-27+16.

［2］李磊，戴凱云，任帥，王鵬宇，季陽洋.面向精度控制的船體焊接工藝規(guī)劃技術(shù)研究［J］.制造業(yè)自動化，2015，10（25）：153-156.

［3］楊王峰，鄭子龍，楊斌，王直歡，施柳玲.現(xiàn)代船舶舾裝設計與制造效率提高方法研究［J］.中國水運（下半月），2014，03（15）：4-6.

［4］郭日修.從И.Г.布勃諾夫生平活動尋跡“船舶結(jié)構(gòu)力學”的創(chuàng)建［J］.力學與實踐，2014，02（13）：108-111.

［5］孫少文，劉愛玲，戴亮，楊斌.基于MBD技術(shù)的船舶產(chǎn)品的設計與制造［J］.起重運輸機械，2014，07（20）：34-39.

［6］王岳，鞠理楊，蔣志勇，劉建峰.基于并行協(xié)同理論的船舶設計過程研究［J］.船舶工程，2013，10（15）：96-99.

［7］丁春雷.船舶涂裝設計和現(xiàn)場管理的現(xiàn)狀分析和改進研究［J］.造船技術(shù)，2016，02（28）：80-86.