吳海冬

（上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的分析與闡述

吳海冬

（上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)和制造屬于一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)且十分復(fù)雜的工程，其中包含大量的作業(yè)內(nèi)容，同時(shí)船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作量巨大，種類較多，周期較長。安全高效地完成船體設(shè)計(jì)生產(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。

船體；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式；分析

在剛開始設(shè)計(jì)階段必須要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備以及施工流程，還有船體制造廠家施工規(guī)律去設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)，這樣不僅能夠確保結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度，同時(shí)還能滿足生產(chǎn)方面提出的需求，確保設(shè)計(jì)能夠符合規(guī)范。并且船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要根據(jù)具體的使用要求，剛開始設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，構(gòu)建滿足預(yù)算和實(shí)用性條件的計(jì)劃以及有關(guān)的技術(shù)要求。

因此，本文將進(jìn)一步分析和闡述船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式。

1 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件

船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要將實(shí)用性當(dāng)作參考，在確保安全性能的基礎(chǔ)上，對(duì)其外表進(jìn)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(wěn)定屬于設(shè)計(jì)的基本理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要滿足力學(xué)條件。根據(jù)具體的航海規(guī)律，最大限度思考天氣和水文因素帶來的影響，可以應(yīng)對(duì)出航線路中惡劣的天氣，確保結(jié)構(gòu)承重性，外部形態(tài)設(shè)計(jì)必須要符合航行動(dòng)力提出的要求，設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)過程中必須要總結(jié)多方面的經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)構(gòu)思和計(jì)算，確保設(shè)計(jì)的合理性。

結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的具體要求實(shí)際上就是建造技術(shù)水平必須要滿足設(shè)計(jì)條件，構(gòu)建過程中必須思考設(shè)計(jì)參考材料的實(shí)際性能。

實(shí)用性屬于站在設(shè)計(jì)角度要參考體系的問題，船體和船艙以及甲板這些設(shè)計(jì)應(yīng)該針對(duì)具體的裝載條件，設(shè)計(jì)必須要具有合理性，不僅可以包含預(yù)計(jì)人員或者是貨物，并且還要確保其安全。

船體設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)因素就是預(yù)估和使用，從安全性能這一視角看，實(shí)用性屬于根本要求。從之后投入使用結(jié)算成本視角來說，設(shè)計(jì)師必須要針對(duì)預(yù)算改進(jìn)技術(shù)，找到安全和利益的最佳結(jié)合點(diǎn)，遵循經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)這一原則，在避免材料浪費(fèi)的情況下，盡可能地使用先進(jìn)環(huán)保安全的材料。

2 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

2.1 前期設(shè)計(jì)

前期規(guī)劃是針對(duì)技術(shù)準(zhǔn)則以及設(shè)計(jì)條件對(duì)于設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施框架性的建立，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的圖紙預(yù)想稿件，依照預(yù)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)于材料和零件規(guī)格以及用度構(gòu)建預(yù)算計(jì)劃，同時(shí)構(gòu)成預(yù)算總結(jié)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)船體的尺寸和結(jié)構(gòu)方式。

2.2 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

初期的設(shè)計(jì)屬于框架性的大概預(yù)想，針對(duì)具體設(shè)計(jì)必須要針對(duì)有關(guān)審批建議進(jìn)行改進(jìn)，最大限度思考建設(shè)制造過程的具體細(xì)節(jié)，重復(fù)確認(rèn)每個(gè)構(gòu)件的型號(hào)和材料質(zhì)量，構(gòu)成滿足設(shè)計(jì)條件，且系統(tǒng)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案，繪圖后結(jié)合設(shè)計(jì)方案闡述上報(bào)給相關(guān)的審核部門。

2.3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)

是生產(chǎn)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(shè)計(jì)方案。

3 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過程

船體結(jié)構(gòu)在剛開始設(shè)計(jì)時(shí)是分體分段具體設(shè)計(jì)，擁有多重部件組合形成，一體化的設(shè)計(jì)因?yàn)楫?dāng)前技術(shù)水平有限，很難實(shí)現(xiàn)。同時(shí)過分統(tǒng)一容易導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)產(chǎn)生問題。

分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然要思考組合和鏈接這些問題，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)和建立十分簡單，規(guī)模不大的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)以及檢驗(yàn)實(shí)施起來方便。船體分段設(shè)計(jì)過程中是把結(jié)構(gòu)分界成有密切聯(lián)系的幾個(gè)部分，針對(duì)具體的首尾或者是上下結(jié)構(gòu)拆分開，分組設(shè)計(jì)建設(shè)，盡可能地思考組合之后的提醒，在設(shè)計(jì)分組拆分的過程中確保統(tǒng)籌工作，注重之后組裝工作的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

船體符合性能與構(gòu)造以及材料重量內(nèi)部性能有著密切的關(guān)系，并且因?yàn)槭艿胶Ｉ弦恍┎焕麠l件的影響，船體本身質(zhì)量屬于核心因素。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)候，船體結(jié)構(gòu)必須深入鏈接和加工，并且質(zhì)量和結(jié)構(gòu)屬于動(dòng)態(tài)改變的過程，載荷能力預(yù)算屬于過程性計(jì)算，必須利用系統(tǒng)信息進(jìn)行整合，達(dá)到最后的承重預(yù)計(jì)，同時(shí)還要全面思考航行條件方便的約束。

4 船體結(jié)構(gòu)型式

船體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)模式屬于板以及型材的組合，還可以叫作是板架結(jié)構(gòu)。針對(duì)結(jié)構(gòu)處于的地方和功能，手動(dòng)將其分成幾個(gè)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(cè)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(jié)構(gòu)。

大規(guī)模的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要針對(duì)具體的承重條件改變有關(guān)的架構(gòu)模式。船體甲板以及底部設(shè)計(jì)應(yīng)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(chǔ)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(duì)具體設(shè)計(jì)橫向結(jié)構(gòu)，確保平衡受力，良好的載重性能。橫向設(shè)計(jì)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是占用的空間不大，可以給船體設(shè)計(jì)提供較大的艙容量。

在縱向結(jié)構(gòu)配置的時(shí)候，存在大量縱向構(gòu)建必須穿過橫向構(gòu)件，在分段合攏過程中，縱向構(gòu)件有大量的接口，導(dǎo)致縱骨架式結(jié)構(gòu)配置難度較大，因此部分情況下，就算是甲板和船底也應(yīng)該使用橫骨架式的結(jié)構(gòu)。

針對(duì)干貨船，上面的甲板應(yīng)該使用橫骨架式機(jī)構(gòu)的詳細(xì)情況為：

（1）船只長度不超過 10m 的時(shí)候，船只長度在 10m 到 120m，L/D 不超過 11。整個(gè)彎矩不大，中刨面模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值不大，部分強(qiáng)度要求成為重點(diǎn)的。

（2）上方甲板時(shí)常擺放貨物，進(jìn)而橫向荷載巨大，若使用縱骨架式結(jié)構(gòu)，相對(duì)較大的橫梁將會(huì)對(duì)于艙容造成影響。

如圖1所示為橫骨架式機(jī)構(gòu)圖。

針對(duì)船體應(yīng)該使用骨架式結(jié)構(gòu)的情況為：

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

（2）船只中垂彎矩超出拱彎矩較大的時(shí)候。

（3）船底容易擱淺，或者是艙內(nèi)使用抓斗起貨，同時(shí)艙底缺少護(hù)板，厚度主要取決于磨損程度。舷側(cè)結(jié)構(gòu)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(yīng)該使用橫骨架式，這對(duì)于結(jié)冰區(qū)域航行十分重要。部分地區(qū)在冬天時(shí)常存在漂浮的冰排，船只的舷側(cè)結(jié)構(gòu)骨架型式必須充分思考這個(gè)因素。

圖1 橫骨架形式圖

5 結(jié)語

通過本文對(duì)船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的進(jìn)一步分析和闡述，了解到船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)和制造屬于一項(xiàng)系統(tǒng)性較強(qiáng)且十分復(fù)雜的工程，其中包含大量的作業(yè)內(nèi)容，同時(shí)船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作量巨大，種類較多，周期較長，特別復(fù)雜。所以，必須要高度重視船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，不斷研究并改進(jìn)設(shè)計(jì)方式，只有這樣才能確保船只安全的航行。

通過本文對(duì)船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體過程，還有船體結(jié)構(gòu)型式的進(jìn)一步分析和闡述，能夠給船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面提供一定的參考和幫助。

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