何正云，袁江波

（連云港蘇茂船舶技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 連云港 222000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)水上交通、海洋開發(fā)的需求越來越大。船舶作為水上交通和海洋開發(fā)的重要技術(shù)裝備，需要具有穩(wěn)定的性能和多樣化的功能。而科技水平的提升，使得船舶制造技術(shù)得到了大幅度提升，為水上交通和海洋開發(fā)提供了巨大的便利。因?yàn)榇皯?yīng)用的領(lǐng)域較多，航行和作業(yè)環(huán)境較為惡劣，對(duì)船體產(chǎn)生的損壞較大，船舶需要承受的荷載越來越大。在這種情況下，需要不斷優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要具有對(duì)抗內(nèi)部及外部帶來的各種沖擊和腐蝕，還要在性能和功能上不斷擴(kuò)展。船體作為船舶的主要組成結(jié)構(gòu)，船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)船舶的安全性和穩(wěn)定性，所以要不斷優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為船舶的安全高效作業(yè)創(chuàng)造良好的條件。

1 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

1.1 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期規(guī)劃

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，要對(duì)船舶的用途、功能、作業(yè)條件等各項(xiàng)要素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查了解，只有明確這些要素，才能夠?qū)Υw結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行合理的規(guī)劃。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)該充分考慮船舶制造廠家的施工現(xiàn)場條件，現(xiàn)場條件是否能夠滿足設(shè)計(jì)方案的實(shí)施。如果施工現(xiàn)場條件與設(shè)計(jì)方案要求不符，不僅會(huì)影響船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要去，還會(huì)影響施工的進(jìn)度，以及是否能夠繼續(xù)施工。在明確施工現(xiàn)場條件后，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。只有確保船體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，才能夠考慮外觀的美觀性和其他功能設(shè)計(jì)。船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足一定的力學(xué)條件，因?yàn)榇敖?jīng)常需要在水上作業(yè)，所以要充分考慮天氣、水文等條件對(duì)船舶航行產(chǎn)生的影響，對(duì)船體結(jié)構(gòu)的承重性以及航行動(dòng)力進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，確保設(shè)計(jì)方案和各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性。在保證船體結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，還要考慮成本預(yù)算問題，盡量避免材料的浪費(fèi)，以穩(wěn)定性為基礎(chǔ)考慮材料的環(huán)保性能，最好能夠找到安全和經(jīng)濟(jì)的結(jié)合點(diǎn)，確保設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化。

1.2 船體結(jié)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)

船體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)型式一般為板架結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)功能和位置的位置的不同，將其分為幾個(gè)干板架。比如，甲板和船底板架可稱為船體梁的上翼板和下翼板，舷側(cè)板架為腹板，功能不同，骨架的排列模式不同，一般情況下，為橫縱骨架式結(jié)構(gòu)。針對(duì)規(guī)模較大的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)該對(duì)船體的承重條件進(jìn)行計(jì)算，然后有針對(duì)性地調(diào)整架構(gòu)模式。在甲板和船底設(shè)計(jì)中，一般會(huì)使用縱向承重骨架，可以利用縱向的支撐力來提升整個(gè)船體的穩(wěn)定性。在選擇板材時(shí)，也要根據(jù)受力條件來確定，以確保船體能夠在最惡劣的條件可以最大限度地承受荷載。船舷一般會(huì)采用橫向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既不占用空間，又具有較好的平衡力，可增加倉容量，從而提升船體的載重能力。因?yàn)榇耙?guī)模較大，所以一會(huì)都會(huì)采用分段設(shè)計(jì)，這樣骨架在橫縱向設(shè)計(jì)過程中，就需要充分考慮到分段合攏過程中的接口問題，確保骨架結(jié)構(gòu)之間能夠完美對(duì)接，確保船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

1.3 船體結(jié)構(gòu)的分段設(shè)計(jì)

分段設(shè)計(jì)是船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)用到的方法，因?yàn)榇w的規(guī)模較大，組成的構(gòu)件較多，要想完成一體化設(shè)計(jì)和建造具有很大的難度，而且還會(huì)在部分環(huán)節(jié)出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。雖然采用分段設(shè)計(jì)還需要考慮后期的組合問題，但是卻在設(shè)計(jì)和建造的過程中節(jié)省很多精力，降低一定的難度，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、建造以及檢測等環(huán)節(jié)都具有一定的便利性。在分段過程中，主要是要考慮船體整體結(jié)構(gòu)的受力，功能等因素，可以首尾結(jié)構(gòu)拆開，也可以上下結(jié)構(gòu)拆開，具體可根據(jù)船體實(shí)際情況而定。在分段時(shí)，要充分考慮組合時(shí)的需求，設(shè)計(jì)要具有前瞻性和統(tǒng)籌性，為后續(xù)組裝工作奠定良好的條件。

1.4 分段接口的合理化設(shè)計(jì)

在船體結(jié)構(gòu)分段設(shè)計(jì)時(shí)，要做好分段接口的合理化設(shè)計(jì)，以確保后期裝配時(shí)，兩個(gè)部分能夠順利組合，并且保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在以往的分段設(shè)計(jì)中，一般都會(huì)將船體劃分為獨(dú)立的段落。P型的分段方式在組裝時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)重心不穩(wěn)的現(xiàn)象，而且還需要大量的輔助支撐裝置才能夠完成裝配，直接影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，所以應(yīng)該對(duì)這種分段方式進(jìn)行優(yōu)化處理。通過優(yōu)化后的分段接口形式可以采用R型分段，在船體斷開的節(jié)點(diǎn)處加設(shè)面板。這種方式可以簡化分段裝配的難度，還可以提高焊接效率，確保船體整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在分段接口處理中，還可以通過降低舾裝船臺(tái)工作量的方式改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。一般機(jī)艙都會(huì)劃分為雙層底、上下平臺(tái)幾個(gè)分段，在雙層底分段時(shí)，外板部分可以略高于雙層底100～150mm，可有效降低裝配作業(yè)時(shí)的工作量，縮短施工時(shí)間，提高裝配效率。在實(shí)際分段設(shè)計(jì)處理時(shí)，還應(yīng)該根據(jù)船體的具體情況而定，采用最合適船體結(jié)構(gòu)的接口方式，既能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，又能夠?yàn)檠b配工作提供便利條件。

2 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意要點(diǎn)

在船舶建造規(guī)模越來越大，負(fù)荷越來越重的情況下，船舶的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，任何一個(gè)細(xì)節(jié)的疏忽，都可能影響整個(gè)船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了主體部分的設(shè)計(jì)，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)處理。

2.1 輔助支撐裝置設(shè)計(jì)

因?yàn)榇耙?guī)模較大，所以在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)進(jìn)度，一般都會(huì)采用分段設(shè)計(jì)的方式。有些分段設(shè)計(jì)在裝配時(shí)會(huì)出現(xiàn)重心不穩(wěn)的情況，為了保證裝配作業(yè)的安全性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要利用輔助支撐裝置，以便對(duì)主體部分能夠起到良好的支撐作用。雖然輔助支撐裝置并不是船體的組成部分，但是在分段裝配作業(yè)需要時(shí)，應(yīng)該高度重視輔助支撐裝置的重要性，并且做好明確而詳細(xì)的規(guī)劃，可在設(shè)計(jì)圖紙中予以說明。為了確保輔助支撐裝裝置在實(shí)際應(yīng)用中能夠發(fā)揮最大作用，設(shè)計(jì)人員可以與其他部門進(jìn)行溝通，對(duì)輔助支撐裝置的類型、安裝的位置、安裝步驟等進(jìn)行協(xié)商，既能夠保證生產(chǎn)制造作業(yè)的高效進(jìn)行，又能夠最大限度地發(fā)揮輔助支撐裝置的作用。

2.2 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中其他應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)

在船體結(jié)構(gòu)時(shí)，還有很多細(xì)節(jié)需要注意，有些細(xì)節(jié)處理不好，不僅會(huì)對(duì)后期其他部分的安裝設(shè)計(jì)帶來難度，還會(huì)因?yàn)楦淖冊薪Y(jié)構(gòu)而降低船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以在船體設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮后期可能遇到的問題，同時(shí)還要借鑒其他設(shè)計(jì)案例或者以往的經(jīng)驗(yàn)，提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。比如，對(duì)于過梁孔補(bǔ)板問題的處理，在后期安裝施工作業(yè)中，機(jī)艙是各種管線較為集中的區(qū)域，如果前期設(shè)計(jì)不合理，那么在安裝管線時(shí)，就會(huì)在船體結(jié)構(gòu)上打孔，不僅破壞美觀性，同時(shí)也會(huì)對(duì)船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。為了改善這一問題，可以將原來的過梁孔直接改成鑲嵌型的切口，這樣就會(huì)為管線布置留出大量的空間，盡量減少或者避免過梁孔。在分段設(shè)計(jì)時(shí)，還會(huì)遇到斷梁問題。在裝配作業(yè)中的截梁接梁，不僅會(huì)增加工作量，而且還影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為了改善這一問題，可以將扶強(qiáng)材與梁上下兩端的肘板進(jìn)行連接，將對(duì)接轉(zhuǎn)變?yōu)榇罱拥姆绞?，即可縮短裝配工作量和時(shí)間，又能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，還有很多細(xì)節(jié)需要處理，這就需要船舶設(shè)計(jì)人員要不斷提升自身的專業(yè)水平，積累大量的經(jīng)驗(yàn)，能夠不斷優(yōu)化船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，切實(shí)保證船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié)語

船舶作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要技術(shù)裝備，在促進(jìn)水上交通、海洋開發(fā)和國防建設(shè)中貢獻(xiàn)了巨大的力量。為了進(jìn)一步促進(jìn)船舶制造業(yè)的發(fā)展，我國的船舶逐漸向大規(guī)模、大重量、智能化的方向發(fā)展，在功能上不斷增強(qiáng)，在性能上不斷完善。船體作為船舶的重要組成部分，船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)船舶的穩(wěn)定性。所以在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該根據(jù)船舶的用途、功能、航速、荷載、運(yùn)行環(huán)境等各項(xiàng)要素來制定設(shè)計(jì)方案。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的處理，切實(shí)提升船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)水平，為推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。