试论船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究

杨丽荣 顾庆 王莹

摘 要：保证船舶在航行中的稳定性，是船体设计人员的首要关注点。船舶设计需要采用新工艺和新设计理念来设计船体，并严格遵守设计规则，在船舶真正下水航行之前，需要对船只的密闭性和稳定性进行查验。针对船体结构模块设计，工作人员需要重点分析不同材料的功能和特点，根据材料特性将其科学的应用到对应的船只构件中。

关键词：船体结构；设计；工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.063

在船舶结构设计工作中，技术人员通常利用多种方式来对检验设计方案，实行多元化的船体结构优化工作，这也是顺利完成船体结构设计工作的重要前提。通过船舶的结构设计方案层面来分析，采取分段设计手段可以有效提高船体设计的针对性。同时由于甲板的厚度是船舶在航行过程中始终维持平稳性的重要保障，所以需要对船舶不同部位的甲板进行加密。

1 采用先进设计工艺对船体结构进行分层优化

船体结构设计人员有必要对船舶甲板的厚度、防水能力以及前进动力进行调试，也要对船舶不同结构部位的材料性能进行检测，对存在安全隐患的部位进行排查，保证船体各个部位处于正常工作状态。同时，工作人员需要基于船舶折角保护器、底板、甲板以及框架的结构设计顺序，来优化船体结构设计方案。在对船体负载部位进行结构设计时，需要充分考虑到关键部位的受力问题，设计人员可以采取分段设计来保障各个环节设计工作的顺利，最终实现船体关键位置的结构设计工作。

針对具有双层结构的船体而言，其不但具有更高的稳定性，同时整个船体具有更大的储存空间，这对船舶的动力和航行时间具有重要影响。船舶骨架通常都是由高性能的低碳钢架组成，其中船体的纵向船体骨架主要是用来承受负荷。因此，合理的运用力学原理来最大限度减少钢架的受力和减缓船体底板所承受的压力，可以大幅度提高船舶的速度。就船体的横向骨架结构设计而言，其在一定程度上可以通过增加船体内腔的受力来对折角保护器施加反作用力，这样可以有效实现外力的相互抵消，保证整个船体减少外界压力。

2 在生产活动中使用高等级钢完成剖面设计，确保船体结构的稳定

船体的内板和底板是整个船承受外界压力最高的部分，该部位需要采用高强度、高硬度的低碳钢。低碳钢由于含有一定量的碳，其不仅可以改善钢的强度，也提高了钢的耐腐蚀性能。同时，在对船只的甲板与内板进行焊接时，需要配备一定数量的六角螺丝，这可以大幅度增加底板与甲板的牢固性[2]。

在对船只结构进行全面检测时，设计人员有必要对船体各个部位所用的材料性能以及相应的参数进行了解，并根据实际在船体上的应用情况来进行现场受力分析。为了确保船舶在航行中的安全性和平稳性，技术人员还需要对船只的整体结构进行进一步优化。对设计船只之后所记录的参数进行二次验证，根据船只的实际运行情况来进行相应的调整，并对调整后的参数进行检验，最终得出相对成熟的设计参数。

3 采用新设计理念，保证船只行驶安全

3.1 采用新设计理念，提高船只远航能力

开发设计多功能的船舶，最重要一点就是需要符合现阶段全球的发展形势，通过最新技术和创新理念来研发船只，改善船体的稳定性和航行能力。例如，船体内部的卧室或者控制室等场所的照明设备可以采用太阳能电池板供电，船体的动力系统可以应用新能源以及汽电混合系统，这样不仅环保、节省资源，还可以提高船只的工作效率。传统的船舶动力系统通常采用的是柴油内燃机，这不仅导致整个船只的载荷增加，船只发动机和气缸的寿命还会受到影响。针对船体内部核心运行系统的供电问题，可以配备一定数量的蓄电池，无论是船只处于航行状态还是停止的状态，时刻可以通过太阳能板来进行充电，以保障电池一直处于满电状态。采用新工艺来设计船体还有很多可以优化的地方，现阶段我国船舶的动力设备性能不够优越，可以购买国外先进技术的高性能发动机，提高船只的航行能力。同时，也可以参考国外高性能船只的设计特色，针对船只的外形进行改良，降低船只在航行过程中所受到的阻力。在船底，可以使用纳米级耐腐蚀涂装板材，不仅可以提高船只的耐腐蚀性能，也可以大幅度降低船底与海水的摩擦力。

3.2 重视操舵实验，优化船体结构配置

针对长度约为25米的普通船舶来说，船舶两柱间的距离约为20米。在对该类船舶进行结构设计时，技术人员需要有效控制船舶进入海水中的深度在2.5米到2.8米之间。当船舶处于满负荷状态时，如果需要对船只的运行系统进行检测，工作人员需要通过特定的测试仪器来对船体动力系统和供电系统进行测试，避免对船舶的运行状态造成影响，并将船体的发动机转数调控在一分钟1900转左右。控制船舶的最大航速为12KN上下，如果船只在上述这些规定的参数范围内运行，则船只的安全性得到了很好的保障。同时，船只与海水的摩擦力得到降低，船舶的使用寿命延长。为了使得船舶在安全运行范围内高效率工作，船舶发动机的性能需要达到一定的标准。在保证发动机持续安全运行的同时，工作人员需要调节船舶的舵角，使其始终处于70度左右。在此方面，我国可以向美国、英国等国家的先进技术进行学习，派技术专家去进行技术交流和学习，掌握国外生产船舶的先进技术和经验。如果需要对船体关键部位零件性能进行检测，工作人员需要在船体处于工作状态和停止状态两种情况下进行调试，其中船体处于工作状态的时间不能低于90秒，在这段时间中，如果船舶的舵角发生较大偏差或者船身发生倾斜，则工作人员需要对船体发动机的运行参数和船体排水系数进行调整，直到船只处于安全航行状态。

参考文献：

[1]程维平.某型高速船船体结构生产设计优化[J].船舶标准化工程师，2018，51（02）：53-56.

[2]管官，林焰，纪卓尚.基于知识的船体结构快速设计及优化[J].船舶力学，2017，21（04）：472-483.

作者简介：杨丽荣（1983-），女，满族，河北承德市人，本科，工程师，研究方向：船舶结构。