论船体结构设计方式

赵博

摘 要：为保障船舶安全稳定航行，在船舶主体结构设计时需要满足应力、变形、动力特性、稳定性、使用性和可靠性等相关要求，同时也要结合实际工程特点，建立有效的结构优化方案，从而满足船舶安全、稳定及经济运行的需求。文章探讨了船舶结构设计的相关问题及对策基于此，本文就船体结构设计方式进行分析，希望可以为船体的优化设计提供借鉴。

关键词：船体结构；结构设计

1 船体结构设计中应处理的问题

船体的结构强度是以一定质量与型式的建造材料为基础。它保证船体的结构具有足够的强度、刚度及稳定性，是设计者應首先考虑的问题。否则就有可能出现船体结构的变形、破坏，影响其使用寿命，甚至发生危及船舶及人命、财产安全的事故。但是，若构件尺寸过大，强度过剩，又会造成材料浪费、成本加大，造成船舶自重增加。有时甚至对局部强度产生不利影响。可见，这又是矛盾的。长宽比小，稳性要求高，总纵强度要求小。我们在设计时，在满足船级社要求的前提下，尽量减少纵向构件尺寸，局部作加强。我们考虑到每航次作业时间较长，又是多用途，必须有足够的舱容积。一般舱室多，舱小，施工工艺难度大，必须充分地考虑结构工艺性要求，最大限度地扩大分段建造范围。同时考虑减少立体分段，合理布置焊缝，尽量选择自动焊与二氧化碳气体保护焊，以减少焊接变形及焊缝总量，改善施工条件，避免在封闭狭小的环境下施工。尽量简化结构，使船舶结构型式与构件连接方式能兼顾建造施工及船舶的维修和保养。

结构的布置与尺寸应与轮机、电气等紧密配合。舱室结构要有适当合理的净高，机舱的结构则要求不应妨碍机器设备的安装及日后船员操作、维修、使用及便利。

2 船体结构设计方式分析

2.1 船体结构设计条件

在设计船体结构的过程中，应当认真考虑其实用性能，在使船体结构安全性得到保证的前提下使船体外观变得更加美观。在船体的设计理念中，稳定性处于基础地位，船只结构设计应当与相关力学条件符合。运用实际的航海定律，充分考虑水位与天气因素所造成的影响，使船体结构的承重性能得到充分保障，在设计船体外部形态的过程中，应当满足航行动力的相关要求。为了保证设计工作的科学性与合理性，应当做好相关经验的积累与总结工作，运用科学的方式方法进行构思与计算。

关于船体结构稳定性能的要求方面，指的是建造技术水平应当与设计条件相适应，在建造的过程中，应当对设计参考材料的具体功能进行认真考虑。

在设计船体时，预估因素与使用因素占据非常重要的位置。从安全性这一角度出发，船体设计的根本要求就是其实用性。从之后所投入使用结算成本的角度出发，作为设计师应当根据实际的预算情况，开展相关使用技术的改进工作，确保实现安全与利益的最优结合，认真贯彻并落实经济设计的原则，最大限度地减少材料浪费状况的发生，在选择所运用的材料时，应当优先考虑并最大程度地运用环保安全科学的材料。

2.2 船体结构设计主要内容

1）前期设计。在前期规划工作开展的过程中，主要根据相关的设计准则与有关设计要求条件制定框架性的设计任务。对基本的图纸预想稿件进行设计，根据有关预计方案与相关设计技术要求，制定材料与零件规格和用度预算计划，并作出相关的预算总结，深入开展船体尺寸大小与结构方式的设计工作。

2）详细设计。船体结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造建设进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有构造器件的型号与材料质量，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合。关于船体结构设计方案方面，应当注重将设计方案的全面性与整体性予以突出，当绘图工作结束之后，应当与相关设计方案联系起来，并将相关内容向有关审核部门进行汇报。

3）生产设计。在生产设计船体结构的过程中，应当重视起生产条件、生产材料以及运用过程等问题，关于实际的施工说明图方面，应当与船体结构设计方案相符合，满足船体结构设计方案的相关要求与规定。

2.3 船体结构设计的具体过程

在开展分结构设计工作时，应当对组合与链接问题予以认真考虑，由于设计与建构工作开展起来十分方便快捷，加之自身规模比较小，设计、生产以及检验工作开展起来十分便捷。在对船体结构进行分段设计时，可以将船体结构分成几个部分，结合各个部分之间所具有的紧密联系进行设计。拆分工作中应当根据实际的首位，亦或是上下结构来进行，在开展分组设计的过程中，应当最大程度地对组合之后的情况进行考虑，同时还要注重开展相关统筹工作，确保组装工作的所有细节落实到位。

船体构造与材料重量内部性能影响着船体组合性能，由于海上恶劣条件的影响作用，船体自身质量居于核心地位。在设计规划船体结构的过程中，应当注重强化船体结构的链接与加工工作，在动态改变进程中，将质量与结构包括进来，在过程性计算中，则包含着载荷能力预算，应当运用相关的系统信息开展整合工作，确保最终承重预计的实现，与此同时，对航行条件方面的约束作用，也应当进行整体系统的考虑。

2.4 船体结构型式

船体结构基础模式也被称为板架结构，其是板和型材的组合。根据结构所在的位置以及自身功能作用，可以通过手动方式，将其划分为若干个干板架。在船体梁进行分析过程中可以进一步明确，上冀板与下冀板分别指的是甲板和船底板架，腹板指的是舷侧板架。由于作用不同，骨架排列模式也就有所不同，通常情况下，可以分为横骨架式结构与纵骨架式结构。

当船只规模比较大时，需要应当根据实际的承重情况，对相关的架构模式做出调整。在设计船体甲板与底部的过程中，应当注重运用纵向承重骨架，通过相关支撑力来促进船体安全性能的提高。关于所运用的板材方面，在满足基本的受力条件与要求的同时，还应当对恶劣环境中承受力最大值进行考虑，在对船舷进行设计的过程中，应当充分考虑实际的横向结构，使平衡力得到充分保障，确保载重性处于优良状态之中。在运用横向设计的过程中，所占用的空间面积比较小，有利于增加船体的舱容量。

3 结语

船体结构设计工作量庞大，其中的很多細节工作都需要做好相应的设计和安排，对其整个结构设计过程予以优化。通过船体结构设计方式的多样化转变，促进整个船只生产质量的提升，促进整个船只能够达到更好的应用标准。

参考文献

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