船舶主船体高效率布置设计方法研究

许高辉

（蓬莱中柏京鲁船业有限公司，山东 蓬莱 265601）

在船舶设计螺旋线的单向设计中，有许多重复的设计过程。设计环节的缺乏使得设计任务无法同步和修改，也没有从整体上有效的优化设计方法。因此，在船舶设计螺杆的基础上，如何进一步提高船舶设计的质量和效率是船舶设计领域的关键技术。

1 船体线型的表达和设计方法研究

1.1 船体线型设计的双向可逆设计过程

在船舶设计过程中，每个设计环节都是以主船体为基础的，概括为形状和位置的确定。在沿设计螺旋单向进行的船舶设计中，各设计任务都是以船体内部的坐标体系为参照进行定位和设计。然而，这种定位方法分离了设计对象之间的关系，导致了设计任务的相对独立性。为了改变这种状况，有必要寻找一种新的定位方法。由于每个设计环节都是以船体线型为基础的，因此本文选择船体线型作为参考来定义。从船体定线的设计内容可以看出，船体定线的主要设计要素包括基准面、纵断面和型值点。将参考面与船体表面相交可得到剖面，将参考面与剖面相交可得到剖面点。基准面是船体定线的底部设计要素。在船体定线设计过程中，以基准面为基准面来确定纵断面和数值点的位置。因此，其他设计环节中的设计对象也可以使用参照平面作为参照标准。研究了每项任务的设计目标，并在船体线形设计中加入相应的基准面，为后续设计提供所需的形状参考和位置参考。为每个参考平面建立距离和角度等约束，这些约束将每个设计链接的设计对象链接起来，使每个任务能够在相同的设计环境中执行设计过程。当一个设计任务不能满足设计要求时，可以根据参考平面退回到上层设计过程，并有针对性地修改相关设计对象。通过在船体线形设计中增加丰富的位置和形状参考，为沿设计螺旋线的双向可逆设计过程提供了依据，为分叉螺旋线的引入创造了条件。推动了船舶设计螺旋线并行化、协同化、多学科的发展与进步。

1.2 船体线型的数据结构

传统的船体定线设计主要通过船体定线图和形值表来表达设计方案。船体剖面通过将船体剖面的相交线和特征轮廓投影到相应的基准面来表示。船体横截面交线是指平行于每一基准面的三组平面与船体表面的交线，对应的交线是船体横截面交线（即横截面线，纵剖面线和水线）。每一横截面的交线分别代表船体表面沿船长、船型宽度和船型深度三个方向的变化规律。特征轮廓线是指表征船体曲面边缘和折角位置形状特征的轮廓线，即首尾轮廓线、甲板边线、甲板中心线、舷墙顶线、平边线、平底线和折角线等。船体型值表是通过将船体线型图中各型值点的位置信息编列成数据表格，从而实现对船体线型进行表达。

2 船舶分舱优化布置方法研究

2.1 船舶分舱布置的双向可逆设计过程

基于沿设计螺旋双向可逆的设计方法，实现船舶分舱可回溯的设计过程。以船体线型属性化的数据结构为基础，根据货船艏艉尖舱、机舱、货舱和边舱等各主要舱室的布置需求，在船体线型设计过程中预制船舶分舱布置中各水密舱壁和甲板平台所需的位置参考和形状参考。这些参考面作为船体线型设计与船舶分舱布置的特征属性，将船体线型与船舶分舱布置联系起来。在分舱布置过程中发现船体型线不能满足分舱布置的要求，不是按设计螺旋往前进行机舱布置设计，而是立刻返回到型线设计环节，根据相应参考面对船体线型进行修改，使型线与分舱达到协调后，再继续进行后续设计环节，从而实现设计过程的逆向进程。也就是说，在任何设计环节，当出现与前面设计不协调因素时，立刻返回到前面设计环节调整其设计，以达到二者协调。如此，可以及时消除设计过程中随时出现的不同设计环节之间的不协调因素，避免不协调因素在整个设计过程中的累加，从而缩短整个总体设计过程，提高设计效率。

2.2 货船主船体划分的基本准则

主船体是连续开放甲板（通常是上层甲板） 下整个船体的一部分。根据不同船型的要求，通过设置水密舱壁、甲板、平台和双层底来划分主船体的内部空间区域。货船主船体舱室布置时，通过水密舱壁沿船长方向分为艏尖舱、机舱、货舱和侧舱。首尖舱是船舶前部的舱室，通常包括第一个压载舱和锚舱。船舶的艏尖舱通常由船体的防撞舱壁与后舱隔开。规范对不同类型船舶的防撞舱壁位置有不同的要求。一般用防撞舱壁与船首垂线的距离来定位。

艉尖舱是位于船舶最尾端的舱室，它通常包括舵舱和船尾压载舱。它主要用于布置舵机和调整船距。根据尾架布置和母船布置方案选择尾吊舱长度。艉管尽量布置在艉舱内。

机舱是船舶内安装主机和其他机电设备的舱室。根据机长沿途机舱的不同位置，机舱可分为尾机型、中置机型和中置后机型。机舱长度根据主要机电设备布置和机舱位置确定。在机舱设计中，应尽量缩短机舱长度，在允许机舱高度的情况下，设置相应的机舱平台。从而充分利用空间布置机电设备，提高机舱容量利用率。

压载舱位于主船内双层底、船首尖舱和侧舱。侧舱主要包括双壳结构的下侧舱、上侧舱和侧舱。压载舱主要用于保证船舶在不同的装载条件下具有适当的浮性和稳定性。