浅谈船体结构的细节处理

2020-05-18董克影

舰船科学技术 2020年4期

董克影

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海200125）

0 引言

笔者参与建造的船舶多为工程船，主要分为起重船、起重铺管船、交通运输船等，该类船舶的造价较高、设备较多、较先进，但在船体结构和舾装的设计和建造上与其他类船舶流程相似。笔者根据自己的生产建造经验着重分析船体结构设计中需要注意的细节处理，做好细节处理，可以有效地优化船体结构及提高生产效率。

1 船体结构设计的内容分析

1.1 图纸设计阶段

船体结构的详细设计阶段主要包括整个布局图、结构图以及剖面图等。该阶段要明确材料厚度、零件尺寸、连接方式等，设计人员要借助自身的专业知识优化船体结构设计，制定针对性的船体结构设计改进方案，此阶段非常重要，对下一阶段的生产设计起到决定作用。生产设计阶段，是对详细设计阶段的细化和补充，要明确每一个部件的不同视图、零件编号、破口形式、焊接方式等信息。

1.2 辅助设计阶段

辅助设计的目的是提高产能降低运营成本，例如，强化永久环和脚手架的安装都属于该设计阶段。安装脚手架具有较高的复杂性，在安装过程中需要立足船体结构设计的具体情况，选择最佳安装方式和安装位置。该环节的设计可采取分段处理的模式，能有效避免二次作业。

1.3 准备工作阶段

该阶段主要方便现场建造，为开始建造船舶提供条件，做好准备。准备工作阶段需要根据船体的不同结构，分阶段针对性准备。如船台采用何种顺序进行安装、调换程序设计等。

1.4 管理施工阶段

该阶段主要是在建造期间，根据现场的实际情况，出具工艺单、修改单、报验单等，形成单据管理。工艺和施工设计要做好联系，建立良好的沟通，共同解决船舶建造中遇到的问题。在整个船体结构的生产过程中，需要改进施工计划和工艺的关联，以便优化船体结构的设计过程，更好地解决船体结构设计的技术问题。

2 船体结构设计的条件分析

在设计船体结构时，必须确保船舶的安全和实用性，并使其外表美观。参与船体结构设计的人员需要将结构设计要点和力学要求结合在一起，确保整个船体结构的安全性及其稳定性。再者设计人员需要借助航海定律，关注水位和天气因素，确保船体结构有较强的承重性，为了提高设计工作的科学性和可靠性，在设计外部结构时应考虑到船体航行动力的相关要求。船体稳定性要求上要立足船舶实际运行情况，采用先进的设计技术，提高对设计参数具体功能的关注度。此外，船体结构设计人员还要考虑资金预算情况，尽可能提高经济效益和安全性能之间的结合性，避免结构设计中出现的原材料浪费等问题[1]。

3 船体分段细节优化处理分析

3.1 分段式辅助支撑

分段辅助支撑细节的优化可以为船体结构的进一步设计提供支持，这就要求船体设计师需要与船体建造者和船体检验员多沟通，考虑到不同部门的意见和建议。船体设计师应该全面分段辅助支撑的功能，以确保辅助支撑的数量足够，为后续设计奠定良好的基础。

3.2 船体分段舾装细节

船体舾装一般分为分段舾装、合拢后舾装。为了减少油漆破损和后期结构的修改，大部分舾装件安装都是在分段阶段完成的，分段舾装结构是船体舾装需要关注的问题。传统的双层底结构，外板和前段臂要高于双层底，一般约为13 cm，此种舾装设计会对设备产生相应影响，因此设计人员需要加强对该设计环节的注意，在减少舾装成本投入的基础下，做好该处舾装设计细节处理。通常解决办法是在舱底100 cm 以上的舱壁接口处安装一个临时板。

3.3 船体装配细节

船体的分段划分要根据建造场地的大小、吊装能力、船体结构等因素来划分，船舶建造中的分段形式多为P 型，P型分段的特征是重心不稳，因此船体装配在进行细节优化时，需要使用辅助结构来支撑分段部分，提高分段结构的稳定性。该设计环节如果不加注意直接会影响整个船舶生产的工作效率，同样也难以保障船舶生产的安全性。鉴于此情况，现场一般要将P 型分段方式改为R 型分段方式。此种分段模式，会使合拢的操作环节得到简化，2 个分段焊接时只需要采用填角焊的方式进行处理就可以顺利完成船体装配，可明显提高船体结构生产效率，并保障船体结构稳定性和安全性[2]。

4 肘板强度的处理分析

肘板是最广泛采用的连接形式，如用于舷侧纵骨与底部肋板或纵骨等的连接、横梁与纵桁的连接、肋骨与横梁的连接等（见图1）。肘板因大小和位置的不同，需要加面板或者加强筋，设计人员需要注意，要严格按照规范执行，不能随意处理，否则会给建造带来不必要的麻烦。一般，肘板自由边超过60 倍肘板厚度，需要加折边或面板，再就是高应力区的肘板需要面板，通常情况下，肘板边长大于所连接的较小构件的腹板高度1.5 倍即可，厚度与构件腹板相同。

图1 肘板结构形式

5 通焊孔的设计优化处理分析

船体部件包括大小不同的孔，通常分成流水孔、透气孔和通焊孔，通焊孔的主要作用是让焊缝通过结构，通焊孔一般很小，非水密结构上一般不需要封堵，水密结构上需要用补板封堵，以保证结构的水密性。在传统的船体结构设计中，通焊孔主要开在肋板结构上，在肋板上设计补板，但设计补板将大大增加工作量和施工难度。因此设计人员对通焊孔进行设计时需要充分考量各种因素，严格按照设计规范进行，尽可能将补板数量减少，提高船舶结构设计及建造效率。

6 断梁细节的优化处理分析

在优化断梁的细节时，断梁必须合理地定位并分段化处理。需要对每一个作用点进行焊接处理，杜绝在施工中的偷梁换柱和以次充好的行为，同时停止用新的梁柱截段来补救已经坏掉的梁柱，减少不必要的高强度工作。在断梁设计中可以采用新的结构，此种结构特点可以将断梁整体的刚度和强度提升，不会影响断梁正常的结构特点。

7 防堆积板位置选择的优化处理分析

船舱围板角落部位是防堆积板通常被设置的位置。防止散乱货物堆积是防堆积板的主要功能，但是将防堆积板设计在船舱围板角落部位存在明显的不合理性，该部位为应力区，较为危险，所以一定要把关于这块板的所有注意事项处理好。为了增加防堆积板设计的安全性和可靠性，可以将落货板设计在船舱角落部位，这样可以避免杂货乱堆乱放的问题，能将防堆积板的受力负荷减轻。应力位置低于防堆积板的情况下，需要设计人员关注受力对船舱的影响，此时要提高防堆积板的光滑程度，尽可能将应力减小到最小。甲板和落货板之间的距离要根据船舶实际情况来定，尽可能减小应力对船舶的影响。

8 测深管底部防击板细节的优化处理分析

在测深的过程中使用测深锤，测深锤落到底部时，会对外板造成冲击，损坏外板的油漆，因此要在测深管底部安装防击板。传统建造模式，要等测深管安装完成后，才能确认防击板的位置，再将防击板安装在底板上，这种模式施工的难度很大，也会耗费较长的施工工期，难以提高生产效率。为了应对这种情况，必须加强对测深管底部防击板的详细处理。可以在安装前，在测深管底部安装好防击板，再在测深管的底部钻一个长孔以满足测深要求。这样船体施工时测深垫板的安装就可以在地面上完成，不需要前往船舱中进行安装，施工工作量会明显减少，船体施工效率会得以提升。