船体结构设计与建造细节优化处理

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摘要：本文简要分析船体结构设计，重点强调船体结构设计理念及要求，对船体结构设计方案、船体结构设计过程、船体结构形式以及船体结构钢材的选择等进行研究，希望能够为相关人员提供一定参考。

关键词：船舶；海洋工程；船体结构

船体结构设计好坏直接影响船舶与海洋工程建造质量，并对船舶建造产业以及水路运输产业有着深远影响。而对船体结构设计进行研究，则能为船体结构设计提供依据，继而为保障船舶建造质量提供便利，这正是本文围绕船体结构设计开展具体研究的原因所在。

1船体结构设计理念及要求

1.1船体结构设计理念

在对船体结构进行设计时，可以根据船体结构的实际情况进行分析。按照船体建造任务量来看，船体结构的建造量是整个船体建造量的一半，船体结构设计好坏，将直接影响整个船体建造质量，而且船体结构建造十分复杂，所涉及的内容较多，使得船体结构设计综合性较高，所以为了确保船体建造质量，使船舶性能符合相关标准，设计人员在对船体结构进行设计时，必须了解相关知识，并加强与其他专业之间的联系，以此来确保结构设计的合理性，使船体结构设计符合相关要求。不仅如此，在建造船体结构时，需要明确建造要求，并根据工程的具体情况科学、合理设计船体结构，从而为船舶建造打下基础。同时设计人员还要加强与管理人员的沟通，使管理人员能够按照设计方案对整个船体建造工程进行管理，以此来保障船舶质量。

1.2船体结构设计要求

船体结构的设计需要总布置图、典型结构剖视图、结构施工图、工艺图等[1]。在对船体结构进行设计时，首先要确保船体结构的性能符合标准，然后再考虑船体结构的外观。因此，在对船体结构设计时必须要遵循船体稳固这一理念，以此来确保船舶建造质量，避免船舶在航行过程中出现安全隐患。同时，在设计时要以力学原理为基础，使船舶结构符合力学标准，并充分考虑到船舶在航行过程中可能受到的影响，以此来提高船舶性能，使船舶结构能够应对各种极端天气，保证航行安全。不仅如此，需要根据船舶的实际情况，科学、合理设计船舶结构的承重能力，使其符合相关标准，避免出现安全隐患。另外，在设计船体结构外形时，应该遵循力学原理，从而有效提高船舶航行动力。除此之外，为了确保船体结构具有良好的稳定性，在对船体结构进行建造时，要选择适合的施工技术和施工材料，保障船体结构质量。例如：在选择板材时，应根据船体设计的弯曲度进行选择，确保选择的板材符合设计要求。同时在对船体结构设计时，还要考虑到实用性，并将实用性这一理念带入到船体结构设计中，从而设计船体的甲板以及船底等。通过这种方式可以使设计的船舶符合装载方面的需求，提高船舶装载能力，而且也能够使工作人员更好地进行货物方面的操作，在保障工作有序进行的前提下，营造一个良好的工作环境。

2船体结构设计方案

在对船体结构进行设计时，首先，需要对船体结构进行初步设计，并明确整个船体结构设计方法。其次，设计人员还要根据船舶建造的成本以及船舶设计要求从而确定建造材料的型号，使设计的船体结构方案符合相关要求。最后，要对船体合成技术进行上报，让工作人员能够按照技术要求开展船体建造工作。同时，还要使船体结构设计方案具有实用性和经济性，并根据船体设计的弯曲度科学、合理选择板材，使板材在符合建造要求的同时，拥有良好的承重性。但需要注意的是，在选择板材时，需要结合船体结构对重量的要求，尽可能地选择轻便的板材，这样可确保板材符合相关要求。在对船体结构进行初步设计时，需要结合船体结构设计标准以及对于建造技术的要求进行设计，为整个船体结构建立一个框架，为后续的设计工作打下基础。同时，需要建立一个船体结构设计图纸，并对建造船体结构所使用的材料、设备、技术以及建造成本进行明确，建立一个完整的预算报告，使管理人员能够根据预算报告对船体结构有直观了解。然后要结合预算报告，设计船体的大小以及船体结构，使建造的船舶符合相关要求。之后需要对船体结构进行详细设计。但设计具体的结构时，应该根据船体结构建造要求以及技术标准进行设计，并根据审批意见对其进行调整，同时要兼顾船体建造细节，对建造过程中所使用的施工材料再次进行明确，通过这种方法，不仅可以确保设计的合理性，使船体结构设计符合相关标准，还可以为后续的船舶建造提供依据，使工作人员可以按照设计图纸对船舶进行建造。最后，要对船体结构进行生产设计，使船体设计方案符合实际船舶建造情况，使船体结构设计满足生产要求，并且对施工材料以及技术进行明确，让工作人员建造船体结构时，按照设计图纸进行，避免建造的船舶与设计方案之间存在误差。

3船体结构设计过程

船体结构设计应当为后期建造提供相应的辅助支持，这是一项艰难且需要多方配合的繁杂工作，每一步都应该安排恰当[2]。只有这样，才能确保后期船舶建造有序进行，保证船舶建造质量，使其符合相关标准。但是，由于船体结构复杂，并且涉及专业较多，因此在对船体结构进行设计时，并不会直接设计整个船体结构，而是将整个船体结构拆分成几个部分，然后按照设计要求分别对不同部分的船体结构进行设计，最后将所有船体结构设计组合在一起，通过这种方式，可以有效保障船体结构设计的合理性，使其符合相关标准。现阶段，船舶建造技术和设备不够完善，无法满足船体结构一体化设计，在设计船体结构时，没有采用分段设计的方式，可能会导致局部结构存在安全隐患，从而影响整个船舶性能，无法保证船舶航行安全。虽然将船体结构拆分成几个部分会增加设计工作量，还要考虑船体组合、连接等问题，但是这种设计方法可以降低船体结构设计和建造的难度，从而使船舶设计以及建造更容易实施，提高船舶建造效率。同时，为解决船体结构设计中的生产工艺问题，并最终提升船体结构设计质量，船体设计要逐层优化，需采用先进的设计技术[3]。但需要注意的是，在将船体结构拆分成几个部分时，必须要结合船舶的首尾以及上下结构，科学、合理地进行拆分，确保各部分船体结构的合理性。同时还要考虑船体结构组合后的完整性，保障船舶建造质量，设计人员在对船体结构进行拆分时，必须根据船体的实际情况做好规划，只有这样才能最大程度上保证船体结构完整，使船舶建造质量符合相关标准。除此之外，在对船体结构进行设计时，还要加强对船体的设计，使船体的负荷性能符合相关标准。这是因为船舶的船体构造、建造材料以及船舶重量会直接影响船体的负荷性能。同时船体的负荷性能还会受到海上条件的干扰，因此，在设计时要充分考虑到海上条件对船体负荷性能的影响，从而保障船体负荷性能，使船舶在航行过程中不会出现安全事故。

4船体结构形式

通常情况下，船体结构由板材以及型材组合而成，因此这种船舶结构又被称为板架结构。在对船体结构进行设计时，根据不同结构的作用以及所在位置，将其拆分成不同的干板架，然后分别对干板架进行设计[4]。这样可以最大程度上保证结构的合理性和稳定性，使其能够满足船体设计的要求。例如：可以根据船体结构的位置，将整个船体结构拆分成船底板架、甲板板架以及舱壁板架等，然后按照不同板架的功能进行设计。另外，在将整个船体结构拆分后可以发现，不同干板架的作用各不相同，导致不同位置的干板架骨架排列方式存在差异，一般来说，干板架的骨架排列方式大体可以分为纵骨架式和横骨架式2种。在对大型船舶进行船体结构设计时，需要考虑船舶的承重标准从而选择适合的架构方式，以此来满足船舶承重标准，保障船舶建造质量。同时为了最大程度地保证船舶的性能，提高船舶航行的安全性，在对船舶甲板以及底部进行设计时，可以选择纵骨架式结构，为船舶提供相应的支撑力，使船舶性能符合相关标准，降低安全事故发生的概率，并且还要根据船舶的受力情况，科学、合理选择适合板材，提高船舶性能，另外还要考虑到海上条件对船舶性能的影响，因此在对船舷进行设计时，要采取横骨架式结构，这样可以最大程度上保证船舶受力均衡，具有良好的载重性能。此外，采用横骨架式结构可以有效减少占用空间，使船体结构拥有更大的舱容。不仅如此，在对船体纵骨架式结构进行安装时，会有很多的构件需要从横骨架式结构当中穿过，增加了安装难度。而且相较于横骨架式结构，纵骨架式结构的接口较多，提高了安装难度，很容易便会在安装过程中出现差错，从而影响船舶性能和质量，难以保证船舶运行的安全性。因此，在选择船体骨架结构时，应该根据船实际情况进行选择，降低船舶安装难度。在对甲板以及船底进行骨架结构设计时，也可以适当选择横骨架式结构。通常情况下，当货船的长度不足10m时，或者船舶长度在10～130m，并且L/D小于12，那么在设计上甲板骨架结构时，便可以选择横骨架式作为上甲板骨架结构。这是因为当船舶长度较小时，船舶结构的弯矩较小，导致小型船舶更加注重船舶的局部强度，所以可以采用横骨架式结构作为上甲板骨架结构。另外,若是船舶上甲板需要放置大量的货物，导致船舶横向载荷过大，那么需要使用纵骨架作为上甲板骨架结构，这样可以有效保证船舶横向载荷。但需要注意的是，将纵骨架作为上甲板骨架结构，会导致船舶舱容变小。一般来说，在对船舶船底进行设计时，应该选择横骨架作为船底的架势结构，这样可以有效保证船体结构质量，确保建造出来的船舶性能符合要求。但需要注意的是，如果以横骨架作为船舶的架势结构，那么船舶的长度应该小于10m，而且当L/D低于12，在设计船底外板的厚度时，便不能把板材强度作为依据，而应该磨损情况选择适合的横骨架，以此来保证船底的质量。同时,如果船舶的中垂弯矩过大，远远超过了船舶的中供弯矩，这时便可以采用横骨架来作为架势结构。最后,若是船舶的船底十分容易搁浅，或者船舱内需要用抓斗来进行起货，但是舱底却没有护板时，则需要根据船底的磨损情况选择适合的横骨架，以此来保障船体结构质量。

5船体结构钢材的选择

对于船体结构钢材的选择，要根据船体结构的承重量以及航行条件为标准，科学、合理选择适合的钢材，以此来保证船舶结构的性能，确保船舶结构建造质量符合相关标准。在选择船体结构钢材时，应该尽可能选择结构相对稳定的钢结构，提高船体结构的稳定性，保证船体结构性能。然后还要根据船体结构的实际情况，选择适合的建造材料，其中铝材料因为具有轻便、结合性好的特点，被广泛应用于船体结构当中，并发挥着至关重要的作用。另外，在进行船体结构钢材的选择时，应该在确保船舶结构性能的情况下尽可能选择质量轻、容易联合在一起的材料，如此不仅可以确保船体结构的承重量符合设计标准，还可以更好应对船舶建造过程中对材料的需求，并且选择多种钢材进行船体结构建造，不仅能够使结构材料符合船体建造技术要求，还能够节省对钢材料的使用，从而降低船体结构建造成本。除此之外，在选择建造材料时，还要考虑到海上条件对船舶性能以及质量的影响，提高船体结构的稳定性，使船舶在运行过程中不会出现安全事故。同时，还要充分考虑到船舶的大小，以此来选择适合的材料，使其满足设计标准。例如，在对小型船舶进行船体结构设计时，只需要确保小型船舶能够安全航行即可，因此可以选择具有较好稳定性的横式结构，并选择厚板材提高船体结构的稳定性，保证船舶能够安全航行，不会出现安全事故。若是在对大型船舶进行船体结构设计时，需要考虑船舶整体的承重量以及船舶质量，所以要尽可能选择质量较轻的材料，从而控制船舶的重量，使大型船舶的承重量符合相关要求。

6结语

要想提高船舶建造质量，需要科学、合理地对船体结构进行设计，并根据船体结构的设计方案进行建造。在此基础上，才能有效保障船体结构设计的合理性，从而提高船舶建造质量。

参考文献：

[1]吴金林,夏长伟.船体结构设计及建造细节优化[J].船舶物资与市场,2022,30(01):49-51.

[2]林浩东.船体结构设计及建造的细节处理[J].船舶物资与市场,2021,29(10):47-48.

[3]邹光洁.船体结构设计中生产工艺性问题及应对[J].船舶物资与市场,2021,29(10):61-62.

[4]何正云,袁江波.船体结构设计方法及注意要点分析[J].中国设备工程,2021,(19):115-116.

作者：鹿双龙 刘重庆 董立玉 单位：招商局邮轮制造有限公司