船體結構設計與建造細節優化處理研究

鹿雙龍，劉重慶，董立玉

（招商局郵輪制造有限公司，江蘇 南通 226000）

0 引言

船體結構設計好壞直接影響船舶與海洋工程建造質量，并對船舶建造產業以及水路運輸產業有著深遠影響。而對船體結構設計進行研究，則能為船體結構設計提供依據，繼而為保障船舶建造質量提供便利，這正是本文圍繞船體結構設計開展具體研究的原因所在。

1 船體結構設計理念及要求

1.1 船體結構設計理念

在對船體結構進行設計時，可以根據船體結構的實際情況進行分析。按照船體建造任務量來看，船體結構的建造量是整個船體建造量的一半，船體結構設計好壞，將直接影響整個船體建造質量，而且船體結構建造十分復雜，所涉及的內容較多，使得船體結構設計綜合性較高，所以為了確保船體建造質量，使船舶性能符合相關標準，設計人員在對船體結構進行設計時，必須了解相關知識，并加強與其他專業之間的聯系，以此來確保結構設計的合理性，使船體結構設計符合相關要求。

不僅如此，在建造船體結構時，需要明確建造要求，并根據工程的具體情況科學、合理設計船體結構，從而為船舶建造打下基礎。同時設計人員還要加強與管理人員的溝通，使管理人員能夠按照設計方案對整個船體建造工程進行管理，以此來保障船舶質量。

1.2 船體結構設計要求

船體結構的設計需要總布置圖、典型結構剖視圖、結構施工圖、工藝圖等[1]。在對船體結構進行設計時，首先要確保船體結構的性能符合標準，然后再考慮船體結構的外觀。因此，在對船體結構設計時必須要遵循船體穩固這一理念，以此來確保船舶建造質量，避免船舶在航行過程中出現安全隱患。同時，在設計時要以力學原理為基礎，使船舶結構符合力學標準，并充分考慮到船舶在航行過程中可能受到的影響，以此來提高船舶性能，使船舶結構能夠應對各種極端天氣，保證航行安全。

不僅如此，需要根據船舶的實際情況，科學、合理設計船舶結構的承重能力，使其符合相關標準，避免出現安全隱患。另外，在設計船體結構外形時，應該遵循力學原理，從而有效提高船舶航行動力。

除此之外，為了確保船體結構具有良好的穩定性，在對船體結構進行建造時，要選擇適合的施工技術和施工材料，保障船體結構質量。例如：在選擇板材時，應根據船體設計的彎曲度進行選擇，確保選擇的板材符合設計要求。同時在對船體結構設計時，還要考慮到實用性，并將實用性這一理念帶入到船體結構設計中，從而設計船體的甲板以及船底等。通過這種方式可以使設計的船舶符合裝載方面的需求，提高船舶裝載能力，而且也能夠使工作人員更好地進行貨物方面的操作，在保障工作有序進行的前提下，營造一個良好的工作環境。

2 船體結構設計方案

在對船體結構進行設計時，首先，需要對船體結構進行初步設計，并明確整個船體結構設計方法。其次，設計人員還要根據船舶建造的成本以及船舶設計要求從而確定建造材料的型號，使設計的船體結構方案符合相關要求。最后，要對船體合成技術進行上報，讓工作人員能夠按照技術要求開展船體建造工作。同時，還要使船體結構設計方案具有實用性和經濟性，并根據船體設計的彎曲度科學、合理選擇板材，使板材在符合建造要求的同時，擁有良好的承重性。但需要注意的是，在選擇板材時，需要結合船體結構對重量的要求，盡可能地選擇輕便的板材，這樣可確保板材符合相關要求。

在對船體結構進行初步設計時，需要結合船體結構設計標準以及對于建造技術的要求進行設計，為整個船體結構建立一個框架，為后續的設計工作打下基礎。同時，需要建立一個船體結構設計圖紙，并對建造船體結構所使用的材料、設備、技術以及建造成本進行明確，建立一個完整的預算報告，使管理人員能夠根據預算報告對船體結構有直觀了解。然后要結合預算報告，設計船體的大小以及船體結構，使建造的船舶符合相關要求。

之后需要對船體結構進行詳細設計。但設計具體的結構時，應該根據船體結構建造要求以及技術標準進行設計，并根據審批意見對其進行調整，同時要兼顧船體建造細節，對建造過程中所使用的施工材料再次進行明確，通過這種方法，不僅可以確保設計的合理性，使船體結構設計符合相關標準，還可以為后續的船舶建造提供依據，使工作人員可以按照設計圖紙對船舶進行建造。

最后，要對船體結構進行生產設計，使船體設計方案符合實際船舶建造情況，使船體結構設計滿足生產要求，并且對施工材料以及技術進行明確，讓工作人員建造船體結構時，按照設計圖紙進行，避免建造的船舶與設計方案之間存在誤差。

3 船體結構設計過程

船體結構設計應當為后期建造提供相應的輔助支持，這是一項艱難且需要多方配合的繁雜工作，每一步都應該安排恰當[2]。只有這樣，才能確保后期船舶建造有序進行，保證船舶建造質量，使其符合相關標準。但是，由于船體結構復雜，并且涉及專業較多，因此在對船體結構進行設計時，并不會直接設計整個船體結構，而是將整個船體結構拆分成幾個部分，然后按照設計要求分別對不同部分的船體結構進行設計，最后將所有船體結構設計組合在一起，通過這種方式，可以有效保障船體結構設計的合理性，使其符合相關標準?，F階段，船舶建造技術和設備不夠完善，無法滿足船體結構一體化設計，在設計船體結構時，沒有采用分段設計的方式，可能會導致局部結構存在安全隱患，從而影響整個船舶性能，無法保證船舶航行安全。雖然將船體結構拆分成幾個部分會增加設計工作量，還要考慮船體組合、連接等問題，但是這種設計方法可以降低船體結構設計和建造的難度，從而使船舶設計以及建造更容易實施，提高船舶建造效率。同時，為解決船體結構設計中的生產工藝問題，并最終提升船體結構設計質量，船體設計要逐層優化，需采用先進的設計技術[3]。

但需要注意的是，在將船體結構拆分成幾個部分時，必須要結合船舶的首尾以及上下結構，科學、合理地進行拆分，確保各部分船體結構的合理性。同時還要考慮船體結構組合后的完整性，保障船舶建造質量，設計人員在對船體結構進行拆分時，必須根據船體的實際情況做好規劃，只有這樣才能最大程度上保證船體結構完整，使船舶建造質量符合相關標準。

除此之外，在對船體結構進行設計時，還要加強對船體的設計，使船體的負荷性能符合相關標準。這是因為船舶的船體構造、建造材料以及船舶重量會直接影響船體的負荷性能。同時船體的負荷性能還會受到海上條件的干擾，因此，在設計時要充分考慮到海上條件對船體負荷性能的影響，從而保障船體負荷性能，使船舶在航行過程中不會出現安全事故。

4 船體結構形式

通常情況下，船體結構由板材以及型材組合而成，因此這種船舶結構又被稱為板架結構。在對船體結構進行設計時，根據不同結構的作用以及所在位置，將其拆分成不同的干板架，然后分別對干板架進行設計[4]。這樣可以最大程度上保證結構的合理性和穩定性，使其能夠滿足船體設計的要求。例如 ：可以根據船體結構的位置，將整個船體結構拆分成船底板架、甲板板架以及艙壁板架等，然后按照不同板架的功能進行設計。

另外，在將整個船體結構拆分后可以發現，不同干板架的作用各不相同，導致不同位置的干板架骨架排列方式存在差異，一般來說，干板架的骨架排列方式大體可以分為縱骨架式和橫骨架式2種。

在對大型船舶進行船體結構設計時，需要考慮船舶的承重標準從而選擇適合的架構方式，以此來滿足船舶承重標準，保障船舶建造質量。同時為了最大程度地保證船舶的性能，提高船舶航行的安全性，在對船舶甲板以及底部進行設計時，可以選擇縱骨架式結構，為船舶提供相應的支撐力，使船舶性能符合相關標準，降低安全事故發生的概率，并且還要根據船舶的受力情況，科學、合理選擇適合板材，提高船舶性能，另外還要考慮到海上條件對船舶性能的影響，因此在對船舷進行設計時，要采取橫骨架式結構，這樣可以最大程度上保證船舶受力均衡，具有良好的載重性能。此外，采用橫骨架式結構可以有效減少占用空間，使船體結構擁有更大的艙容。

不僅如此，在對船體縱骨架式結構進行安裝時，會有很多的構件需要從橫骨架式結構當中穿過，增加了安裝難度。而且相較于橫骨架式結構，縱骨架式結構的接口較多，提高了安裝難度，很容易便會在安裝過程中出現差錯，從而影響船舶性能和質量，難以保證船舶運行的安全性。因此，在選擇船體骨架結構時，應該根據船實際情況進行選擇，降低船舶安裝難度。在對甲板以及船底進行骨架結構設計時，也可以適當選擇橫骨架式結構。

通常情況下，當貨船的長度不足10 m時，或者船舶長度在10 ～130 m，并且L/D小于12，那么在設計上甲板骨架結構時，便可以選擇橫骨架式作為上甲板骨架結構。這是因為當船舶長度較小時，船舶結構的彎矩較小，導致小型船舶更加注重船舶的局部強度，所以可以采用橫骨架式結構作為上甲板骨架結構。另外,若是船舶上甲板需要放置大量的貨物，導致船舶橫向載荷過大，那么需要使用縱骨架作為上甲板骨架結構，這樣可以有效保證船舶橫向載荷。但需要注意的是，將縱骨架作為上甲板骨架結構，會導致船舶艙容變小。

一般來說，在對船舶船底進行設計時，應該選擇橫骨架作為船底的架勢結構，這樣可以有效保證船體結構質量，確保建造出來的船舶性能符合要求。但需要注意的是，如果以橫骨架作為船舶的架勢結構，那么船舶的長度應該小于10 m，而且當L/D低于12，在設計船底外板的厚度時，便不能把板材強度作為依據，而應該磨損情況選擇適合的橫骨架，以此來保證船底的質量。同時,如果船舶的中垂彎矩過大，遠遠超過了船舶的中供彎矩，這時便可以采用橫骨架來作為架勢結構。最后,若是船舶的船底十分容易擱淺，或者船艙內需要用抓斗來進行起貨，但是艙底卻沒有護板時，則需要根據船底的磨損情況選擇適合的橫骨架，以此來保障船體結構質量。

5 船體結構鋼材的選擇

對于船體結構鋼材的選擇，要根據船體結構的承重量以及航行條件為標準，科學、合理選擇適合的鋼材，以此來保證船舶結構的性能，確保船舶結構建造質量符合相關標準。在選擇船體結構鋼材時，應該盡可能選擇結構相對穩定的鋼結構，提高船體結構的穩定性，保證船體結構性能。然后還要根據船體結構的實際情況，選擇適合的建造材料，其中鋁材料因為具有輕便、結合性好的特點，被廣泛應用于船體結構當中，并發揮著至關重要的作用。

另外，在進行船體結構鋼材的選擇時，應該在確保船舶結構性能的情況下盡可能選擇質量輕、容易聯合在一起的材料，如此不僅可以確保船體結構的承重量符合設計標準，還可以更好應對船舶建造過程中對材料的需求，并且選擇多種鋼材進行船體結構建造，不僅能夠使結構材料符合船體建造技術要求，還能夠節省對鋼材料的使用，從而降低船體結構建造成本。

除此之外，在選擇建造材料時，還要考慮到海上條件對船舶性能以及質量的影響，提高船體結構的穩定性，使船舶在運行過程中不會出現安全事故。同時，還要充分考慮到船舶的大小，以此來選擇適合的材料，使其滿足設計標準。例如，在對小型船舶進行船體結構設計時，只需要確保小型船舶能夠安全航行即可，因此可以選擇具有較好穩定性的橫式結構，并選擇厚板材提高船體結構的穩定性，保證船舶能夠安全航行，不會出現安全事故。若是在對大型船舶進行船體結構設計時，需要考慮船舶整體的承重量以及船舶質量，所以要盡可能選擇質量較輕的材料，從而控制船舶的重量，使大型船舶的承重量符合相關要求。

6 結語

要想提高船舶建造質量，需要科學、合理地對船體結構進行設計，并根據船體結構的設計方案進行建造。在此基礎上，才能有效保障船體結構設計的合理性，從而提高船舶建造質量。