船体主船体结构设计的若干问题探讨

船体主船体结构设计的若干问题探讨

雷贵洪

江南造船（集团）有限责任公司，上海市 201913

摘要：总体来说，船舶设计与建造的工序是比较多的，流程亦比较多，需要极强的专业技术作为支撑。在船舶制造的整个过程中，各个部门之间应达成精密无间的配合，确保建造材料的可靠性以及施工工艺的先进性。同时要做好相应的试验，亦要注重装配质量的提升以及结构焊接等一系列的问题。所以说，完备的船舶结构设计，需要综合做好各个方面的工作，从而明确各种行为的可行性，最大限度地提升质量与效率。

关键词：结构设计，船舶，问题对策

1前言

关于船体结构的设计，不但需要最大限度地满足客户前期所提出的标准要求，也要在满足实际要求的基础上，全面构思船体设计的整个流程，船体建造的全部操作步骤等等，这样才能将设计框架变得更加清晰，让船舶建造工程变得事半功倍。这样做的效果会非常明显，将有助于各方面细节的有效处理，解决好各个阶段存在的问题。而相关细节的妥善处理以及相关问题的及时解决，将会进一步提升船舶建造的整体质量。基于以上种种，本文紧紧围绕船体结构设计这样一个中心课题，分析了其中存在的问题，并针对这些问题提出了一些解决的方法，希望能够对船舶设计与船舶建造的发展提供一些有益的借鉴。

2船体主船体结构设计

船体结构包含的内容有很多，不同的构件之间功能不一样，但是具备较强的连接性，它们之间彼此的影响还是比较大的，一个完美的设计整体结构是很难实现的。所以，若想让设计工作能够高效地运行下去，必须要对一些结构区别对待，按照功能属性的不同，根据实际的特征进行子结构的相关设计，这样才能让船体主船体结构的设计更加高效。比如横向结构与纵向结构的不同等等。实际上，船检在建造结束时也是分段进行检验的。不同的子结构之间是存在一定的关联的，通过相互之间所带来的影响，进行一些恰当的组合，这些都会对设计造成一定程度的影响。

3船体主船体结构设计的若干问题及对策

3.1纵横向构件

在船体主要构件设计的进程中，结构连续性要保持优良，尽可能地规避结构断层或者高度、剖面突变情况的发生。一般来说，针对主要构件的框架，应当设计为完整的闭环形式，将框架上面不同的接合部位设计成具有一定半径的圆角形状，从而形成连续性好、平滑度佳的船体支撑结构。针对纵向构件，在设计的进程中亦要多加注意，应全力保证强度的连续性。个别纵向部件直接关系到船体梁的总纵强度，具体布置的过程中，要将其向端部延长足够的距离。特别是针对货舱的设计，这一过程需要将位于货舱部分的纵舱壁中几个关键支撑构件延伸至货舱外部，并以设置舷侧纵桁、强肋骨等方式对双层壳体部分予以加强处理。

为了确保船舶的总纵强度，在此建议将散货船的顶边舱与底边舱都设计为高强度的箱型三角结构，同时设计强度较大的双层底结构。针对单壳体散货船，货舱的双层底高度要严格依循总布置的相关要求。散货船所采用的双层底，一般为纵骨架式结构，在机舱部分，建议设置主肋板，一般每隔一个肋位设置一个即可，如果肋位处于主机座、锅炉座等基座下方，则必须设置主肋板。就现阶段我国船级社里面的规定来看，主肋板的间距不能超过360厘米，船体中纵刨面需要设置龙骨，如今很多大型散货船使用更多的是箱形龙骨。龙骨两端应设置旁龙骨，两个相靠龙骨的间距应保持在460厘米以上，或者是船底一般扶强材间距的5倍数值以上。在具体的设计中，应当选取其中数值较小的。

3.2结构钢材的选择

通常情况下，可选择的用于制造船体结构的材料多如牛毛，这其中既包含钢材、也会有一些木材或者钢筋混凝土等材料，但是现在最常用的材料还是钢材。在选择具体的材料时，应从多方面进行考量，比如成本方面的考虑、结构重量各方面的拿捏等等，选材的方向应保持多样化，从材料综合运用的角度出发，诸如材料的来源、机械性能、工艺性能、市场价格等等，都需要综合进行考虑。拿钢材的选择来说，需要考虑到钢结构的稳定性到底怎样，钢材料的屈服极限到底是多少，腐蚀余量的数值等等。当船舶的尺度较大、总弯曲比较严重的情况下，可以采用高强度钢材，以降低船体重心。总之，相关人员若想从本质上提高设计的水准，要善于在工作的实践中进行持续的总结，不断叠积相关的经验，深入学习全新的计算信息技术，将传统的好方法与现在的新技术充分融汇在一起，最终才能推进自身的船舶知识体系建设，才能在结构设计的时候更加收放自如。

3.3构件连接

1）构件连续性。构件在布置方向上需要保持连续，中断、尺寸突变等情况应严禁发生。遽然的中断或者尺寸变化，会产生应力集中，抑或对内力的传递造成破坏。比如中部纵骨架式向首、尾横骨架式过渡处，纵骨不能同时中断在同一肋位，而应逐渐延伸后消失；连接实肋板与强横梁的肋骨应为强肋骨，以遵循等强度理论。

2）构件间的等距性。支承构件应尽可能等间距布置，以便依照等强度条件决定尺寸，充分利用材料，降低自重。如按等肋距布置的实肋板；按等间距布置的普通肋骨和横梁、强肋骨和强横梁；以及按等间距要求在甲板枞桁设立支柱而缩短跨距等。

3）肘板连结的重要性。船体框架一般由各构件通过节点处肘板连接，最终成为一个整体。因此，在舭部、舷侧及舱壁等处的转向过渡，船体构件会出现诸多节点。在节点处构件之间采用肘板连接，好处颇多，能够保证构件刚性连接，传递载荷，减少应力集中；可以把船体结构框架分解成不同方位的构件，方便构件预制、加工和上船装配焊接，以大幅降低相关人员的劳动强度。

3.4底边舱结构。底边舱双层底内底板与斜顶板连接的地方，需选择圆弧连接形式，或者使用焊接方法予以连接。若采用焊接方式，旁龙骨必须和斜顶板保持对齐，且内底板伸出旁龙骨的部分不得大于五十毫米。若伸出部分过长，会对后续焊装横向框架上的扇形补板产生一定影响。同时，内底板伸出部分的末尾，一般都设计成圆形，各构件之间一定要焊透。船舶货舱部分的底边舱斜顶板，采用纵骨架式结构，船舷与底板交接的弯曲部分不做特别要求，采用横骨架或纵骨架式结构皆可，一般横骨架采用得比较多。船舶底边舱斜顶板和内底板面应保持45°~50°左右的夹角，肋板处需设置横向强框架，以支撑纵骨，同时框架需设置足够大的通道孔，通道孔边缘用扁钢做加强处理，且扁钢和纵骨间通过加强筋进行稳固。纵骨穿过通道孔的部分，需安装补板，补板与两层底板及船舷外板相连，具体尺寸可参照相关规范来定。

结语

在船体设计进程中，细节做得好不好，直接关系到建造船舶的质量与效率。所以说，细致而又全面地考量一些因素，比如船体结构设计与制造过程中出现的若干问题，并重视船体设计中的若干问题处理，不断完善这些问题的处理方式，是船体结构设计与相关人员工作的行动指南，唯有合理圆满地解决存在的一些问题，才能最终确保船舶的使用年限，维护好整体的建造质量，优化船舶建造的相关技术，为船体结构设计整体水平的提升打下扎实的基础。

参考文献

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