总体设计理念和船舶与海洋工程实践

总体设计理念和船舶与海洋工程实践

李国斌 季文超

（江苏新扬子造船有限公司 , 江苏 靖江 214532）

摘要：船舶与海洋工程比较复杂，而且颇具系统性，是整个船舶工业发展的一个重要组成部分。就船舶与海洋工程而言，其总体设计理念应当从安全、功能以及降本增效等方面出发，对当下存在的各种问题予以合理的解决。总体设计理念的科学化与合理化发展，以及对于各种新技术的广泛应用，对于各种设计工具的及时更新，会帮助相关人员制定出愈发合理的设计方案，从而有效推促船舶与海洋工程实践的深入开展。

关键词：总体设计理念；设计方法；船舶与海洋工程

前言

船舶与海洋工程的总体设计，一定要基于满足船舶安全性能的角度出发，促成经济指标、功能指标的达成，很显然这样的工程是系统的、复杂的。举例来言，在设计船舶螺旋的进程里，应当综合考量螺旋循环迭代、旋转式上升的机动运行过程，需要重点解决螺旋在不断平衡矛盾过程中的螺旋与船舶之间的相互作用关系。一旦这样的设计与船舶运行要求之间存在冲突，就需要及时变更设计。在开展一定量的修改完善工作，满足船舶运行要求之后，才算是设计最终完成了。

1.船舶总体设计概述

不论是什么类型的船舶，都需要遵循一定的技术依据，具备一定的研发制造基础，这里面所提到的技术依据和研发制造基础就是船舶的总体设计，它是较为重要的一个环节。船舶总体设计展示的是船舶从原本的概念想象到详设方案这样的一个进程，能够有效搭建起船东需求和建造方案之间的桥梁。当然，船舶总体设计不能随意为之，需要将船东的基本要求作为设计的出发点，需要保证船舶建造的质量以及产品的性能。一艘优质可靠船舶的诞生，船舶总体设计是极为重要的一个工程，可以算是“万里长征的第一步”。

2.设计方法概述

船舶与海洋工程的设计，涵容较多方面的知识理论，极为繁复。若想获得更好的设计结果，必须要全面协调安全、实用、经济等性能。不同的功能之间存在着一定的制约影响，设计预期目标的实现实属不易。

2.1船舶与海洋工程主要内容

船舶与海洋工程的主要内容分为很多方面，比如航海运行，船舶的建造，相关的实验知识方法、整个船舶设计建造运行过程中的各种问题以及具体的设计方式等等。

2.2设计发展史

最初的时候，螺旋设计在船舶设计中获得了较大范围的应用，随着时代的发展，业界人员不断改进这样的设计，表格计算得以应用，参数优质方法得以实现。到了二十世纪七十年代，又出现了计算机辅助设计以及非线性理论等等。到了21世纪，网络信息技术得以快速的发展，使计算机技术更新速度持续加快，全新的设计螺旋模式开始出现，计算机辅助系统不断升级，使船舶设计工作的发展更加迅速。

2.3设计与建造之间的融合

所谓船舶设计，并不是简单地为了设计而设计，其重要的功能在于将设计与生产有机融合起来，使二维设计和三维设计之间能够有机的衔接起来，通过这样的衔接提升高度。在现代船舶设计中，应当秉承区域化整体设计的理念，同时也要考虑一体化施工的开展。过往的设计表达形式都是二维的，在科技进步的助推下，三维图纸的新型绘制形式开始出现，使设计工作的开展更加高效。

3.船舶与海洋工程总体设计的主要手段

最开始的时期，船舶总体设计的计算都是由人工操作的，后来随着不同计算工具的出现，相关设计人员开始标准化计算表格，设计的进程随之变得简练。在计算机科技发展的影响下，计算机辅助设计技术得以广泛运用。二十世纪九十年代，我国部分大型研发机构在总体设计方面主要应用一些图形化的工作站进行型线图、总布置图的辅助绘制，并用船级社开发的一些软件如 Pilot、SeaSafe、GHS 等进行总体性能辅助分析计算。二十世纪末期， AutoCAD、KCS Initial Design、NAPA 等商业化软件被大量运用。

可以说，NAPA、FORAN、MAXSURF、Tribon、FastShip等五花八门的CAD 软件产品在船舶领域的大范围运用，推进了船舶与海洋工程的快速变革。以NAPA为例来说，这款软件是由欧洲芬兰研发的，功能方面非常好，可以说一款比较实用和新型的软件，得到了相关结构的一致认可。NAPA软件由服务、辅助以及应用等不同的系统组构而成。其中服务系统主要涵容图表制作、表格计算，文件管理以及文本编辑等项；辅助系统包括监控、数据库管理、动态内存管理、综合输入输出、作图、错误处理和其他功能；应用系统主要包括NAPA 钢结构、重量计算、信息系统、几何图形、舱容、装载、稳性衡准、船舶建模、集装箱布置等等。应用系统所包含的内容是比较多的，船舶建模是所有这些内容的核心点。

NAPA 软件所具备的主要特征还是较为鲜明的，比如输出格式以及输入格式的可选择性比较多，三维图的界面比较清晰和直观，对各类硬软件的普适性较强等等。NAPA 软件平台系统的开放程度较高，二次开发手段亦很奏效，针对不同的软件有相应的接口，可以帮助相关人员全面梳理不同变量之间的关系，高效比对不同的方案，更加高效地修改设计。

4.具体实例分析

近年以来，世界不同区域的国家均开始重视环境保护问题，分别制定了不同的法规来限制船舶运输产业的环境生态污染发生。鉴于此，一些全新的设计理念、绿色的原材料被应用于船舶与海洋工程设计当中，以降低对生态环境的污染，推进船舶企业的降本增效。

针对企业新开发的 4500TEU 集装箱船，为了强化其整体的能效，需要对其宽度予以增加，船宽从 34.8m 增加到 37.3m，载重量还是原来的数值，主机功率也相对稳定，会使船舶产品的整体能效大大提升。一般集装箱船受到的实际载荷大致为平均9t/TEU~12t/TEU。如果处于吃水极限之下，如果载荷是10t/TEU，将该型船进行加宽之后，可以减少所需压载水 7550t，会大大节省能源消耗。在载荷与航行速度一样的情况下，相比较之前的设计的话，会节省出百分之六左右的能源。

再比如三桩腿自升式钻井平台的设计，这是一类较为通常的设计形式。当然，三桩腿自升式钻井平台的设计一定要充分保证安全性能，包括生产过程中的安全以及相关人员的人身安全。还应具备较强的适用性和先进性，海上作业较为复杂，受不同要素的影响，要从为海上生产提供愈多便捷的角度出发，尽可能多地运用最新技术，以强化整体的性能指标，增强整体的作业能力以及作业的适用范围。此外，还应考虑经济性和工艺性，特别是在经济性这一块，使投资省，收效大，经济性能指标优良，设计中应根据海上施工特点考虑建造及维修方案，力求降低劳动强度，提高劳动生产率。

5.结论

总之，各行各业设计工作的有效开展，就是为了给大众的生产生活带去更多的便捷。随着社会经济的持续发展，船舶与海洋工程实践亦当做到与时俱进，在设计方面进行持续的优化，依据不同的实际去遴选合适的方案，辅以最新的总体设计理念来完成最终的设计工作。同时要始终坚持以人为本的思路，强化资源利用效率，提升专业人员能力素养，最终才能确保设计的质量，确保设计结果满足各方要求，确保更多绿色环保、性能可靠的船舶产品可以制造出来，强化企业的经济效益和社会口碑。

参考文献

【1】周卫鹏,王庆丰,孙剑. 船舶与海洋工程概论课程教学的思考与实践[J]. 科教导刊-电子版（下旬）,2020(7):128-129.

【2】秦宏文.船舶与海洋工程经营管理系统研究[J].建筑工程技术与设计,2018,(22):3593.

【3】高绍新,纪卓尚,林焰.船舶与海洋工程项目管理信息系统分析与初步设计[J].大连理工大学学报,2021,41(2):207-211.