试论基于船舶与海洋工程的船体结构设计

试论基于船舶与海洋工程的船体结构设计

陈建锋 羊军

江苏扬子三井造船有限公司 江苏 太仓 215428

摘要：在船体结构设计过程当中，必须要考虑到现场设备、施工流程以及船体制造的相关厂家的实际进行船体结构的设计，不仅能够有效地确保船体结构的强度，还能够保证生产需求得到满足，符合相应的规范要求。在设计过程当中，需要根据船体的使用需求，详细地了解情况，制定科学、合理的计划方案。本文对船体主船体结构设计的若干问题进行探讨分析。

关键词：船体；结构设计；船舶海洋工程，分析探讨

1前言

在船体结构设计的过程中，应当认真考虑其实用性能，在使船体结构安全性得到保证的前提下，使船体外观变得更加美观。在船体的设计理念中，稳定性处于基础地位，船只结构设计应当与相关力学条件符合。运用实际的航海定律，充分考虑水位与天气因素所造成的影响，使船体结构的承重性能得到充分保障。在设计船体外部形态的过程中，应当满足航行动力的相关要求。为了保证设计工作的科学性与合理性，应当做好相关经验的积累与总结工作，运用科学的方式方法进行构思与计算。关于船体结构稳定性能的要求方面，指的是建造技术水平应当与设计条件相适应，在建造的过程中，应当对设计参考材料的具体功能进行认真考虑。在设计船体时，预估因素与使用因素占据非常重要的位置。从安全性这一角度出发，船体设计的根本要求就是其实用性。从所投入使用结算成本的角度出发，作为设计师应当根据实际的预算情况，开展相关使用技术的改进工作，确保实现安全与利益的最优结合，认真贯彻并落实经济设计的原则，最大限度地减少材料浪费状况的发生。在选择所运用的材料时，应当优先考虑并最大程度地运用环保、安全、科学的材料。

2船体结构设计的方案

在进行船体的设计过程中，首先需要制定出船体结构的设计方案，之后再进行设计的预算工作，以此明确出制造过程中，使用材料的各种型号以及参数，并上报船体的合成技术。在设计的过程中，基于实用性以及经济性，需要使用承重性较高的板材，同时还要结合起重量方面的限制性的因素，对一些新型轻便的合成板材进行合理性的评估，以此可以实现科学合理的设计。而在实际的设计中，往往会形成多个步骤，分别为基本设计、规划、生产技术要求，这样分阶段的设计可以保障设计的合理性。

2.1初步设计

在初步设计过程当中，是基于技术标准以及设计要求，以此能够对设计任务形成框架性的构建。同时，还要建立出图纸的预想方案，并结合其设计的预案，以及设计技术对于材料的要求，能够让部件的型号以及用途方面，可以建立出预算方案，这样就可以形成良好的预算报告。同时也需要对船体的大小、结构方式进行全面的合理化设计。

2.2详细设计

在完成了前期设计之后，也就算是完成了框架性的大体预想。而之后则需要开展细节方面的设计，需要基于设计的相关要求，在审批当中进行调整，并充分的考虑到建设过程中的各种细节。同时，还要保障对使用的各种构件的型号、材质进行确定。只有这样，才可以充分的复合系统的设计方案，以此在绘图之后，将设计方案上交到审批部门，进行合理性的评估，保障方案可以顺利地开展下去。

2.3生产设计

在生产设计的过程中，主要是对于船体当中需要使用的各种材料，以及施工的全过程进行全面的考量。并基于生产方面的基本需求，可以在施工的过程中，明晰使用材料以及注意事项，让材料可以在施工建设的过程中发挥出有效的作用，充分的符合设计图纸以及施工方案的具体要求。

3船体结构设计的过程

在船体结构的设计过程中，需要对船体的不同细节进行设计，因此形成多种部件的组合。在进行一体化的设计过程中，因为当下设计技术的限制，使得无法充分的满足设计的预期目标，十分容易在设计的过程中，出现一定的局部设计曲线。

而在分解结构的设计过程中，可以对各种部件的组合以及连接分析进行处理，因此十分容易实现设计与建造，以此形成小规模的设计、生产以及检验。在船体的分段设计的过程中，是一个将结构分解成不同的有机联系的重要环节。而在实际的设计过程中，还需要对船体的首、尾，基于上下结构的方式，进行全面的拆分，以此分组设计出一个建构。同时，还要对组合之后的一致性进行评估，并在一些分组拆分的时候，要事先做好设计的统筹工作，并将后期的组装工作考虑其中。

在船体的负荷性能方面，会与船体的构造、材料、重量的内部性能产生直接的联系。同时，还会受到海上条件的负面因素影响。因此，船体的设计中，需要能够让船体结构实现有效的衔接、加工，进而保障船体可以具备较高的质量性能。另外，在船体的质量以及结构的设计上，也是一种动态变化的过程。其船体的载荷能力的测算工作，需要得到有效的计算分析，进而可以实现系统的全面信息整合。

4船体结构设计的方法

众所周知，船舶造价比较高、使用周期长、工作环境恶劣，其在使用的过程中也难免会遭遇各种类型的事故，而这些事故的发生本身就会对船体的结构带来一定的影响，可能还会导致船体结构失去工作的能力，造成巨大的经济损失。为了避免以上问题的出现，期望可以通过确定性设计法和结构可靠性分析法提高船舶的使用性能。

4.1确定性设计法

基于船舶与海洋工程的船体结构的确定性设计法又可以分为以下两种类型：

4.1.1规范设计法

此种设计方法包含了船体的主要尺寸、结构形式、施工要求和营运方式等内容。在这一设计过程中，要按照船体建造规范构件的布置情况和尺寸的大小，再结合船体的总强度与局部强度的审查标准，对已经完成的设计船体结构的稳定性和安全性进行严格的检查。一旦发现有任何的不足之处，要及时在原设计方案上进行修改，重复校核，直到满足相关的规范要求为止。

4.1.2直接计算法

直接计算法指的是根据船体构件的布置，将全部不可罗列的特征进行规范的设计方法，这就需要设计师必须具备结构力学的相关知识，再结合船体不同构件的受力情况，对船体结构进行强度计算，促使船体结构可以具备良好的力学性，最后完成对船体的优化设计。

4.2结构可靠性分析法

在船体结构设计的可靠性分析法中，首先要将有关的参数设置为定值，而所使用的参数都应当作为船体强度的储备，使人们对船体结构产生固定的印象，认为船体的结构是绝对安全的，是不容易遭到破坏的；其次，将所有的船体结构形式都通过空间板梁组合的方式完成设计。这样一来，当船体结构中的任何一个构件失去作用的时候，不仅内力会重新实现分配，而整个结构还会继续工作。这样也方便维修人员去研究某一构件失去作用的原因和对船体的影响，进而对船体的可靠性进行充分地分析与计算。结构可靠性分析法指的是船体结构在规定的时间内和条件下完成的预定功能概率，即满足船体结构的全部功能。诚然，目前我国所采用的船体结构设计依然沿用的是概率论的分析方法，还具有很大的发展空间。

5结语

船舶总体结构设计具有较强的科学性，而且是一个不断优化的过程。因此在具体设计过程中，在保证船舶主体结构强度的同时，要进一步对结构设计进行不断优化，有效地降低船体自重，确保船舶载重能力的提高。船体构件材料选择时也要考虑其经济性，尽可能地降低船舶建造成本，提高船体主体结构的可靠性。

参考文献

[1]徐志敏,蒋明华,李涛,石义杰.基于生产导向的船体结构设计及运用[J].船舶物资与市场,2021,29(11):45-46.

[2]董耀翔.生产导向的船体结构设计相关思考[J].科技创新与应用,2020(11):104-105.