引言

随着航运事业的不断发展，作为重要交通工具的船舶越来越受到人们的重视，船舶的设计与建造更是得到重点关注。目前，各造船强国的设计水平和技术能力日趋成熟，然而在设计过程中的一些细节问题往往有所忽略，导致建造过程和交船运营后暴露出许多问题。船体结构设计关系船舶强度和安全，结构的细节设计和处理更为重要。本文从结构设计的不同阶段以及对建造施工的影响，对其中一些细节要点进行总结和探讨并提出改进措施，经验证取得了良好的效果。

1分析船体结构的设计理念

本节通过分析结构内容来分析船体结构的设计理念。船体结构的建造需要多个工种参与，且其工作量占据了整个船体建造工作量的一半。造船的具体过程分为图纸设计阶段、辅助设计阶段、准备工作阶段和管理施工阶段。其中图纸设计阶段主要包括三大模块，分别是套料图、结构图和加工图。套料图需要对应于结构图里的零件编号、坡口信息和加工流向等；结构图主要包括平面图、局部及整体的截面图、展开图等，通过利用结构图连接好各个部分后再运用其他专业知识对各个结构的优化提出对应改进方案，例如，需要注意船体结构中的切角、透气孔和焊接孔的对应，标注焊接的方法和规格等；加工图主要是指各部分型材和板材等的加工方法、结构等。辅助设计阶段主要为了提升船体建造工作的施工效率、节省材料，包括脚手架的安装、强化永久性套环的设计等方面。其中，脚手架的安装是一项复杂且重复的工作，在实际操作过程中，需要结合船体的实际情况确立最佳的安装位置；在设计强化永久性套环过程中，最重要的是其安装位置的设计，考虑到美观、实用性和船体的综合结构等因素，吊环的设计需要进行分段处理，避免二次作业。准备工作阶段主要是为船体的制造过程提供准备，一般是以船体的不同结构作为单位分别进行准备，并根据各单位施工的实际情况进行管理。例如，需要对从工厂出发以后的各个阶段进行设计和准备，包括吊环的程序设计、船台的安装顺序等。管理施工阶段主要是指图表的管理，包括工艺项目、报表项目、密性试验及拍片数量等项目。船体结构的施工设计图纸和工艺联系密切，二者同时贯穿于生产过程中。在船体结构的合成过程中，图纸和工艺相互联系、相辅相成，组成了良好的施工工艺，更好的解决施工过程中出现的技术问题。

2船体结构设计工艺

2.1采用新设计理念，提高船只远航能力

开发设计多功能的船舶，最重要一点就是需要符合现阶段全球的发展形势，通过最新技术和创新理念来研发船只，改善船体的稳定性和航行能力。例如，船体内部的卧室或者控制室等场所的照明设备可以采用太阳能电池板供电，船体的动力系统可以应用新能源以及汽电混合系统，这样不仅环保、节省资源，还可以提高船只的工作效率。传统的船舶动力系统通常采用的是柴油内燃机，这不仅导致整个船只的载荷增加，船只发动机和气缸的寿命还会受到影响。针对船体内部核心运行系统的供电问题，可以配备一定数量的蓄电池，无论是船只处于航行状态还是停止的状态，时刻可以通过太阳能板来进行充电，以保障电池一直处于满电状态。采用新工艺来设计船体还有很多可以优化的地方，现阶段我国船舶的动力设备性能不够优越，可以购买国外先进技术的高性能发动机，提高船只的航行能力。同时，也可以参考国外高性能船只的设计特色，针对船只的外形进行改良，降低船只在航行过程中所受到的阻力。在船底，可以使用纳米级耐腐蚀涂装板材，不仅可以提高船只的耐腐蚀性能，也可以大幅度降低船底与海水的摩擦力。

2.2严格按照规范计算及设计构件尺寸

在船体构件尺寸的设计过程中，受参考母型船、规范计算和有限元分析等因素的影响，构件尺寸的选取往往有所不同。在此过程中规范计算最为重要，因此在规范计算时应严格按照规范分区域、分段计算板厚和构件尺寸，如：规范中对于外板板厚和上层建筑构件尺寸的计算都是按区域、分段规定计算压头的，各区域计算的构件大小应有所区分，不能盲目一概按大者选取。对于主要构件虽在同一区域，但跨距差别较大时也应分开计算，做到差异化选取主要构件尺寸，使船体结构构件尺寸的设计更为合理和经济。

2.3采用先进设计工艺对船体结构进行分层优化

船体结构设计人员有必要对船舶甲板的厚度、防水能力以及前进动力进行调试，也要对船舶不同结构部位的材料性能进行检测，对存在安全隐患的部位进行排查，保证船体各个部位处于正常工作状态。同时，工作人员需要基于船舶折角保护器、底板、甲板以及框架的结构设计顺序，来优化船体结构设计方案。在对船体负载部位进行结构设计时，需要充分考虑到关键部位的受力问题，设计人员可以采取分段设计来保障各个环节设计工作的顺利，最终实现船体关键位置的结构设计工作。针对具有双层结构的船体而言，其不但具有更高的稳定性，同时整个船体具有更大的储存空间，这对船舶的动力和航行时间具有重要影响。船舶骨架通常都是由高性能的低碳钢架组成，其中船体的纵向船体骨架主要是用来承受负荷。因此，合理的运用力学原理来最大限度减少钢架的受力和减缓船体底板所承受的压力，可以大幅度提高船舶的速度。就船体的横向骨架结构设计而言，其在一定程度上可以通过增加船体内腔的受力来对折角保护器施加反作用力，这样可以有效实现外力的相互抵消，保证整个船体减少外界压力。

3船体结构设计及建造的细节处理

3.1船体在结构方面进行设计时的细节处理

(一)辅助支持的构造设计

对船体的设计是一个分段设计的过程，为了保证船体的稳定性和整体性，我们需要借助辅助支撑。在实际的工作生产中，辅助支撑很容易被设计人员忽略，但是这个部分对船整体的影响又是巨大的，所以设计人员要结合该船实际的需求情况，再向一些工作人员寻求一些建设性的建议，来合理的设计出所需要的辅助支撑结构。对于这个辅助支撑的设计的出发点是要确保船只的安全，然后通过合理的手段按照标准的规定，进行生产使用辅助支撑。

(二)对分段接口进行优化处理

在进行分段接口的焊接时，我们要知道底边的舱框架在进行分段拼合的时候只需要进行填角焊处理。这样做不仅仅可以保证了焊接的速度，也能够保证进行船台拼配时候的可靠性和稳定性。相关的设计人员在进行对分段接口的优化工作时，要对辅助支撑材料进行适当的舍弃来缩短船只拼装所用的时间。设计人员在这个过程中，要对货舱区的顶边舱和底边舱通过区域分段的方法进行分离工作。

(三)对通焊孔进行优化处理

对于通焊孔的半径设计问题要结合船只的具体使用需求，来进行合理的精确的设计处理。要对通焊孔的规格严格把关，要以实际需求为准，不要增加整体的工作难度，造成不必要的资源浪费，这样可以让整体的设计更加符合节约型社会的发展需求。

(四)储备建设临时通道孔

为了满足建筑工人对卫生的需求，一般在对船体进行通道孔设计的时候在舱门的侧翼开设临时通道孔，要注意建造过程的安全性和可靠性。

3.2船体设计中主要构件的布置及连接形式

3.2.1主要构件的布置

主要构件如中内龙骨、旁内龙骨、甲板纵桁和强横等在布置时应注意其合理性，在满足规范要求的同时尽量均衡布置且主要构件应在同一平面内形成强框架，有利于在计算主要构件尺寸时的均衡性，不会产生构件尺寸的冗余。对于有较大开口（如：甲板机舱开孔和客船侧壁大开口）处，主要构件在布置时应尽量避开这些区域，在前期设计时应全局考虑开口大小和主要构件间距的协调以避免使主要构件在这些位置突然断开不利于力传递。

3.2.2主要构件的连接形式

船体结构设计时主要构件的连接形式至关重要，对于全船结构强度和普通构件都起到主要支撑作用。主要构件的一般连接形式主要有加T型肘板、端部放大或者腹板倒圆连接。经实船验证和有限元计算分析可知腹板倒圆连接的受力效果优于直接加肘板和端部放大连接形式。因此在设计条件允许的区域应多采用腹板倒圆连接有利于主要构件的受力效果。在设计条件不允许的区域加T型肘板和端部放大肘板时需在肘板趾端增设加强筋消减其应力集中。

3.3底部冲击板的合理设置

针对船体结构设计的细节处理，还应该考虑到底部冲击板的设置。在底部冲击板设置过程中，首先要在舱底板安装就位后才能进行测深垫板的安装。在这一过程中还需要考虑到，由于舱底板属于外底板，并且外底板拥有线型，这样就会在测深管安装就位之后在进行测深垫板的安装，这样就会增加整体的施工难度。所以，工作人员为了调整这一情况，就会提前在测深管底提前装上测深垫板，这样就可以在测深管底部开设一个长孔，进而满足测深的需求，在满足监造施工强度降低的同时，也能满足客户的要求。

3.4对断梁进行优化处理

在整个船体的建造中，对于断梁问题的优化处理也是不容小觑的。如何有效、安全的对断梁问题进行一个优化，是急需我们解决的问题。我们的操作步骤是，对断梁进行一个合理的定位分析，然后将其分段处理，在断梁的每个作用部位点行进焊接处理。是实际的工作生产中，我们要避免出现拆东墙补西墙的情况，要避免出现截断新梁去补旧梁的情况，这样对整体工作量的减少也是具有一定的帮助意义。我们可以引进新的理论线结构，这个结构的优点是，既可以保证梁的整体结构在强度上的刚硬也可以保证对梁的结构不会造成任何的影响变换，这样也可以打消客户对于截断新梁去补救旧梁的担忧。

3.5加固防堆积板的优化处理

对于防堆积板的优化处理工作是整个船体建造方面进行细节处理的核心工作。为了防止过多的散货堆积而造成不必要的堵塞，可以设置一些散货落货板来防止这个情况的出现。我们在对防堆积板进行优化处理的时候，对于选择的地点空间要有规定，要避开货舱舱口角隅这种高危险区域，如果要在这个地方设置防堆积板，那么就要对这个地方进行清理维护工作处理，要保证它的光滑性。我们不要忽略了在防堆积板和主要甲板之间是存在一定的空隙，利用好这个空隙可以更好的对细节进行优化。

3.6改善通焊孔

对于通焊孔的设计，也需要达到船舶的使用要求。作为船体设计人员，应该按照实际的要求来设计通焊孔的切角与半径。如在散货船船体设计中，其底边舱斜坡板与双层底内底板对接的属于高应力区，为了满足应力要求，一般会利用补板或者是增加垫板的方式。但是如果补板过多，会增加工作量，提升工作难度，导致设计出现不合理之处。所以，在设计的初期阶段，就需要让通焊孔的设计满足要求与规格，可以减轻操作难度以及工作量，让设计更加的人性化、合理化。

结语

船体结构设计中细节问题的探讨与处理意义重大，尤其是对建造施工和运营使用阶段的影响。因此，必须在设计阶段对此类细节加以总结和研究，采取有效措施进行细节优化和改进，避免因此产生的加工困难和设计缺陷，从而提升船体结构设计的技术水平。

参考文献

[1]吴健林,浅谈多用途拖船结构生产设计中的若干问题处理及解决措施[J].广东造船,2017(6):36-38.

[2]叶江波.船体结构的三维设计研究[J].现代制造技术与装备，2017（08）：7-8.