船体结构设计方式解析

范冬云

南通象屿海洋装备有限责任公司 江苏 南通 226368

摘要：转换造船生产模式较为快速地推促了我国造船产业的发展进步，成为一项各大企业争相去优化的工艺技术。本文主要是通过对船体结构设计方式展开分析，达到缩短综合设计周期预期目标，以提高船体结构生产设计输出准确性和输出效率。

关键词：船体结构设计；详细设计；生产设计

1.船体结构设计概述

对于船舶结构的设计，有必要对其设计理念和结构内容进行分析。船舶设计过程涉及一些其他专业，因此，在船舶设计中必须做好策划准备工作。一方面对船舶结构设计和施工过程的具体条件进行分析，并根据实际情况，制定科学合理的实施方案和施工要点等，并应在设计图中进行造型与建模。另一方面需要与管理人员进行沟通，根据船舶管理设计详细过程进行严格的管理，主要包含施工图设计，辅助性方案设计，准备工作以及管理施工工作等内容。

2. 船舶结构设计的方式分析

2.1船体结构设计条件

在设计船体结构的过程中，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，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。从之后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。

2.2船体结构型式

船体结构基础模式也被称为板架结构，其是板和型材的组合。根据结构所在的位置以及自身功能作用，可以通过手动方式，将其划分为若干个干板架。在船体梁进行分析过程中可以进一步明确，上冀板与下冀板分别指的是甲板和船底板架，腹板指的是舷侧板架。由于作用不同，骨架排列模式也就有所不同，通常情况下，可以分为横骨架式结构与纵骨架式结构。当船只规模比较大时，应当根据实际的承重情况，对相关的架构模式做出调整。在设计船体甲板与底部的过程中，应当注重运用纵向承重骨架，通过相关支撑力来促进船体安全性能的提高。关于所运用的板材方面，在满足基本的受力条件与要求的同时，还应当对恶劣环境中承受力最大值进行考虑，在对船舷进行设计的过程中，应当充分考虑实际的横向结构，使平衡力得到充分保障，确保载重性处于优良状态。在运用横向设计的过程中，所占用的空间面积比较小，有利于增加船体的舱容量。

2.3船体结构设计的步骤

2.3.1初步规划

这一步是指根据相关的技术标准和设计任务进行图纸设计，根据原计划和设计目标，对所需的原料种类、用量进行预算，并产生相应的报告，再对船的大小规模、结构体态进行设计。

2.3.2详细设计

开始时主要是一个大的框架设计，再适当添加一些细节设计后，必须按照相关标准，对上级审批意见进行相应的调整。在充分考虑细节的基础上。根据材质和材料的模型，设计出系统的解决方案，绘制后再交递有关部门审核。

2.3.3生产设计

“生产设计，设计生产”，这一环节是将详细设计转换指导施工的过程，它要求设计过程严格按照制定的方案进行材料选择、施工流程设计以及优化完善施工方案等。

3.船舶结构设计的优化措施

3.1船体项目初始化与线型光顺同步设计

船体项目初始化设计，是开展船体结构生产设计的充要条件。只有完成船体项目初始化，才可以利用 Tribon、AVEVA Marine 等设计工具进行船体结构生产设计。项目初始化主要完成：1）某型高速船基本参数设置：船长、半宽、型深、吃水等，可用于稳性和下水计算使用；2）分段定义、肋位表、材料表、型材端切形式、命名方式、套料母板、肘板形式、相贯切口、补板、收缩量、折边形式等重要参数配置。

线型光顺，系根据详细设计型值表，完成满足船体结构生产设计精度需要的外形：1）主船体外形；2）带梁拱及升高甲板；3）舭龙骨、挂舵臂、假舵、锚台、侧推喇叭口等附体外形。

二者开展占用的设计时间一定程度上影响综合设计进程，某型高速船之前的设计方案是：1）初始化；2）线型光顺；3）后续三维建模设计。

某型高速船同步设计优化方案：1）初步初始化设计，形成一个满足后续设计需求的环境；2）初步线型光顺设计，形成一个初步光顺文件，用于后续建模使用；3）后续三维建模设计；4）完成完整的初始化、线型光顺设计；5）自主开发三维模型更新模块，更新曲面、平面三维模型。

二者同步设计节省了综合设计时间，可让其他专业提前开始在结构背景上开展建模工作，给后续建造施工预留出更加宽裕的时间。

3.2 船体曲面三维建模与平面三维建模同步设计

船体结构三维建模分为曲面建模和平面建模，某型高速船之前的设计方案是：1）曲面建模，创建平面建模条件；2）平面建模，完成船体结构三维建模。

某型高速船同步设计优化方案：曲面建模和平面建模同步进行，按照区域进行推进，二者相辅相成，能够利用二者拓扑关系，检验结构建模的准确性，提高后续图样输出的正确性，节省整体设计时间。

3.3 生产设计输出优化

在优化设计内容的同时，自主开发图样输出设计模块自动或辅助完成的内容，包括分段结构图、分段部件图、分段拼板图、分段外板加工图、分段型材下料加工图、分段板材套料图、分段零件表、分段材料托盘汇总等。同时根据具体图样内容，自动完成目录、图号、页码的添加，避免冗繁工作。

分段部件图设计优化：1）按照组立装配树的顺序输出部件图，对应组立装配树形图检索部件图的页码；2）简化标注信息方式，满足生产需要而不过分表达生产信息；3）二维图样与三维立体模型相结合，提高图样可读性，容易识别图样信息。 4）增加流向、重量、焊接物量等信息标注，便于生产任务包管理。

分段型材下料加工图设计优化：1）以部、组件为单位，按组立装配树型图顺序输出型材加工图样；2）自主开发型材完整性检查模块，高效检测型材输出的完整性；3）自动套料，完成型材下料长度汇总。

分段拼板图设计优化：1）抽取板材零件存储信息，自动生成全分段板材接板图；2）单个零件对角线长度列表，给出必要的检验依据。

结论

船体结构设计工作量庞大，要考虑与船厂的生产组织相匹配，其中的很多细节工作都需要做好相应的设计和安排，对其整个结构设计过程予以优化。通过船体结构设计方式的多样化转变，促进整个造船的管理能力和生产质量的提升，使整个船只能够达到更好的应用标准。

参考文献

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