試論船體結構生產設計理念形成

楊麗榮 顧慶 王瑩

摘 要：如何設計船體結構、如何生產船體是造船過程中非常重要的步驟，也是我國自主研發能力提升的重要體現。為了在降低建造成本的同時提高船體結構的設計水平，就必須堅持以現場作為中心。本文主要從船體結構的設計和船體的生產兩個方面提出相應的建議。

關鍵詞：船體；結構；設計理念；安全性；合理性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.214

船體結構的設計過程大體可分為三個階段，初步的船體結構設計、詳細的船體結構設計、生產階段的船體結構設計，三個階段相互聯系但特點及要求不同。為了使船體結構的設計更加科學合理，在設計過程中必須要貫徹并合理利用設計理念。

1 分析船體結構的設計理念

本節通過分析結構內容來分析船體結構的設計理念。船體結構的建造需要多個工種參與，且其工作量占據了整個船體建造工作量的一半。造船的具體過程分為圖紙設計階段、輔助設計階段、準備工作階段和管理施工階段。

其中圖紙設計階段主要包括三大模塊，分別是套料圖、結構圖和加工圖。套料圖需要對應于結構圖里的零件編號、坡口信息和加工流向等；結構圖主要包括平面圖、局部及整體的截面圖、展開圖等，通過利用結構圖連接好各個部分后再運用其他專業知識對各個結構的優化提出對應改進方案，例如，需要注意船體結構中的切角、透氣孔和焊接孔的對應，標注焊接的方法和規格等；加工圖主要是指各部分型材和板材等的加工方法、結構等。

輔助設計階段主要為了提升船體建造工作的施工效率、節省材料，包括腳手架的安裝、強化永久性套環的設計等方面。其中，腳手架的安裝是一項復雜且重復的工作，在實際操作過程中，需要結合船體的實際情況確立最佳的安裝位置；在設計強化永久性套環過程中，最重要的是其安裝位置的設計，考慮到美觀、實用性和船體的綜合結構等因素，吊環的設計需要進行分段處理，避免二次作業。

準備工作階段主要是為船體的制造過程提供準備，一般是以船體的不同結構作為單位分別進行準備，并根據各單位施工的實際情況進行管理。例如，需要對從工廠出發以后的各個階段進行設計和準備，包括吊環的程序設計、船臺的安裝順序等。

管理施工階段主要是指圖表的管理，包括工藝項目、報表項目、密性試驗及拍片數量等項目。船體結構的施工設計圖紙和工藝聯系密切，二者同時貫穿于生產過程中。在船體結構的合成過程中，圖紙和工藝相互聯系、相輔相成，組成了良好的施工工藝，更好的解決施工過程中出現的技術問題。

2 分析船體結構設計中的主要要求

使用性能在船體結構的設計過程中是必須要考慮的因素。任何船體設計必須以安全性能為首要目的，在此基礎上增加其他性能設計，如美化外觀、提高舒適性等。因此，船體結構設計的主要要求有：其一，符合物理上的力學原理，保障船體結構的穩固性；其二，有應對各種不利航海條件的能力，例如天氣問題、水流問題等；其三，盡可能的提高實用性。這樣才能在保障船體出航安全的同時，保證各結構的承重性。從設計的角度出發，在參考體系中充分考慮各種設計參數：如人員及貨物的實際重量和乘船舒適性設計出合理的方案。

3 分析船體結構設計中的基本內容

要設計出合理的船體結構需要從最基本的內容出發。首先，初步確定船體的結構；其次，按照預算對船體結構進行調整；再次，選擇合適的材料；最后，上報船體的合成技術等。上述基本內容以經濟性、實用性和安全性為基礎。選材方面要在考慮預算和船體性能的基礎上盡量選擇新型節能材料。船體結構設計的基本步驟為：理論上的初步設計、考慮實際情況的詳細設計和投入生產的生產設計。

3.1 理論上的初步設計

初步設計即預算報告的生成，這是船體結構設計的第一步，需要將最初的規劃方案呈現出來，主要包括設計框架的構建和技術標準的分析。首先要做出船體結構的草圖，在草圖的基礎上根據預案和技術水平選擇各部件的材料、型號，并形成一個相對成熟的預算報告。

3.2 考慮實際情況的詳細設計

詳細設計主要是對船體結構細節的設計，使設計出的船體結構符合實際需求，明確所需材料的具體型號，形成一個符合要求并具有安全性、實用性的方案，便于獲得上級審批。

3.3 投入生產的生產設計

最后的生產設計即將船體設計方案投入實際生產的過程。此過程需要符合生產要求和材料使用的注意事項，使施工順利進行并更好的完成預想的設計方案。

4 船體結構設計的具體實施過程

由于目前的設計水平較低，無法一體化的設計出船體結構，并且一體化設計容易在細節上出現問題。因此，在設計初期，一般情況下會將船體結構分體、分段進行細致的構建，但還需要考慮能否將各部分合理組合，以便設計出合理的方案。因此對船體結構進行分體、分段設計時還需要考慮各部分的組裝問題。對于小規模的船體結構設計來說，對其進行分體、分段設計并連接組裝的過程是相對簡單的，但對于較大規模的船體結構設計，要想合理進行分體、分段，需要用到一體化技術，考慮首尾和上下結構的組建和拆分問題并進行技術優化，以便更好的統籌整個船體結構。另外，船體的最大負荷、船體之間的連接關系、船體重量、材料性能和出航條件等也需要著重考慮。因此，在船體的設計和生產過程中要充分考慮船體各部分能否有效銜接，使得船體結構符合安全性、功能性等實際需求。

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作者簡介：楊麗榮（1983-），女，滿族，河北承德人，本科，工程師，研究方向：船舶結構。