船舶主船體高效率布置設計方法研究

許高輝

（蓬萊中柏京魯船業有限公司，山東 蓬萊 265601）

在船舶設計螺旋線的單向設計中，有許多重復的設計過程。設計環節的缺乏使得設計任務無法同步和修改，也沒有從整體上有效的優化設計方法。因此，在船舶設計螺桿的基礎上，如何進一步提高船舶設計的質量和效率是船舶設計領域的關鍵技術。

1 船體線型的表達和設計方法研究

1.1 船體線型設計的雙向可逆設計過程

在船舶設計過程中，每個設計環節都是以主船體為基礎的，概括為形狀和位置的確定。在沿設計螺旋單向進行的船舶設計中，各設計任務都是以船體內部的坐標體系為參照進行定位和設計。然而，這種定位方法分離了設計對象之間的關系，導致了設計任務的相對獨立性。為了改變這種狀況，有必要尋找一種新的定位方法。由于每個設計環節都是以船體線型為基礎的，因此本文選擇船體線型作為參考來定義。從船體定線的設計內容可以看出，船體定線的主要設計要素包括基準面、縱斷面和型值點。將參考面與船體表面相交可得到剖面，將參考面與剖面相交可得到剖面點。基準面是船體定線的底部設計要素。在船體定線設計過程中，以基準面為基準面來確定縱斷面和數值點的位置。因此，其他設計環節中的設計對象也可以使用參照平面作為參照標準。研究了每項任務的設計目標，并在船體線形設計中加入相應的基準面，為后續設計提供所需的形狀參考和位置參考。為每個參考平面建立距離和角度等約束，這些約束將每個設計鏈接的設計對象鏈接起來，使每個任務能夠在相同的設計環境中執行設計過程。當一個設計任務不能滿足設計要求時，可以根據參考平面退回到上層設計過程，并有針對性地修改相關設計對象。通過在船體線形設計中增加豐富的位置和形狀參考，為沿設計螺旋線的雙向可逆設計過程提供了依據，為分叉螺旋線的引入創造了條件。推動了船舶設計螺旋線并行化、協同化、多學科的發展與進步。

1.2 船體線型的數據結構

傳統的船體定線設計主要通過船體定線圖和形值表來表達設計方案。船體剖面通過將船體剖面的相交線和特征輪廓投影到相應的基準面來表示。船體橫截面交線是指平行于每一基準面的三組平面與船體表面的交線，對應的交線是船體橫截面交線（即橫截面線，縱剖面線和水線）。每一橫截面的交線分別代表船體表面沿船長、船型寬度和船型深度三個方向的變化規律。特征輪廓線是指表征船體曲面邊緣和折角位置形狀特征的輪廓線，即首尾輪廓線、甲板邊線、甲板中心線、舷墻頂線、平邊線、平底線和折角線等。船體型值表是通過將船體線型圖中各型值點的位置信息編列成數據表格，從而實現對船體線型進行表達。

2 船舶分艙優化布置方法研究

2.1 船舶分艙布置的雙向可逆設計過程

基于沿設計螺旋雙向可逆的設計方法，實現船舶分艙可回溯的設計過程。以船體線型屬性化的數據結構為基礎，根據貨船艏艉尖艙、機艙、貨艙和邊艙等各主要艙室的布置需求，在船體線型設計過程中預制船舶分艙布置中各水密艙壁和甲板平臺所需的位置參考和形狀參考。這些參考面作為船體線型設計與船舶分艙布置的特征屬性，將船體線型與船舶分艙布置聯系起來。在分艙布置過程中發現船體型線不能滿足分艙布置的要求，不是按設計螺旋往前進行機艙布置設計，而是立刻返回到型線設計環節，根據相應參考面對船體線型進行修改，使型線與分艙達到協調后，再繼續進行后續設計環節，從而實現設計過程的逆向進程。也就是說，在任何設計環節，當出現與前面設計不協調因素時，立刻返回到前面設計環節調整其設計，以達到二者協調。如此，可以及時消除設計過程中隨時出現的不同設計環節之間的不協調因素，避免不協調因素在整個設計過程中的累加，從而縮短整個總體設計過程，提高設計效率。

2.2 貨船主船體劃分的基本準則

主船體是連續開放甲板（通常是上層甲板） 下整個船體的一部分。根據不同船型的要求，通過設置水密艙壁、甲板、平臺和雙層底來劃分主船體的內部空間區域。貨船主船體艙室布置時，通過水密艙壁沿船長方向分為艏尖艙、機艙、貨艙和側艙。首尖艙是船舶前部的艙室，通常包括第一個壓載艙和錨艙。船舶的艏尖艙通常由船體的防撞艙壁與后艙隔開。規范對不同類型船舶的防撞艙壁位置有不同的要求。一般用防撞艙壁與船首垂線的距離來定位。

艉尖艙是位于船舶最尾端的艙室，它通常包括舵艙和船尾壓載艙。它主要用于布置舵機和調整船距。根據尾架布置和母船布置方案選擇尾吊艙長度。艉管盡量布置在艉艙內。

機艙是船舶內安裝主機和其他機電設備的艙室。根據機長沿途機艙的不同位置，機艙可分為尾機型、中置機型和中置后機型。機艙長度根據主要機電設備布置和機艙位置確定。在機艙設計中，應盡量縮短機艙長度，在允許機艙高度的情況下，設置相應的機艙平臺。從而充分利用空間布置機電設備，提高機艙容量利用率。

壓載艙位于主船內雙層底、船首尖艙和側艙。側艙主要包括雙殼結構的下側艙、上側艙和側艙。壓載艙主要用于保證船舶在不同的裝載條件下具有適當的浮性和穩定性。