淺談船體結構的細節處理

董克影

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海200125）

0 引言

筆者參與建造的船舶多為工程船，主要分為起重船、起重鋪管船、交通運輸船等，該類船舶的造價較高、設備較多、較先進，但在船體結構和舾裝的設計和建造上與其他類船舶流程相似。筆者根據自己的生產建造經驗著重分析船體結構設計中需要注意的細節處理，做好細節處理，可以有效地優化船體結構及提高生產效率。

1 船體結構設計的內容分析

1.1 圖紙設計階段

船體結構的詳細設計階段主要包括整個布局圖、結構圖以及剖面圖等。該階段要明確材料厚度、零件尺寸、連接方式等，設計人員要借助自身的專業知識優化船體結構設計，制定針對性的船體結構設計改進方案，此階段非常重要，對下一階段的生產設計起到決定作用。生產設計階段，是對詳細設計階段的細化和補充，要明確每一個部件的不同視圖、零件編號、破口形式、焊接方式等信息。

1.2 輔助設計階段

輔助設計的目的是提高產能降低運營成本，例如，強化永久環和腳手架的安裝都屬于該設計階段 。安裝腳手架具有較高的復雜性，在安裝過程中需要立足船體結構設計的具體情況，選擇最佳安裝方式和安裝位置。該環節的設計可采取分段處理的模式，能有效避免二次作業。

1.3 準備工作階段

該階段主要方便現場建造，為開始建造船舶提供條件，做好準備。準備工作階段需要根據船體的不同結構，分階段針對性準備。如船臺采用何種順序進行安裝、調換程序設計等。

1.4 管理施工階段

該階段主要是在建造期間，根據現場的實際情況，出具工藝單、修改單、報驗單等，形成單據管理。工藝和施工設計要做好聯系，建立良好的溝通，共同解決船舶建造中遇到的問題。在整個船體結構的生產過程中，需要改進施工計劃和工藝的關聯，以便優化船體結構的設計過程，更好地解決船體結構設計的技術問題。

2 船體結構設計的條件分析

在設計船體結構時，必須確保船舶的安全和實用性，并使其外表美觀。參與船體結構設計的人員需要將結構設計要點和力學要求結合在一起，確保整個船體結構的安全性及其穩定性。再者設計人員需要借助航海定律，關注水位和天氣因素，確保船體結構有較強的承重性，為了提高設計工作的科學性和可靠性，在設計外部結構時應考慮到船體航行動力的相關要求。船體穩定性要求上要立足船舶實際運行情況，采用先進的設計技術，提高對設計參數具體功能的關注度。此外，船體結構設計人員還要考慮資金預算情況，盡可能提高經濟效益和安全性能之間的結合性，避免結構設計中出現的原材料浪費等問題[1]。

3 船體分段細節優化處理分析

3.1 分段式輔助支撐

分段輔助支撐細節的優化可以為船體結構的進一步設計提供支持，這就要求船體設計師需要與船體建造者和船體檢驗員多溝通，考慮到不同部門的意見和建議。船體設計師應該全面分段輔助支撐的功能，以確保輔助支撐的數量足夠，為后續設計奠定良好的基礎。

3.2 船體分段舾裝細節

船體舾裝一般分為分段舾裝、合攏后舾裝。為了減少油漆破損和后期結構的修改，大部分舾裝件安裝都是在分段階段完成的，分段舾裝結構是船體舾裝需要關注的問題。傳統的雙層底結構，外板和前段臂要高于雙層底，一般約為13 cm，此種舾裝設計會對設備產生相應影響，因此設計人員需要加強對該設計環節的注意，在減少舾裝成本投入的基礎下，做好該處舾裝設計細節處理。通常解決辦法是在艙底100 cm 以上的艙壁接口處安裝一個臨時板。

3.3 船體裝配細節

船體的分段劃分要根據建造場地的大小、吊裝能力、船體結構等因素來劃分，船舶建造中的分段形式多為P 型，P型分段的特征是重心不穩，因此船體裝配在進行細節優化時，需要使用輔助結構來支撐分段部分，提高分段結構的穩定性。該設計環節如果不加注意直接會影響整個船舶生產的工作效率，同樣也難以保障船舶生產的安全性。鑒于此情況，現場一般要將P 型分段方式改為R 型分段方式。此種分段模式，會使合攏的操作環節得到簡化，2 個分段焊接時只需要采用填角焊的方式進行處理就可以順利完成船體裝配，可明顯提高船體結構生產效率，并保障船體結構穩定性和安全性[2]。

4 肘板強度的處理分析

肘板是最廣泛采用的連接形式，如用于舷側縱骨與底部肋板或縱骨等的連接、橫梁與縱桁的連接、肋骨與橫梁的連接等（見圖1）。肘板因大小和位置的不同，需要加面板或者加強筋，設計人員需要注意，要嚴格按照規范執行，不能隨意處理，否則會給建造帶來不必要的麻煩。一般，肘板自由邊超過60 倍肘板厚度，需要加折邊或面板，再就是高應力區的肘板需要面板，通常情況下，肘板邊長大于所連接的較小構件的腹板高度1.5 倍即可，厚度與構件腹板相同。

圖1 肘板結構形式

5 通焊孔的設計優化處理分析

船體部件包括大小不同的孔，通常分成流水孔、透氣孔和通焊孔，通焊孔的主要作用是讓焊縫通過結構，通焊孔一般很小，非水密結構上一般不需要封堵，水密結構上需要用補板封堵，以保證結構的水密性。在傳統的船體結構設計中，通焊孔主要開在肋板結構上，在肋板上設計補板，但設計補板將大大增加工作量和施工難度。因此設計人員對通焊孔進行設計時需要充分考量各種因素，嚴格按照設計規范進行，盡可能將補板數量減少，提高船舶結構設計及建造效率。

6 斷梁細節的優化處理分析

在優化斷梁的細節時，斷梁必須合理地定位并分段化處理。需要對每一個作用點進行焊接處理，杜絕在施工中的偷梁換柱和以次充好的行為，同時停止用新的梁柱截段來補救已經壞掉的梁柱，減少不必要的高強度工作。在斷梁設計中可以采用新的結構，此種結構特點可以將斷梁整體的剛度和強度提升，不會影響斷梁正常的結構特點。

7 防堆積板位置選擇的優化處理分析

船艙圍板角落部位是防堆積板通常被設置的位置。防止散亂貨物堆積是防堆積板的主要功能，但是將防堆積板設計在船艙圍板角落部位存在明顯的不合理性，該部位為應力區，較為危險，所以一定要把關于這塊板的所有注意事項處理好。為了增加防堆積板設計的安全性和可靠性，可以將落貨板設計在船艙角落部位，這樣可以避免雜貨亂堆亂放的問題，能將防堆積板的受力負荷減輕。應力位置低于防堆積板的情況下，需要設計人員關注受力對船艙的影響，此時要提高防堆積板的光滑程度，盡可能將應力減小到最小。甲板和落貨板之間的距離要根據船舶實際情況來定，盡可能減小應力對船舶的影響。

8 測深管底部防擊板細節的優化處理分析

在測深的過程中使用測深錘，測深錘落到底部時，會對外板造成沖擊，損壞外板的油漆，因此要在測深管底部安裝防擊板。傳統建造模式，要等測深管安裝完成后，才能確認防擊板的位置，再將防擊板安裝在底板上，這種模式施工的難度很大，也會耗費較長的施工工期，難以提高生產效率。為了應對這種情況，必須加強對測深管底部防擊板的詳細處理。可以在安裝前，在測深管底部安裝好防擊板，再在測深管的底部鉆一個長孔以滿足測深要求。這樣船體施工時測深墊板的安裝就可以在地面上完成，不需要前往船艙中進行安裝，施工工作量會明顯減少，船體施工效率會得以提升。

9 結語

在船舶設計和建造中做好每一個小細節優化，都會大大提高船舶的設計建造水平。因此，在設計和建造船體結構時必須加強細節管理，設計和建造人員要多溝通，多思考，加強專業知識和技能，做出更多更好的細節優化，提高造船業的勞動效率和降低生產成本。