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摘要：本文以典型的18万载重吨好望角型散货船为实际案例，阐述了横梁结构概论，并且分析了横梁结构负载情况以及横向舱口与下横梁结构强度之间的联系，通过船舶舱口及舱口围形变总结现阶段两者之间的不足和问题，并且总结出解决方案。
关键词：散货船；下横梁结构；舱口围；惯性矩
随着经济和海运事业的发展，船舶逐渐大型化。对于散货船而言，为了装卸货的方便快速，往往设计有较大的舱口，这样就导致甲板结构强度损失。为保障船体结构稳定，舱口甲板下方通常需要设置下横梁结构用于加强。但是较大的横梁自重也较大，并导致建造成本上升，且不利于对货舱的利用，因此设计人员在实际完善船舶结构时，需要将两者综合分析，提升船舱使用效率，增加经济收益。
一、横梁结构概论
横梁通常指的是建筑物或者大型（运输）设备机构中，横向的支撑梁，一般方向垂直于纵向梁，而布置方式主要是按着整体结构中的短向轴线进行安放和布置。对于散货船来说，横梁、立柱以及每层的层板组成舱室内部结构。横梁起到了支撑水平板材（如甲板）的重要作用，其强度和稳性直接影响到水平板材的稳定。
二、横梁结构负载情况
随着我国航海事业的逐步发展，对于货船建造的标准和规范也逐渐完善。在船舶机构建造过程中，设计人员需要根据船舶建造相关规范制度进行货船载重的横梁，由于船舶规章制度定义了多种载重状况，而不论是那种工作状况，如果货船结构中，甲板结构中任意的一个载重点受到的外部载重，均称为额定外部压力，其主要特性是承载重量运动方向为垂直方向，同时船舶船舷侧面承受的动态载重力量冲击，其运动方向则是平行于甲板，因此在水面运行时，极易形成甲板结构的曲向形变以及合成应力无法满足运行要求等不良状态[1]。在横梁结构负载系数设计中，设计人员应该针对甲板下横梁的带模式和不带模式进行相关数据对比，由于甲板结构中原带下横梁模式是现有建筑模式中比较成熟的一种，因此数据对比时，可以借助其运行规律进行相关的系数参考。
（一）货船模型分析
在实际货船结构系数分析时，需要针对货船横向甲板结构中，甲板横截面数据与货船运行方向的惯性系数进行数据建模，并且可以根据相关数据进行计算得出横向甲板结构中，甲板对垂直方向载重荷与货船侧面船舷受风浪载重荷的抵抗力，并以此为数据基础，对于船舶内部结构的内向弯曲能力和纵向曲线能力的判断和分析。在整体模型建立时，设计人员应该将横向甲板结构中的甲板以及其附加结构中产生的相关数据，成立为一个简化的横梁结构模型，并且针对横向结构是否可以正常承担弯曲应力，同时其应力在货船甲板下横梁处是否有被削弱情况进行综合分析。以某典型的18万载重吨好望角型散货船为例，实施建模，针对其中横向甲板下横梁的载重数据进行详细分析。其中货船横向仓储船壁上的侧面板材，与横向仓储传口围板在货船结构中的实际距离需要保持5400毫米以上，在实际建造时，需要在甲板宽2250毫米处与船口围板组成一个横跨甲板的单向跨梁，如图1船口围板组成形式。并且以此为研究基础，汇总相关数据，得出总体汇总表格，如表1。
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图1 船口围板组成形式
表1船口围板形式汇总表格
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根据表1所总结的相关数据进行综合分析，当甲板结构中的甲板下部分设置横梁结构时，横向结构剖面的高度和运行方向距离随之变大，有利于提升横方向剖面的惯性矩，同时如果甲板与中和轴距距离过近时，一定程度上，削减了甲板系数对于剖面模型数据的实际作用，两者之间，此消彼长，最后剖面模型数据的最终数据结果有外在的客观因素共同组成。而根据相关公式计算横梁在甲板平面结构内部对于弯曲形态的抵抗能力，可以得知：当舱口围板的宽度与甲板结构中，甲板横向剖面模型数据的影响大于对剖面模型数据的影响时，换句话说，如果船体结构中，甲板区域一旦取消下横梁结构后，对于船舶整体结构会造成一定程度的稳定影响，加上实际方案设计中，舱口围吧的宽度通常需要根据实际的使用需求而制定，因此无需与整体面板保持一致，只要其围板宽度进行小区域的调整即可，这样，可以降低建造成本[2]。
（二）下横梁惯性矩分析
在实际下横梁结构设计中，设计人员需要针对下横梁结构抗击曲线能力进行数据收集和相关解析，由于甲板结构中，甲板的建造长度数据与对应的惯性矩存在着一定的比例关系，其长度直接影响了零件结构的稳定或者屈曲程度，并且在货船的原结构中，普遍甲板结构的下横梁长度较长，并且整体结构件位于船舶仓储内部，在实际运输时，需要考虑其货物积压的相关问题，由此一般货船在结构设计上，不会设置太大尺寸的甲板面板或者加强区域的结构筋，并且在实际设计中，所有加强结构零部件需要与船舶水平方向呈一定角度，以此实现对惯性矩力的缓解，考虑到横方向舱口围自身的结构强度，在围板隔断划分时，货船结构中，已经在船舶水平方向的加强区域安放稳定性能较强的结构零部件，因此可以证明，如果下横梁遭受强度过大，就需要使用合适的结构模式，将甲板结构中的甲板两端进行相关处理，使其水平力量可以有效传送到横方向舱口围板，有效地防止甲板板材发生屈曲现象[3]。
（三）下横梁应力分析
在船舶航行中，甲板结构中的甲板受到下横梁应力的情况并不普遍，如果下横梁结构强度过大的话，横方向甲板将重新把受到的应力进行合理的分配，同时设计人员考虑到甲板在运行时，会受到较大的风浪载重荷，此时如果横穿舱口围板规格和下横梁结构强度设置的相对合理，更加容易保证结构的稳定性。同时如果将甲板结构中甲板两端所受到的应力，使用科学、合理的方法传输到舱口围板上，可以有效地促使围板分担结构上产生的应力，保证船舶安全系数。
三、横向结构连接问题分析
（一）舱口及舱口围变形
当船舶下横梁结构强度过大时，甲板结构中的甲板横方向剖面产生的惯性矩随之减小，直接造成甲板自身结构的刚性系数大幅度降低，产生结构变形机率增大。仍以该船为例，如果在下横梁结构强度过大时，想要保证甲板结构形态的状态不变，就需要将舱口的围板规格增加，其高度增加至1480毫米。但是在实际零件建造时，许多运行厂商对于舱口盖尺寸并不重视，因此施工人员为了保证下横梁强度对于舱盖形态的影响符合标准要求，在实际安装和设计时，需要加装锁紧设备，以此实现在下横梁结构强度过大时，舱盖形态可以与舱口保持相同，由此可以得知，舱口围板的形变与下横梁结构强度的影响不大。在实际结构建设中，设计人员需要根据实际散货船的结构特点与舱口设备建造厂商进行相关沟通，确保尽可能减少横方向甲板结构中甲板的形变可能，并且，在保持下横梁结构强度的同时，并不希望利用增加舱口围板高度来实现加强舱口刚度，在实际设计中，设计人员可以适当考虑完善甲板下横梁结构中，短距离纵向横杆，并且将其结构形式改良为大肘板模式，如果当甲板结构中甲板宽度变小时，三角肘板可以充分地展现其实际作用和效果[4]。
（二）连接问题改善方案
当甲板下横梁结构强度过大时，船体整体结构想要更好地与横方向窗口围板进行连接，就需要将船口的结构承载力有效的进行结构传输至舱口围板结构上，通常设计人员会使用几种方式进行传输。
第一，在结构设计中，将船舶舱口的围板与船舶整体结构的重合部分增大，以保障船舶的结构安全性能。第二，在船舶整体结构设计中，由于横向舱口的围板两端的磨损和老化问题并不严重，因此可以根据船舶的实际需求将围板形式稍微改革，改变成直线模式，以便于三角肘板的面板可以有效与之连接，增加摩擦面积。
四、结语
由此可见，散货船下横梁结构是保障船舶甲板稳定性的重要因素和基础条件，为了更好地保障货物运输的可行性，设计人员应该加强下横梁结构强度与舱口围板之间联系的研究程度，以此实现船舶建造的合理性。
参考文献：
[1]邹雄，李阳，沈玉琦，等.散货船舱口角隅损伤解析[J].中国水运，2019，000（004）：60-63.
[2]顾俊，傅建鹏，何建军，等.散货船弹性舱口角隅设计[J].船海工程，2020（1）：5-9.
[3]张成雷，袁宝晨，张立远.散货船舱口围修理改进[J].中国修船，2019，032（003）：58-58.
[4]杨仁记，张秤.散货船舱口围板撑柱结构优化设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014，000（021）：226-229.