王红涛 夏治林
武昌船舶重工集团有限公司设计研究院
摘要：我国是一个海洋大国，海岸线总长度达到了3.2万公里，为航运事业的发展创造了良好的条件，近些年，随着国内以及国际贸易的发展，对航运能力提出了更高的要求，这直接带动了我国航运事业的发展，在这个过程中船舶设计水平是航运事业发展的关键，尤其是船体结构设计作为船舶设计的核心，对船舶的总体质量，以及船舶的货运能力具有重大的影响。同时传统结构设计具有较高的复杂性，在设计的过程中需要考虑对船舶货运能力的要求，整体的结构形式，以及船体材料的选择等，这些都会对整体的设计水平起到重要的影响，因此本文主要基于船舶和海洋工程的角度对船体结构设计进行研究，希望能够促进船体结构设计水平的提升。
关键词：船体结构；海洋工程；设计方式
市场经济的发展，为航运事业的发展创造了有利的发展空间，水路运输由于载重量大，货运成果低，已经成为现代货运运输尤其是国家贸易的重要货运形式。在此发展形势下，对船只的货运能力提出了更高的要求，需要现代的货运船只具有更高的载重能力以及稳定性。而想要实现这一点就需要从船舶的结构设计入手，从现代船舶发展的趋势以及海洋工程的角度出发，加强对船体结构设计的研究，通过提升船体结构设计的水平，提升船舶的航运能力，以及航行稳定性，这对于进一步提升我国的航运能力，促进航运事业发展，以及市场经济的文定发展具有重要意义，需要引起领域内人员的重视。
一、船体结构设计理念
对船体结构设计理念的分析，可以从船体结构设计的内容入手。从船体建造总的工作量上来看，与船体结构相关的内容可以占到总工作的一半以上。具体而言船体结构设计并不是一项独立性的工作，往往需要多个专业共同参与，因此，船体结构设计通常需要反复的研究论证，并且在各个专业之间建立有效的沟通渠道。在设计以及建造之前需要做好个性准备工作，明确船体结构设计的各项要求，再结合实际的建造条件制定出科学合理的设计方案以，明确施工建造的要点，保证船体建造图纸的详细性以及准确性；其次是要做好与之相关的各个岗位以及人员的协调，从设计建造的细节出发，加强对设计环节的控制。可以将船体结构设计建造分为四个阶段，即图纸设计、辅助设计、准备工作阶段、以及管理施工工作。
在船体结构设计中，船只的性能是重要的设计指标，在提升船舶整体性能的同时，还需要保证船舶的安全性，在此基础上对船舶进行美化。在这个过程中，安全性是其性能实现的基础。在设计的过程中需要将保证船体的稳固性，作为设计的要点，相关的结构设计需要符合力学原理。从实际的航行条件出发，综合考虑航行中的天气，水文等因素的影响，保证所设计的船只能够应对航行中的极端气候条件，保证整体结构的稳定性，外观设计在保证航行稳定性的前提下，确保船只的动力能够得到充分的发挥。由于船体结构设计有很高的复杂性，因此在设计的过程中一方面要考虑到实际航行的客观因素，同时也参考以往的建造经验，保证设计工作的科学性以及高效性。
船舶的稳定性不仅与设计方案有很大的关系，同时相关的建造技术需要与设计方案具有较好的契合度。在建造的过程中材料本身的性能将对建设的质量具有重要的影响。在船舶建造中对相关材料的弯曲度，以及材料厚薄都有严格的要求，成本控制需要建立在保证质量的基础上。另外，实用性也是船体结构设计中需要重点考虑的问题，不同的船只有着不同的使用需求，而设计方案也需要根据船只的使用需求进行相应的调整。船体，货仓夹板都需要根据具体的需求进行有针对性的设计，一方面需要保证船舶的功能性能够得到发挥，另一方面还需要兼顾船只的舒适性。
二、船体结构设计的基本内容
从整体上来看，船体结构设计可以分为：确定初步的结构方法、按照预算和设计要求提供使用材料的型号报告、上报船体合成技术三个主要的内容。在这个过程中保证设计方案的经济性以及实用性是基本的设计理念。在板材的选择上需要尽量选择承重性能好的板材，同时还需要考虑到其极限的承重能力。在现代的船只建造中，一般采取新型的合成板材，这种板材具有较好的性能，同时成本较为低廉。从环节步骤上来看，船舶结构设计又可以分为基本的设计、细节的规划和生产技术要求，分阶段实现设计。在初步设计中，需要从设计的技术标准出发，采取框架式的设计构架。初步设计好图纸预想稿。根据设计的技术要求，相关部件的型号来形成科学准确的预算报告，在此阶段主要需要确定船只的大小以及结构方案。在详细设计阶段，需要对前期的设计框架进行论证以及完善，对于一些细节性的问题需要根据相关的审批意见进行调整，加强对设计细节的管理，在进一步在设计方案中明确各构件的型号、材质，保证设计方案具有一定的系统性。在生产设计环节，主要需要将船只的设计方案付诸实践，从设计方案的特点入手，采取合适的建造方案，保证船只的性能能够符合设计的要求。
三、船体结构设计的要点
船体结构设计具有很高的复杂性，因此通常分阶段进行设计，再将各个阶段，以及部件的设计进行组合，进而形成完整的设计方案。在现阶段下，一体化的结构设计还是比较难以实现的，非常容易出现局部设计缺陷。分阶段的设计虽然需要考虑到方案整合的问题，但是有利于保证设计方案的合理性，同时也能支持分阶段的建造。船体分段设计时是将结构分解为有机联系的几部分，根据实际的首、尾或者上、下的结构进行拆分，分组设计建构，同时要考虑到组合后的一体性，在设计分组拆分时要做好统筹工作， 虑到后期组装工作的各个细节。
船体的载重性能与船体的材料，力学结构以及船体自身的重量有很大的关系，同时在实际的航行中还收气候水文条件的影响。这其中船体自身的稳定性是关键性的影响因素，因此在进行船体结构设计的过程中，需要进一步对衔接，加工等环节进行完善，在设计中需要充分考虑到船只在航行过程中动态变化，对其结构进行优化，对船只的载荷能力进行过程性的测试，还需要对船只整体进行系统性的分析，最终实现准确的载重设计，保证所设计的船体结构能够满足复杂条件下的载重需求以及安全性需求。另外在设计材料的选择上，一般采用稳定性较好的钢材料，同时为了降低船只的重量还可以与铝材料，或者其他合金配合使用，在这个过程中还需要考虑到材料成本的问题，防止成本超出预算。
总结：
船体结构设计具有很高的复杂性，基于我国市场经济的发展以及对航运能力的需求，船体结构设计的重要性也在不断提升，船体结构设计直接影响到船只的稳定性以及载重能力。在设计的过程中，相关的设计人员首先需要明确设计的需求，从现代船舶设计的发展趋势出发，结合海洋工程，对相关的设计方案进行反复论证。在设计的过程中还需要认真研究船舶的使用性能，充分考虑到航行的天气因素，水位因素，保证航行的动力能够得到满足，加强船体结构的稳定性，注重材料的选择，在保证船舶使用性能的同时，重视船舶的安全性，保证相关的设计方案具有科学性合理性，能够满足船舶航运的需求，进一步促进航运事业的发展，同时为我国市场经济的发展创造良好的条件。
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