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船体结构设计中生产工艺性问题及应对措施张华

发表时间：2021/3/16 来源：《城市建设》2021年1月作者：张华

[导读] 现如今，随着社会经济快速发展，各行业依托现有技术逐渐向现代化发展，船舶设计发展过程中必须立足现有的设计基础结合时代发展要求实现创新，相关工作人员在实践操作过程中保证船体结构设计的优化发展。本文首先对船体结构设计进行探讨，然后立足当前的船体结构设计工艺性问题进行分析并提出有效应对策略，希望为以后的船体结构设计提供借鉴。

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摘要：现如今，随着社会经济快速发展，各行业依托现有技术逐渐向现代化发展，船舶设计发展过程中必须立足现有的设计基础结合时代发展要求实现创新，相关工作人员在实践操作过程中保证船体结构设计的优化发展。本文首先对船体结构设计进行探讨，然后立足当前的船体结构设计工艺性问题进行分析并提出有效应对策略，希望为以后的船体结构设计提供借鉴。
关键词：船体；结构设计；生产工艺
        引言
        在船舶结构设计工作中，技术人员通常利用多种方式来对检验设计方案，实行多元化的船体结构优化工作，这也是顺利完成船体结构设计工作的重要前提。通过船舶的结构设计方案层面来分析，采取分段设计手段可以有效提高船体设计的针对性。同时由于甲板的厚度是船舶在航行过程中始终维持平稳性的重要保障，所以需要对船舶不同部位的甲板进行加密。
        1船体结构的设计理念
        1.1图纸设计
        在船体结构图纸设计中涉及到的模块有：（1）套料图，套料图需要与结构图相关信息进行对应，以发挥科学指导船体结构施工的积极作用，涉及内容有零件变化、尺寸标注、组立流向等等；（2）结构图，在结构图中包含平面图、局部图、详解图等，执行中要对每个部分进行详细了解，并对其进行良好衔接，针对图纸存在问题也能及时发现，并采取有效措施进行优化，所制定的结构实施方案也会更加科学合理，针对船体结构中的透气孔、各切角、通焊孔也要引起注意，需要保证其一一对应，而涉及到的船体焊接方法、厚度、坡口等内容需要提前进行详细标注；（3）加工图，针对船体设计加工图主要包含板材和型材两方面内容，也要在实际开展工作之前对生产制造所需板材加以明确，以防止错误使用情况发生。
        1.2辅助设计
        受造船工艺复杂性影响，为使该项工作顺利、高效和高质量开展，就需要辅助设计在其中发挥指导作用，涉及到的内容包括：（1）脚手架安装，船体结构建造需要运用脚手架的地方比较多，但是在对脚手架进行安装时比较复杂，这时候就要求在生产设计环节，结合船体实际状况及特点，确保其作用在船体结构最佳位置；（2）吊耳安装，吊装吊耳一般是临时吊耳，安装在分段的四角，目的是确保吊装时安全平稳，主要作用是对分段进行翻身、转移、合拢，通常在吊装完毕后进行拆除。另一种吊耳为设备维修吊耳，安装在设备的正上方，方便设备维修保养时的拆除吊装作业。以上两种吊耳都应该在不影响其它系统的前提下确保安装在强结构上。
        1.3准备工作
        在准备工作阶段，需要将船体结构划分为若干个环节进行准备，并对各环节具体准备情况进行管理，如：从工厂出发包含起重能力、运输条件、预装要求等阶段，在做好相关准备工作的同时，对吊装程序加以设计，以便于能够在船体结构分段吊装中找到最佳搭载顺序，而在分段制造环节中需要对各项工作要点加以明确，尤其是在进行船台制造中，要对基准分段吊装进行确定，以保证船体合拢能够得到较好衔接。
        1.4管理施工
        在管理工作中主要是对图表实施科学管理，涉及到的项目包含工艺项目、密性试验、拍片数量等等，在船体结构生产设计时对这些内容管理加以重视，可以使施工设计与工艺联系更加紧密，并在相辅相成中确保船体结构施工工艺设计科学合理，针对实际操作中可能存在的技术问题也能得到很好解决，船体结构生产设计水平也会大大提高。
        2船体结构生产设计主要要求和基本内容
        2.1主要要求
        船体结构的设计中，主要是考虑了使用性能这一主要的参考，因此，这就要求在充分保证船体结构的安全性能之下，进一步地美化船体的外观，在船体设计中，安全是一个主要的问题，只有保证了船只安全的航行，才能将船体所承载的利益充分的保证，同时还能够更好的保证船体结构的稳固的理念，所以在船体结构的建构中，一方面要充分的保障各个方面都能够符合力学的原理，另一方面还需要充分参考实际情况，例如航海条件、天气以及水文条件等因素影响，从而使得设计出的船体既能够应对出航中各种极端天气，又能够在结构中充分保证承重性，在这一条件下，使得船体的外形设计能够更好地配合航行中各种动力要求，此外，还需要考虑实用性的问题，这是从设计的角度出发，将各种设计参数充分纳入参考的体系中，例如船体、甲板以及船舱等，在设计中需要根据船体的实际装载而选择一个合理的设计方案，保证其既能良好地容纳预计货物或者是的人员，同时又能够使得船体提供一个安全舒适的环境。

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        2.2基本内容
        在设计船体结构方面，基本的工作内容包括：初步确定结构、按照预算而为设计提供要求、选择材料型号与报告以及上报船体的合成技术等，在这些方面的设计中，需要考虑的基本理念主要集中在实用性以及经济性，例如船体结构中板材是否具有良好的承重性，同时还需要考虑其他的重量以及限制条件，因此在选择方面需要充分地考虑一些比较轻便、节约、新型合成的板材，其中的基本步骤可以按照总体规划的过程进行，分为初步设计、详细设计以及生产设计，下面进行分别论述。
        3船体结构设计中生产工艺问题及应对策略
        3.1采用先进设计工艺对船体结构进行分层优化
        船体结构设计人员有必要对船舶甲板的厚度、防水能力以及前进动力进行调试，也要对船舶不同结构部位的材料性能进行检测，对存在安全隐患的部位进行排查，保证船体各个部位处于正常工作状态。同时，工作人员需要基于船舶折角保护器、底板、甲板以及框架的结构设计顺序，来优化船体结构设计方案。在对船体负载部位进行结构设计时，需要充分考虑到关键部位的受力问题，设计人员可以采取分段设计来保障各个环节设计工作的顺利，最终实现船体关键位置的结构设计工作。针对具有双层结构的船体而言，其不但具有更高的稳定性，同时整个船体具有更多种类的储存空间，这对船舶的动力和航行时间具有重要影响。船舶骨架通常都是由高性能的低碳钢架组成，其中船体的纵向船体骨架主要是用来承受负荷。因此，合理的运用力学原理来最大限度减少钢架的受力和减缓船体底板所承受的压力，可以大幅度提高船舶的速度。就船体的横向骨架结构设计而言，其在一定程度上可以通过增加船体内腔的受力来对折角保护器施加反作用力，这样可以有效实现外力的相互抵消，保证整个船体减少外界压力。
        3.2船体结构的安全性与合理性
        船舶行业发展中进行船体结构设计需要考虑到安全、适用、耐久性，在实际设计过程中必须考虑到各种因素，船只运行过程中为了发挥整体功能各方应该有机组合和有效连接，在考虑此方面问题时需要从船体结构生产设计的规模方向涉入，船体结构设计生产过程中尽可能地保证各种工作的效率，此时可以把船体结构进行细分，在实际工作过程中各部分紧密联系，相关工作人员在有效交流之后开展实际工作，增加了船体结构设计、检验以及后续生产各环节的便利性。船体结构生产设计过程中考虑到实际生产的速度，在进行各部分工作拆分时可以按照不同的标准，立足船体结构设计生产的实际情况进行拆分，在拆分过程中可以根据整体结构进行上下拆分，实际设计环节把任务分配到各组，各部分操作中应该有效组合，但是在管理上进行统筹，在船体结构设计过程中避免细节方面出现问题，实际设计生产过程中各项操作严格按照标准落实。船体结构的构造和生产过程中所用的材料都会影响到组合后的整体性能，通常船舶作业中海上环境比较复杂，经常会在环境比较恶劣的条件下使用，所以船体结构设计过程中工艺选择必须以安全性为基础，此时重点关注质量问题，在船体结构精细加工过程中强化管理，并且保证各连接环节工作到位。同时，船体结构设计和后续生产过程中，每个环节都应该实时动态把控，根据实际质量要求科学调整实现动态化管理，具体工作必须结合现有的各种新技术，比如利用现代化的手段来进行船体结构计算，科学地预算出船体结构负载能力，为了满足实际需求利用现代化信息软件进行信息整合，在实际的船体结构负载承受计算过程中保证实际与预算相符。
        3.3在生产活动中使用高等级钢完成剖面设计，确保船体结构的稳定
        船体结构设计生产过程，为了保证稳定性需要选用合适的船舶用钢材料，比如船体的尾夹板和艏楼甲板就必须使用高等级钢，区域在连接过程中必须使用高强度螺栓进行连接，实际连接过程中必须保证负荷作用达到最佳，此时需要考虑到螺栓的轴向力和扭矩。相关材料选择时需要考虑到高钢强度钢的选用标准，尽可能地以现有的标准数值相互适应，在材料消耗过程中必须把重要指标控制在合理数值之间，比如碳和硅以及锰。船体结构设计时需要考虑到轮毂和船尾的距离，根据实际距离选择合适比例的设计方式，在整个设计过程中需要在端部进行加固处理，在整体上保证船体受损伤的抗受能力。
        结语
        社会不断进步，对各方面的要求逐渐提高，船体结构设计为了满足实际需求要在实践中不断创新，在现有的船体结构设计理念基础上实现转变，为实际设计工作指明方向，船体结构设计中工作人员通过实践探索对设计方案进行优化调整，面对过去船体结构设计中的问题，采取有效措施解决，加强设计环节的检验工作，实现多元化优化发展，根据现有的方案进行详细分析，在实际设计环节根据具体要求可以分段设计，整体上保证质量。
参考文献
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