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摘 要： 這篇船舶工程論文發(fā)表了船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策，船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到船舶航運的過程，論文介紹了船舶主題結(jié)構(gòu)設(shè)計的考慮因素，并給出了船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題及對策，以切實提高設(shè)計可靠性，保證船舶航運安全。
這篇船舶工程論文發(fā)表了船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策，船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到船舶航運的過程，論文介紹了船舶主題結(jié)構(gòu)設(shè)計的考慮因素，并給出了船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題及對策，以切實提高設(shè)計可靠性，保證船舶航運安全。
關(guān)鍵詞：船舶工程論文,船舶主體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計
一、船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求
船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要綜合考慮航運可靠性、船舶使用性、生產(chǎn)工藝性、維護便捷性等多方面因素，其中尤以可靠性因素最為關(guān)鍵。在設(shè)計船舶主體結(jié)構(gòu)時，必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范，科學(xué)選取設(shè)計依據(jù)，這是保證船舶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的先提條件。船舶設(shè)計最終是為船舶制造服務(wù)的，因此所設(shè)計出來的結(jié)構(gòu)必須易于制造，便于進行質(zhì)量控制等活動。一般情況下，船舶主體結(jié)構(gòu)要盡可能多地使用標(biāo)準(zhǔn)化型材或者軋制型材，各骨材間要保持合理的間距，這樣一方面有利于提高船舶制造的工藝性，另一方面也易于開展各項成本控制工作，提升船舶制造的經(jīng)濟性。使用性也是船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要考慮因素，例如，在設(shè)計貨船時要提前規(guī)劃好艙口尺寸的大小，避免因艙口過小而對對貨物裝卸造成不便;在設(shè)計客船時要設(shè)法減小船體的總變形，防止航運過程中出現(xiàn)過大變形而造成乘客的不適或恐慌。
二、船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的考慮因素
1.工作環(huán)境
船舶在營運期間長時間地與海水等腐蝕性介質(zhì)接觸，很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)腐蝕問題，若保養(yǎng)工作跟不上，腐蝕不斷加重，最終可能出現(xiàn)構(gòu)件銹穿，導(dǎo)致船體強度大幅下降。與此同時，受不良?xì)夂�、波浪拍擊、貨物裝卸等方面的影響，船體很容易出現(xiàn)疲勞性損傷，在腐蝕與疲勞損傷的雙重作用下，很可能出現(xiàn)船殼破損進水等嚴(yán)重事故。同時，船舶航行過程中，不可避免地會受到波浪的沖擊，這種沖擊輕則造成船體外板腐蝕、變形，重則引發(fā)船體中垂彎曲等問題，使船體應(yīng)力出現(xiàn)較大變化。此外，當(dāng)船舶遭遇大的浪涌沖擊時，波浪反復(fù)交替作用，會使船體扭曲、中垂等負(fù)面狀態(tài)進一步惡化，嚴(yán)重時會造成荷載分布的嚴(yán)重失衡，影響整個船舶的航行安全。
2.船體載荷
船舶航運期間，同時受到多重荷載影響，如船體自重、海水浮力、風(fēng)力、慣性力、物資壓力等，此外，個別情況下還可能產(chǎn)生爆炸、撞擊等突發(fā)性荷載。在設(shè)計船舶主體結(jié)構(gòu)過程中，應(yīng)充分考慮上述荷載的影響，通過一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計來抵消、分散不良荷載的影響，保持船舶整體荷載均衡。船舶主要荷載分布情。
三、船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題及對策
1.縱橫向構(gòu)件
在設(shè)計船體的主要構(gòu)件時，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有較好的連續(xù)性，盡量不要出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷層或高度、剖面上的突變。通常情況下，可將主要構(gòu)件設(shè)計成完整的閉環(huán)框架，且把框架上各接合部位設(shè)計成具有一定半徑的圓角狀，形成平滑、連續(xù)的船體支撐結(jié)構(gòu)。如果是縱向構(gòu)件，在設(shè)計時應(yīng)確保強度的連續(xù)性，個別縱向部件直接關(guān)系到船體梁總縱強度，在布置時應(yīng)將其向端部延長足夠的距離。尤其是在貨艙設(shè)計中，需將位于貨艙部分的縱艙壁中幾個關(guān)鍵支撐構(gòu)件延伸至貨艙外部，并在雙層殼體部分進行加強處理，通常做法是加設(shè)強肋骨和舷側(cè)縱桁。為保證船舶總縱強度，建議將散貨船的頂邊艙與底邊艙都設(shè)計為高強度的箱型三角結(jié)構(gòu)，同時輔以高強度的雙層底結(jié)構(gòu)。
對于單殼體散貨船，在設(shè)計貨艙部分的雙層底高度時，不但要考慮總布置要求，還必須符合規(guī)范中對于普通貨船的設(shè)計要求。散貨船所采用的雙層底一般為縱骨架式結(jié)構(gòu)，在機艙部分，建議設(shè)置主肋板，一般每隔一個肋位設(shè)一個即可，如果肋位處于主機座、鍋爐座等基座下方，則必須設(shè)置主肋板。距艏垂線0.2L以內(nèi)可以每隔一個肋位設(shè)置一個主肋板，其他部位可以每隔3或4個肋位設(shè)一個。根據(jù)中國船級社相關(guān)規(guī)定，主肋板的間距不得超過3.6m，船體中縱刨面需要設(shè)置龍骨，但目前大型散貨船大都以箱形龍骨取代之。龍骨兩端應(yīng)設(shè)置旁龍骨，根據(jù)新版船舶結(jié)構(gòu)共同規(guī)范，兩個相靠龍骨的間距應(yīng)保持4.6m以上，抑或船底一般扶強材間距的5倍以上，在實際設(shè)計中，可以取其中較小者。
2.底邊艙結(jié)構(gòu)
船舶底邊艙斜頂板和雙層底內(nèi)底板交接處可以采用焊接連接或圓弧連接兩種不同形式。如果采用焊接方式，旁龍骨必須和斜頂板保持對齊，且內(nèi)底板伸出旁龍骨的部分不得大于5cm，若伸出部分過長，在后續(xù)焊裝橫向框架上的扇形補板時會遇到一些麻煩。同時，內(nèi)底板伸出部分的末尾需設(shè)計為圓形，各構(gòu)件之間一定要焊透。船舶貨艙部分的底邊艙斜頂板采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，船舷與底板交接的彎曲部分不做特別要求，采用橫骨架或縱骨架式結(jié)構(gòu)皆可，但一般以前者居多。船舶底邊艙斜頂板和內(nèi)底板面應(yīng)當(dāng)保持45°~50°左右的夾角，肋板處需要設(shè)置橫向強框架，以對縱骨起支撐作用，同時框架上需要設(shè)置足夠大的通道孔，通道孔邊緣用扁鋼做加強處理，且扁鋼和縱骨間通過加強筋進行穩(wěn)固�？v骨穿過通道孔的部分需要安裝補板，補板與兩層底板及船舷外板相連，具體尺寸大小可參照相關(guān)規(guī)范來決定。
3.箱形中桁材
箱形中桁材俗稱箱形龍骨，可設(shè)置于散貨船雙層底中線面處，用來取代普通龍骨。箱形龍骨由兩道平行設(shè)置的水密性側(cè)板與骨材、內(nèi)外底板等組成。箱形龍骨通常用來對管系進行集中布設(shè)，防止管道從貨艙直接穿過而影響裝卸作業(yè)。在機艙前端壁上需設(shè)置通往箱形龍骨的人孔，并安裝水密裝置，以便工作人員進入其中開展檢查活動。同時，在箱形龍骨與露天甲板之間也要設(shè)置一個應(yīng)急通道。箱形龍骨的側(cè)板厚度不得小于水密肋板，為確保船舶進塢后底縱桁可以順利擱置到墩木上，應(yīng)將兩側(cè)板間距控制在2m以下。同時，考慮到橫向強度被削弱，對于箱形龍骨部分的船底板、內(nèi)底板需略微增加厚度，以提高強度。箱形龍骨內(nèi)可用橫向骨架取代肋板，骨架可采用環(huán)形架或船底橫骨等形式。肋骨和肋板之間可以采取搭接的方式，且搭接長度至少要達到肋骨高度的5/4倍，以確保受力的均勻傳遞。
4.構(gòu)件連接
構(gòu)件連接向來是船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，船舶主要構(gòu)件之間的連接形式有3種：一是設(shè)置連接肘板;二是采用整體式端肘板;三是設(shè)計成整體型，具體如圖2所示。在具體設(shè)計過程中，可利用疲勞強度校核等手段，對各結(jié)構(gòu)節(jié)點進行優(yōu)化改進，確保船體構(gòu)件尤其是受交變載荷影響的構(gòu)件具有一定的抗疲勞性，進而提高其使用壽命。船舶貨艙部分的船舷一般設(shè)計為橫骨架式結(jié)構(gòu)，各肋位的端部均做成軟趾狀，起到分散節(jié)點應(yīng)力的作用，減輕構(gòu)件所受到的疲勞損傷。在縱向強構(gòu)件的間斷處，應(yīng)采取相應(yīng)的過渡處理，確保結(jié)構(gòu)整體的連續(xù)性，防止出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。
結(jié)語
船舶主體結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項科學(xué)性極強的工作，同時也是一個動態(tài)優(yōu)化、不斷改進的過程。設(shè)計人員要在堅持相關(guān)設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，不斷對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化調(diào)整，在確保船體結(jié)構(gòu)強度的同時，盡量減輕船體自重，提高船舶航運的經(jīng)濟性，充分發(fā)揮船舶的使用性能。
參考文獻
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作者：常永輝 單位：福建省馬尾造船股份有限公司
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