浅谈船体结构优化设计及建造细节处理措施

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  摘要:随着我国社会以及科技的不断发展,船体结构的设计和建造越来越趋向于流程化。企业的船体结构设计和建造在标准的流程技术的基础上需要满足客户的个性需求,与此同时,客户也越来越重视处理造船质量以外船体的结构设计和建造的细节处理。基于此,本文对船体结构设计及建造的细节处理进行分析。
  关键词:船舶设计;结构设计;细节处理
  引言:
  船体结构设计及建造是一项细致、繁琐且十分重要的工作,它首先需要从客户的实际需求为出发点,只有在这样的前提下,工作人员才能对船体的设计与建造有一个正确的理解和认识,为后续的工作打好基础,处理好设计和建造当中的各种细节。
  1船体的分段接口工作当中的细节优化处理
  船体结构设计主要是以船舶的总体设计为基础,根据设计人员的经验,确保船体能够很好地发挥其功能。衡量船体结构设计质量的标准是:(1)安全性:由于各种力的存在,船体结构的设计对船体的强度和韧性有一定的要求,以保证船舶的安全使用。(2)舒适性:不同的船舶有不同的船体设计要求,因此船体设计应根据设计中的具体要求进行设计。(3)完整性:船体的各种功能结构相互关联。每种设计都需要相互配合,相互协调,形成一个有机的整体。在船体结构设计中,需要先进的工艺过程,使设计合理化,使工作更加高效。(4)经济性:船舶制造和生产是一项庞大的工程,序列号消耗了大量的财力和物力,因此在设计初期,首先要考虑船体设计的经济性。在以适用性为标准参考的前提下,安全性能得到了满足。船体的安全是所有标准的基础。在此基础上,对优良的船体进行了改进,实现了船体设计的完整性,达到了经济的目的。
  此外,船体结构设计的主要方法有:(1)确定性设计方法,将其分为规范设计法和直接计算法。本规范是指根据船舶定义主体的尺寸和结构,确定船舶零部件的布置和设计规范。另外,采用直接计算的方法弥补了确定性设计方法的不足,无法准确地给出各构件的具体设计方案。运用结构力学的理论知识,直接计算各构件的内部情况。(2)结构可靠性。在概率论的基础上,在规定的条件下实现预定期望的概率。该方法应用时间长,主要用于结构构件的强度和尺寸设计试验。在船体结构的设计中,应考虑以下细节。
  1.1分段式的辅助支撑
  设计人员在对船体的结构进行设计时,一定要考虑到后期的建造工作,为后续的具体施工提供相应的辅助性的支持。设计人员在设计船体时,要经常与船体检测人员及施工人员进行沟通,全面听取不同部门的意见。要注重利用輔助性的支撑实现船舶质量的提升,探索怎样才能科学、精确、完美的完成船舶的高质量分段建造。针对出口穿的设计,在保证船舶建造质量的前提下还要要考虑船舶的方便快捷属性。设计人员必须正确的认识到辅助支持所具有的意义和价值,保证辅助支持的数量足够,这样才能在细节上为船体的结构设计与建造工作打下良好的基础。
  1.2船体装配的细节
  传统船舶制造当中,船体的分段接口多为P型分段方式,这种分段方式最明显的特点是重心不稳。因此,在后期的装配过程当中,分段部分必须借助辅助设备的支撑才能够保证安装工作稳定、顺利的进行。这是阐提的结构设计与建造的过程中应注意的细节之一,这不仅直接影响船舶生产的工作效率,对于制造的安全性方面也具有一定影响。目前。我国船舶制造业为了保证安装的稳定性,将P型的分段方式变为R型分段。这种分段方式简化了合拢作业的操作,进行组合时,只要用填角焊的处理方式进行焊接节可以完成装配了,这种分段方式可以大大提高焊接的速度,同时也增强了船体的稳定性,保障了航运的安全性。
  1.3船体舾装的细节
  舾装是船舶制造工艺里的一种,分为分段舾装、船台舾装和码头舾装,它在船舶制造过程中有着关键的作用。在舾装作业中,值得注意的一个细节就是分段舾装时的结构。通常来说,机舱会被分为双层底和上下平台等等。其中,在双底层分段的方面,外板和前段壁往往会高出双层底一百或一百五十毫米。这样对舾装作业的设备会造成一定的影响。如果对这一细节进行改善处理,可以提高预舾装的成本。比如,在机舱前端壁的接口上,增加一个板列,使之高出机舱内底越一千毫米,这样就可以很大程度上减少舾装的船台工作量,优化散装货船的机舱底分段。
  2改进通焊孔的细节
  通焊孔是船舶构件上的小孔,是为了让焊缝顺利通过构件,通焊孔一般很小但样式多变。设计人员应该以船舶的具体使用途径为依据来设置通焊孔。以往的船体设计中,设计者经常把通焊孔设计到肋板之上,但是货舱的肋板并不是固定的,因此货舱段的肋板部位常常需要增加补板,当补板的数量新增加时,会使船舶制造的工作量增减,施工难度也会相应的提升。因此,在设置通焊孔的时候,设计者一定要严格依据设计规范,在细节方面多进行一些考量,尽量避免使用补板,减少不必要的材料消耗,切实提升船舶组装的效率。
  3防堆积板细节的处理
  防堆积板一般设在船舱围板角落部分,它的功能是防止散乱货物造成堆积。但是,货舱的角落为应力区,有危险性。因此,设置堆积板的时候一定要处理好细节。可以在船舱角落部分设置一些放置货物的落货板,这样可以从根本上避免算乱货物随意堆放的现象,使防堆积板的负荷减轻。防堆积板位于高应力位置,设计者要重视力的作用对船舱造成的影响,因此要确保防堆积板区位的甲板一定要光滑,这样才能把应力的影响降到最低。设计者要结合船舶的实际情况,设置落货板和甲板之间的距离,这样可以有效降低应力的影响。
  4肘板端部的细节处理
  弯头板端部的详细处理是船体结构施工中最重要的问题。一般情况下,传统的过渡弯头很容易与开仓机轴承底座的加筋结构发生冲突,弯头末端与主甲板之间的角焊缝容易发生断裂。因此,只有通过舱口围板侧壁纵向弯头的过渡形式,才能避免工作人员之间的冲突,进一步降低施工难度。同时,可以提高船体的强度。此外,在处理弯头板端部时,设计人员应以规范《船体结构相贯彻切口与补板》的有关规定为依据,使处理效果达到理想水平。
  5测深管底部冲击板的细节设置
  一般来说,用传统方法安装测深仪时,必须在底舱安装过程之后安装测深仪,当底舱作为外地板时,测深管到位后,测深仪必须具备定位条件。这样,施工难度大,工期长,效率低,整个舱室设计的合理性将受到质疑。因此,这个细节问题必须加以处理。这个问题可以通过改变侧板的位置来改善。如果测深仪预先放置在测深管的底部,则只需在测深管底部放一个长孔即可满足侧深的需要。在施工中,可以先安装位置,但不能将测深垫安装到专用仓库,直接在很大程度上减少工作量,大大缩短工作时间。
  结语:船体结构设计和建造过程中,细节的处理往往决定的船体工程的总体质量,甚至,细节直接决定了船体的使用寿命。每一个建造当中的细节都直接影响着船舶制造的工作效率、船体的结构乃至船舶的质量。因此,注重船舶制造工程当中的细节,不断完善这些细节问题的处理方式,细致而全面的考量船体结构设计与制造当中的细节问题,是船体结构设计与建造从业者顺利展开工作的基础,只有确保细节得到科学合理的处理,才能为船体整体结构的构建预组装奠定良好的基础,从而保证船只的质量和使用寿命,真正提升船体结构设计与建造的水平。
  参考文献:
  [1]邵春曙.船体总段合拢设备支撑结构模型有限元分析及优化研究[D].上海交通大学,2015.
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  [3]沈济超.大型船体结构焊接变形热弹塑性有限元数值模拟方法研究[D].上海交通大学,2015.
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