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摘要：对船舶主体结构的可靠性进行了更多的关注，这是船舶安全稳定航行的重要基本保证。在船舶主体结构的设计中，必须满足应力和变形的要求。为了满足船舶安全、稳定、动态特性等相关要求，应以运输经验和理论计算为重要依据，保证船舶结构设计的重量和成本能够满足船舶安全的要求，稳定和经济运行。基于此，本文对船舶主体结构设计相关问题及对策进行分析。
关键词：船舶；结构设计；对策
前言：
船舶航运过程中容易受到恶劣工作环境的影响，且船体时刻处于多重荷载的影响，这对船舶结构设计提出了较高要求。在船舶主体结构设计过程中，应针对纵横向构件、底边舱结构、箱形中桁材、构件连接等进行重点设计和研究，以切实提高设计可靠性，保证船舶航运安全。
1船舶主体结构的设计要求
在船舶结构设计中，对结构的可靠性、可用性、工艺性和可维护性提出了要求。在设计过程中应严格遵循设计的可靠性，并在设计前确定设计的依据，要充分保证结构有着较好连续性，控制不要发生结构断层或者在高度、剖面等方面的突变。一般情况下，可以把主要的构件设计成一个完整的框架，并将框架上各接合部位合理设计成平滑、连续船体支撑的结构。若是纵向的构件，在设计过程中应当保证强度连续性，个别的纵向部件关系着船体梁的总纵强度，向端部适当延长一定的距离。如货船的设计，以避免船舶舱口尺寸过小，从而影响装卸效率。对于客船，船体总变形应尽量避免过大，以避免乘客恐慌。在衡量设计水平时，由于船主和船厂都重视经济效益，因此工程造价是一个非常重要的指标，因此在设计中必须尽量减少材料的消耗。船体作为船舶的主体，必须尽可能减少材料消耗。当结构重量减小时，船舶的航速和延续性将大幅度提高，有效地保证了船舶建造和运行的经济性。
2船舶主体结构设计的考虑因素
2.1工作环境
船舶在运行过程中容易长时间接触海水等腐蚀性介质。如果维修工作跟不上腐蚀，腐蚀会继续增加，最终部件可能会生锈，导致船体强度大大降低。同时，在恶劣天气、波浪冲击、货物装卸等因素的影响下，船体容易发生疲劳损伤。在腐蚀和疲劳损伤双重作用下，船体损伤和进水等严重事故很可能发生。同时，船舶在航行过程中不可避免地会受到波浪的冲击。这种冲击会引起船体的腐蚀、变形和垂直弯曲，从而引起船体应力的巨大变化。此外，当船舶受到较大的浪涌时，反复的波浪波动会使船舶发生翘曲，使船舶的负状态进一步恶化，从而造成船舶负荷分布的严重失衡，影响整个船舶的航行安全。
2.2船体载荷
船舶航运期间，同时受到多重荷载影响，如船体自重、海水浮力、风力、惯性力、物资压力等，此外，个别情况下还可能产生爆炸、撞击等突发性荷载。在设计船舶主体结构过程中，应充分考虑上述荷载的影响，通过一定的结构设计来抵消、分散不良荷载的影响，保持船舶整体荷载均衡。
3船舶主体结构设计问题对策
3.1纵、横向主要构件
船体的主要部件应布置成保证结构的连续性、轮廓和高度以避免突然的变化，主要部件形成连续的支撑件，并尽可能形成完整的环框，而环形框架则应制作接头。圆形半径足够大的圆角。对于纵向构件，应保证强度的连续性，一些纵向构件应承受船体梁的纵向强度，并且纵向构件应该能够延伸足够的距离到达船尾。特别是对于货舱，在该区域的纵向舱壁中的主要支撑元件应该完全延伸到货物空间之外。同时，在双层壳体的范围内安装了加强肋和侧桁架，以加强双面结构。在保持连续性的同时，内侧结构应该延伸到货舱区域之外。
箱型桁架在现代散货船中得到了广泛的应用，为了有效地提高船体的纵向强度，散货船的顶部和底部都是很强的三角形箱体结构，并且有一个很强的双层结构和一个很强的甲板结构。单壳散货船双层底高度除一般布置外，还应满足一般干货船的要求。散货船双层底结构多为纵向骨架型。在机舱区域内，至少每一肋位应设置实心肋板，但在主发动机座、锅炉座和推力轴承座下的每一肋位置下以及横向舱壁下，应在支柱下设置实心肋板。船体中线应有中间桁架，为了满足稳定的需要，应在中桁架的两侧设置侧桁架，并在中桁架的侧板和管式隧道的侧板上设置纵向钢筋，以满足稳定性的需要。
3.2底边舱结构
倾斜顶板与双层底内的底板接头处可采用焊接或电弧连接方式。如果采用焊接方法，侧龙骨必须与斜顶板对齐，且内底板伸出的龙骨不应超过5cm。如果太长，则在横架上扇形补板的后续焊接中会遇到一些问题。同时，内底板伸出部分的尾部应设计成一个圆形，部件必须焊透。船用货舱底侧倾斜顶板采用纵向骨架结构。船底舱内底板与倾斜顶板之间的夹角应保持在45°或50°左右，在肋板处设置横向强框架，以支撑纵骨。同时，框架上應有一个足够大的通道孔，在通道孔的边缘采用扁钢加强处理，而钢与纵向骨之间以加强筋稳固。纵骨需要安装修补板，具体尺寸大小可以参照相关的规范来确定。
3.3箱形中桁材
箱式桁架主要位于船舶的双底中线表面，包括两个平行的水密侧板、内底板、外底板和骨料。箱体中的桁架主要用于布置管道系统，使管道在通过液货舱时也会影响载荷。机舱的前壁也要用水密装置打开入口，这样才能方便人员在箱体内进行检查。箱架中还设有通往开敞甲板的紧急出口。在机箱中，机房和后车厢不提供桁架。
箱形桁架侧板厚度大于水密肋板的厚度，两侧的距离应保持在2m以上，使底部桁架可在码头停泊时放置在桥墩上。由于横向强度的削弱，可以适当增加箱形中桁区船舶底板和底板的厚度，从而实现横向强度的有效补偿。横向骨架布置在箱形桁架中。横向骨架通常为环状框架，底部的横骨和外底的横向骨是主要骨架。横向框架结构中箱形桁架的每个肋上应有环形框或底横骨和内底横骨。在横向骨的跨度中心是不连续的纵向骨。同时，在肋骨侧板的肋骨位置，应设置与实心肋板相同厚度的肘板，并与底部和内底纵骨连接。为了保证结构的纵向连续性，箱形桁架端部与中间桁架之间应存在不少于3个相交过渡区。
3.4有关构件的连接、连续。
在船体结构中，高应力区域部分连接部分的应力集中，这是船体结构疲劳损伤的主要原因。因此，必须注意连接部件的设计，以便改善船体结构中相关部件的疲劳寿命。
1）主横骨在船舱一侧使用，各肋位必须设置主肋。肘部的上端和下端需要与底部和顶部相连接。肘部的末端可以设计成一个软脚趾，这是有效的。为了降低结构节点的应力集中，可以对接或研磨的形式连接肋和肘部。2）当纵向构件和强构件中断时，应进行过渡，并在设计中对底面储罐进行充分处理。为了保证主纵向构件的良好连续性，避免应力集中现象，有效地考虑了机头、尾端结构的连续性。在连接舱壁两侧或其他主要部件时，构件位于同一条线上，以确保两个连接部件之间的连续性。
结语：
船舶主体结构的设计不仅是一项科学工作，而且是一个动态优化和不断改进的过程。在遵循相关设计原则的基础上，设计人员应不断优化和调整结构设计，以保证船体结构的强度，同时尽量减轻船体重量，提高船舶的经济性，充分发挥船舶的作用，从而提高船舶性能。
参考文献：
[1]刘晔，张晓宇，张秀岩，杨雪.“辽河一号”风机安装船结构设计[J].船舶，2015，26（04）：64-70.
[2]周志亮，袁娜，常学力.跨丰沙铁路小曲线半径转体桥设计[J].都市快轨交通，2015，28（04）：94-99.
[3]张大刚，樊之夏，孙伟英.半潜式生产平台组装方式及运输方法研究[A].中国海洋工程学会.第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上）[C].中国海洋工程学会：，2011：7.
关键词：船舶；结构设计；对策
前言：
船舶航运过程中容易受到恶劣工作环境的影响，且船体时刻处于多重荷载的影响，这对船舶结构设计提出了较高要求。在船舶主体结构设计过程中，应针对纵横向构件、底边舱结构、箱形中桁材、构件连接等进行重点设计和研究，以切实提高设计可靠性，保证船舶航运安全。
1船舶主体结构的设计要求
在船舶结构设计中，对结构的可靠性、可用性、工艺性和可维护性提出了要求。在设计过程中应严格遵循设计的可靠性，并在设计前确定设计的依据，要充分保证结构有着较好连续性，控制不要发生结构断层或者在高度、剖面等方面的突变。一般情况下，可以把主要的构件设计成一个完整的框架，并将框架上各接合部位合理设计成平滑、连续船体支撑的结构。若是纵向的构件，在设计过程中应当保证强度连续性，个别的纵向部件关系着船体梁的总纵强度，向端部适当延长一定的距离。如货船的设计，以避免船舶舱口尺寸过小，从而影响装卸效率。对于客船，船体总变形应尽量避免过大，以避免乘客恐慌。在衡量设计水平时，由于船主和船厂都重视经济效益，因此工程造价是一个非常重要的指标，因此在设计中必须尽量减少材料的消耗。船体作为船舶的主体，必须尽可能减少材料消耗。当结构重量减小时，船舶的航速和延续性将大幅度提高，有效地保证了船舶建造和运行的经济性。
2船舶主体结构设计的考虑因素
2.1工作环境
船舶在运行过程中容易长时间接触海水等腐蚀性介质。如果维修工作跟不上腐蚀，腐蚀会继续增加，最终部件可能会生锈，导致船体强度大大降低。同时，在恶劣天气、波浪冲击、货物装卸等因素的影响下，船体容易发生疲劳损伤。在腐蚀和疲劳损伤双重作用下，船体损伤和进水等严重事故很可能发生。同时，船舶在航行过程中不可避免地会受到波浪的冲击。这种冲击会引起船体的腐蚀、变形和垂直弯曲，从而引起船体应力的巨大变化。此外，当船舶受到较大的浪涌时，反复的波浪波动会使船舶发生翘曲，使船舶的负状态进一步恶化，从而造成船舶负荷分布的严重失衡，影响整个船舶的航行安全。
2.2船体载荷
船舶航运期间，同时受到多重荷载影响，如船体自重、海水浮力、风力、惯性力、物资压力等，此外，个别情况下还可能产生爆炸、撞击等突发性荷载。在设计船舶主体结构过程中，应充分考虑上述荷载的影响，通过一定的结构设计来抵消、分散不良荷载的影响，保持船舶整体荷载均衡。
3船舶主体结构设计问题对策
3.1纵、横向主要构件
船体的主要部件应布置成保证结构的连续性、轮廓和高度以避免突然的变化，主要部件形成连续的支撑件，并尽可能形成完整的环框，而环形框架则应制作接头。圆形半径足够大的圆角。对于纵向构件，应保证强度的连续性，一些纵向构件应承受船体梁的纵向强度，并且纵向构件应该能够延伸足够的距离到达船尾。特别是对于货舱，在该区域的纵向舱壁中的主要支撑元件应该完全延伸到货物空间之外。同时，在双层壳体的范围内安装了加强肋和侧桁架，以加强双面结构。在保持连续性的同时，内侧结构应该延伸到货舱区域之外。
箱型桁架在现代散货船中得到了广泛的应用，为了有效地提高船体的纵向强度，散货船的顶部和底部都是很强的三角形箱体结构，并且有一个很强的双层结构和一个很强的甲板结构。单壳散货船双层底高度除一般布置外，还应满足一般干货船的要求。散货船双层底结构多为纵向骨架型。在机舱区域内，至少每一肋位应设置实心肋板，但在主发动机座、锅炉座和推力轴承座下的每一肋位置下以及横向舱壁下，应在支柱下设置实心肋板。船体中线应有中间桁架，为了满足稳定的需要，应在中桁架的两侧设置侧桁架，并在中桁架的侧板和管式隧道的侧板上设置纵向钢筋，以满足稳定性的需要。
3.2底边舱结构
倾斜顶板与双层底内的底板接头处可采用焊接或电弧连接方式。如果采用焊接方法，侧龙骨必须与斜顶板对齐，且内底板伸出的龙骨不应超过5cm。如果太长，则在横架上扇形补板的后续焊接中会遇到一些问题。同时，内底板伸出部分的尾部应设计成一个圆形，部件必须焊透。船用货舱底侧倾斜顶板采用纵向骨架结构。船底舱内底板与倾斜顶板之间的夹角应保持在45°或50°左右，在肋板处设置横向强框架，以支撑纵骨。同时，框架上應有一个足够大的通道孔，在通道孔的边缘采用扁钢加强处理，而钢与纵向骨之间以加强筋稳固。纵骨需要安装修补板，具体尺寸大小可以参照相关的规范来确定。
3.3箱形中桁材
箱式桁架主要位于船舶的双底中线表面，包括两个平行的水密侧板、内底板、外底板和骨料。箱体中的桁架主要用于布置管道系统，使管道在通过液货舱时也会影响载荷。机舱的前壁也要用水密装置打开入口，这样才能方便人员在箱体内进行检查。箱架中还设有通往开敞甲板的紧急出口。在机箱中，机房和后车厢不提供桁架。
箱形桁架侧板厚度大于水密肋板的厚度，两侧的距离应保持在2m以上，使底部桁架可在码头停泊时放置在桥墩上。由于横向强度的削弱，可以适当增加箱形中桁区船舶底板和底板的厚度，从而实现横向强度的有效补偿。横向骨架布置在箱形桁架中。横向骨架通常为环状框架，底部的横骨和外底的横向骨是主要骨架。横向框架结构中箱形桁架的每个肋上应有环形框或底横骨和内底横骨。在横向骨的跨度中心是不连续的纵向骨。同时，在肋骨侧板的肋骨位置，应设置与实心肋板相同厚度的肘板，并与底部和内底纵骨连接。为了保证结构的纵向连续性，箱形桁架端部与中间桁架之间应存在不少于3个相交过渡区。
3.4有关构件的连接、连续。
在船体结构中，高应力区域部分连接部分的应力集中，这是船体结构疲劳损伤的主要原因。因此，必须注意连接部件的设计，以便改善船体结构中相关部件的疲劳寿命。
1）主横骨在船舱一侧使用，各肋位必须设置主肋。肘部的上端和下端需要与底部和顶部相连接。肘部的末端可以设计成一个软脚趾，这是有效的。为了降低结构节点的应力集中，可以对接或研磨的形式连接肋和肘部。2）当纵向构件和强构件中断时，应进行过渡，并在设计中对底面储罐进行充分处理。为了保证主纵向构件的良好连续性，避免应力集中现象，有效地考虑了机头、尾端结构的连续性。在连接舱壁两侧或其他主要部件时，构件位于同一条线上，以确保两个连接部件之间的连续性。
结语：
船舶主体结构的设计不仅是一项科学工作，而且是一个动态优化和不断改进的过程。在遵循相关设计原则的基础上，设计人员应不断优化和调整结构设计，以保证船体结构的强度，同时尽量减轻船体重量，提高船舶的经济性，充分发挥船舶的作用，从而提高船舶性能。
参考文献：
[1]刘晔，张晓宇，张秀岩，杨雪.“辽河一号”风机安装船结构设计[J].船舶，2015，26（04）：64-70.
[2]周志亮，袁娜，常学力.跨丰沙铁路小曲线半径转体桥设计[J].都市快轨交通，2015，28（04）：94-99.
[3]张大刚，樊之夏，孙伟英.半潜式生产平台组装方式及运输方法研究[A].中国海洋工程学会.第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集（上）[C].中国海洋工程学会：，2011：7.