产品建模方法与基本结构设计
摘要
在竞争日益激烈的船舶制造业，造船厂一直致力于改进它们的设计流程。现在，IT 软件工具及IT产业基础结构的进步给提高船舶设计流程的效率提供了可能性，因此，在提高设计质量的同时还可以大大地减少成本，并且能够按期交船。
在本篇文章中，我们将重点介绍“基本设计”结构工程阶段。它是从和船东签署“初步设计”合同一直延伸到第一个要组装的分段需进行“详细设计”为止。
我们将通过DSV5船舶建造解决方案提供的工程管理功能，详细地介绍和描述以下基本特征和科技创新的概念。
·工程管理
·三维快速建模与修改(建模理念，设计模板重用与协同工程)
·重量和成本计算（报告提取）
·强度分析（网格生成）
·分类工程图出图（自动注解和图形替换）
·与其它部门的协同设计（机器—设备布置，分布系统—干涉检查）
·自动转入详细设计的准备工作。
本文叙述V5船舶建造解决方案是如何支持不同方法及其相关结果（CAD，Reports，等等）；并且解释这些方法是如何与上一级和下一级流程相连接，如何管理协同作业和船舶工程设计中所产生的大量数据。
简介
在过去的几年中，造船行业变幻莫测的经济形势一直阻碍船厂全球化进程在商业和技术上的实现。为了解决这种困难，造船厂不得不从管理（采取分包合同，协同设计，等等）和纯技术两个方面来改造其建造流程。
现今这种随着科技进步而采取应对措施的自发积极性由于极其固定的计算机体系结构与生产领域中多样性信息体系而遭遇挫折。在过去，这两方面都需要大量的投资来确保它们是完全完整的，而这即使在今天也是维护预算中重要的一块。因此我们可以轻易地理解船厂为什么极其不愿意废除那些存在大的缺陷并且本身并不稳定的系统了（缺
乏协同管理，数据重复，过期信息，错误，等等）。
如果目标是大大地改善任何一个工程项目本身所固有的三个因素（即研制周期，成本和质量）的话，那么建立在《产品模型》方法和基于不断发展的计算机体系结构基础之上的完整解决方案是关键的成功因素之一。
这篇文章将通过叙述船舶设计流程中的一个比较重要的阶段“基础设计”来重点介绍此种方法的好处。
船体设计船体设计与与宏
由于各型船舶本身的特性和固有的差异，很难三言两语清楚地描述船舶设计流程中特有的复杂性，尤其是事先定义一个可以应用于全船的通用流程。然而，可以在增值链中确定一定数量的宏流程，这些宏流程的应用边界和时间进度是随着船厂条件和船型的变化而显著变化。
每一个宏流程都由一组产品设计状态来定义并由它代表了一个项目进展状态。 ·概念设计
·基础设计
·详细设计
·产品，检验与测试
·试航与交船
·保质期阶段
事实上，因为这些宏在特定的时间段中会交迭所以很难清楚地定义出它们之间的界限。
这些宏的顺序和时间安排在《Top-Down 》的一个方法中有描述，它针对的是船舶设计特有的问题。这种方法把船体分成一定数量的系统模块并且能够进行全船分析。当这些系统模块还可以再分时将其依次分解为一些子模块，最后是零件或是安装在甲板上的元件。
最后，随着设计的不断进行，成型实物与参与人员数量成指数增加。
结构基结构基本本设计
基本设计是船舶设计流程中一个关键阶段。它是在总体设计（详细说明船东提出的规格阶段）之后，详细设计（生成必要的贯穿孔和准备产品整体结构阶段）之前。
事实上，在总体布置方案确定之前基本设计就已经开始了。这种生产过程中的交替
要求船厂不同部门人员在调整劳动力分配方面进行紧密合作，特别是设计流程中这个阶段的调整是繁多而又非常重要的。
这个阶段的目标是确定钢结构构件尺寸与确保建造工艺满足现有的船级社规范。钢结构包括所有承受船舶整体强度的构件（主要构件和次要构件）与承载局部强度并且连接构件的结构元件（开口，肘板，等等）。
在这个阶段中，主要任务是：
·研究船中横剖面
·绘制需送船级社审核的结构总图
·重量估算
·船体整体与局部结构建模（梁模型，有限元分析，载重，结果后处理）
·与船厂设计部门之间的协同设计（例如检查与核准贯穿孔信息）
·为详细设计模块做准备
船舶设计流程中钢结构重复出现的特性和繁多的规格使得只要将它们定义得足够精确就完全可以通用。受外协购件限制需提前考虑所有的并行步骤，并且这些限制将影响到快速寻找最优方案的任何一个决策（例如，某些大的设备如主机必须在其上船安装前一年就要订购,准确计算出它在机舱中所占的体积是很重要的）。
交涉
船级社交涉
与船级社
船级社自18世纪成立以来就是海事界一个极其重要的服务组织。除了它们的本职工作外（船舶入级和注册），在最近的十年中，船级社还开发了计算机辅助工具（VeriSTAR-Hull，ABS-SaferHull，PrimeShip-Hull，等等）来分析容许规则限度内（屈服，失稳，疲劳，等等）的结构应力。
这些软件是在各个船级社的规范和数理方法（直接强度计算）基础上开发的，前处理和后处理功能的开发用以简化其结构分析。总之，人机工程学和使用方便性受到人们的特别关注。
这些软件的最大缺陷是与船厂的生产流程相分离。尽管最近CAD开发商和船级社紧密合作并且允许开发特定接口，但这些工具仍然与CAD几乎不能通用。
另外一个重要的限制条件是不同规范与规则或多或少有些差别。尽管最近IACS（国际船级社联会）颁布了一个关于油船和散货船在不久的将来会在结构规范上统一的决议，但是标准化还是一个比较长远的目标。
为适应而付出的巨大努力和为各个细节激烈争论的讨价还价之后，船厂必需设法应
付这种状况。
缩短船舶交货前期准备时间以及受生产工具的约束使得这个关键阶段的优化变得尤为重要。这个阶段的目标是为了减少审批结构图时间而逐渐减少与船级社的交涉次数。
V5 PLM Shipbuilding Solution
概述
V5 PLM船舶建造解决方案是一套完整的覆盖船舶制造业中所涉及的许多部门的一体化应用软件(如结构设计，舱室布置和舾装设备设计，基建设计，机械设备，管路设计，通风管路设计，电气设计及制造)。它支持协同设计功能并且还可以提供完全集成的设计流程和端对端的解决方案。
V5 PLM船舶建造解决方案是基于部件的数据库（工程网络中心）而建构的，它把相关的船型数据（详细规范，草图，3D部件，文档资料，规则，材料清单，2D工程图，等等），甚至是第三方软件（如naval architect 软件）生成的数据都集中到同一个工程项目文件夹中。工程网络中心组成公司的产品信息中枢，能够保证在一个虚拟的扩展企业中进行协同设计、管理、分发及使用产品定义信息。
图1 数字化企业的组成
在这个方法中，船被描述和分解成智能部件的集合体，每个部件包含大量的几何和工程信息，包括：
·部件标识（如创建者，数据，生命周期），
·分类（如船底板，肘板，管路，弯管，阀门，泵），
·属性
·图形表示方式
·连通性（如与露天甲板和双层底的连接）
·参考文档（如详细规范，工程图）
·归类
·等等
这个系统结构可以保证创建一个服务于整个生命周期的、准确的、有重大意义的并且比较详尽的船体虚拟产品模型。它能够通过多种灵活的提取方法（不用引入特别的预定义将船体分成分段、系统或者区域）使得各个职能部门可以轻松访问数据库获得各自所需的数据。
产品产品建模建模建模与结构设计流程与结构设计流程与结构设计流程：：
在大多数船厂，船舶的3D 表示一般仅限于详细设计模块，而结构基本设计流程主要依据2D 工程图，为了提取一些数据（如重量计算报告，有限元分析，等等）进而临时创建了基于2D 工程图参考数据生成的3D 模型。
V5 PLM 船舶建造解决方案从实施的观点提出了一个重要的突破点并且实际上影响到了整个船舶结构设计过程。在这个方法中，船舶设计的每一次循环都被认为是相同并且唯一的产品模型的给定的生命周期的完备；连贯性和信息流保存在工程网络中，并且为了避免重复而不断地精炼，因此在减少设计错误的同时可以提高生产效率。
图2 船体结构的设计流程
产品模型的精确性和船舶项目中不同设计组获取数据的便捷性有助于提出一些有启迪性的问题，而这在过去通常都太晚了；另一方面，这也加速了纠正措施的提出。
但是，船厂或设计所在选择这种方法来组织生产之前，必须先进行一个关于已经存在的工作方法、设计制造流程和工作流的深入分析。
图3 数据库和工作分解
设计””的应用
“结构基本
结构基本设计
设计
“结构基本设计”是V5 PLM船舶建造解决方案专门为建立结构基本模型而量身定做的一套应用软件。它可将产品3D概念设计模型作为输入，使用者可以很快地将产品3D概念模型转化为3D结构部件，并且在并发的工程环境下把产品模型补充上所有的缺失结构部件（例如，肋骨架）
“结构基本设计”提供了一个无可比拟的可扩展的工具包来高效、快速的生成船舶的3D结构模型。
设计者可以使用一系列基本的功能来很轻松的创建和修改结构组件和那些先进的特征，如封装了公司自己的标准和知识（比如，结构布置和典型横舱壁的尺寸）的参数化模板库，可以快速地将其实例化应用。
在这个设计阶段，结构部件被看作纯粹的工程实体，称为“功能”板或梁，而并不代表会被焊接或装配的物理板或梁。
加强材不考虑其长度，只要它能用一个唯一的库剖面、材料及等级描述，则被认为
是一个单独的功能性加强材（功能性加强材沿着甲板的长度延伸而仍然认为是一个唯一的功能性加强材）；在板上也使用了同样的方法，只要板能用唯一的厚度、材料和等级来表示，那么它就被认为是一块功能性板。
这种应用有足够的灵活性以在一个安全和可控的环境下来处理协同作业，这在结构基本设计的初期是很频繁的。它提供了一系列广泛的功能来交流和管理各种更改，还有当特定的事件出现的时候触发警告和发送email 的能力。
每一个功能部件都由一个支撑元素、其边界（拓扑信息）、一系列属性和3D 简化图形显示来定义。
基本基本功能组件功能组件
板：材料、等级、厚度、厚度方向、厚度偏移（包括两边厚度相等）、支撑曲面
/平面和边界
图4 板的拓扑和属性信息
加强材：材料、等级、截面类型及大小、板位向、腹板相对于理论线位置（双
面、中间和用户定义偏移）、和凸缘朝向、轨迹线（包括平面/曲面选项）、轨迹
线偏移、可带偏移量的边界、角度定义（沿板、垂直于板和扭曲）
图5 加强材的拓扑和属性信息
柱子和梁：材料、等级、截面类型及大小、中心线与导引线（包括柱子参考面的交线）的相对位置、偏移及可带偏移量的边界。
复合型材（装配式的T型材）：材料、等级、型材截面、板位向、腹板相对于理论线位置（两面、中间和用户定义偏移）以及凸缘朝向、轨迹线（包括平面/曲面选项）、轨迹线偏移、可带偏移量的边界、角度定义（沿平面、垂直于板和扭曲）
自由边加强材（折边、面板和边加强材）：材料、等级、截面类型及大小、板位向、面板偏移、边偏移
板及型材开口
板及型材焊缝
端部形式及切口
客户化客户化定义及管理定义及管理
“结构功能设计”应用包含了一系列必须根据船厂标准、准则和知识来自定义的资源。
设计者使用的设计资源：
材料库
板厚库
开口库
标准库（肘板、切口、补板、开孔、端部型式等等）
参数模板库
绘图及报告标准（标准大小、框架、提取规则等）
设计准则和规范：
功能部件类别（种类、属性、命名规则、色彩等等）
模型惯例
材料规范
设计准则
设计准则和规范包含能够驱动设计的准则（如建模惯例）或者帮助确保设计有效性的规范（如对一个指定项目使用允许的材料规范）。
绘图提取绘图提取（（注释和图形替代注释和图形替代））
绘图生产和管理是劳动力最集中、花费最大、最有可能出错的活动之一。在V5 PLM 解决方案中，2D 和3D 图形标准被认为是同一个部件的2种不同的图形显示。2D 图形显示是3D 部件的一个简单投影，然后进行修饰操作（缩放、消隐线处理、注释、标注尺寸等）。另外，基于公司标准的图形替代可以被指定来修改外观和新视图中生成。
该解决方案提供的一系列可客户化的提取规则，它包含的信息有结构设计部件如何在绘图上显示（例如，在顶视图中一根在甲板下面的甲板加强材被表示为一根细虚线而类似的加强材如果在板的上面（可见）将被表示为一根细实线）。
注释能够半自动地被提取出来，它是使用预先定义的基于组件属性（材料、大小等）的格式化注释文本框来实现。
由于2D/3D 的结合，在船的生命周期中应用于3D 模型的更改能够自动的反映到2D 显示上。
图6 绘图提取
重量和造价估算重量和造价估算（（报告提取报告提取））
在基本设计的任何时候，都能载入从数据库进行地自定义查询。这些结果是使用不同类型的过滤器生成的，它们可以是区域/分段相交的结果和/或基于结构部件属性的不同条件相混合的结果（例如，部件的类型、质量、材料、等级、重心、表面面积或长度等等。）
图7 数据库过滤器
可以使用标准报告格式来轻松地生成报告，这种格式可以定义并且保存为项目共享资源。结果报告可以传递给用户程序以供进一步处理使用，或可以变为绘图上的注释，还可以使用表格软件或网页浏览器观看或打印。
当报告插入到绘图中时，同样类似于绘图提取的更新机制被加以应用；报告和报告所依据的结构部件之间保持着联系，这意味着任何应用了的属性的修改将自动反映到报告上而不需再重新生成报告。
查
协调/干涉检
干涉检查
当管理那些空间体积狭小如机械舱室时，干涉检查是至关重要的。V5 PLM船舶建造解决方案提供了一个可靠的平台来执行和管理干涉检查计算（冲突、间隙和接触）。
干涉检查计算可以是由规则驱动并且可以非常智能地来处理用户定义的组件类别之间的冲突，甚至处理软干涉，这些干涉是指那些没有接触或互相穿透但仍然干涉的组
件之间，比如，一个阀门可能是无法使用或维护的，因为在它附近没有足够的空间来操
作它的手柄或把它拿出来维修。
这些计算结果得到的干涉自动标记为贯穿孔的候选位置，而贯穿孔将在工程网络中心中由随后的自定义工作流和生命周期进行管理。
图8 干涉检查
网格生成）
（网格生成
）
强度分析
强度分析（
对船舶的主要支撑构件的尺寸分析普遍基于有限元方法，这是一个直接的强度计算，可以分解为3个主要阶段：
前处理（网格、载荷状况和定义边界条件）
使用有限元解算器进行计算（如，MSC-Nastran）
后处理（参照船级社要求对结果进行的分析）
网格划分（有限元模型）与所需要进行分析的类型（例如，仅静态或静态和动态）以及要分析的响应类型（例如，船体梁响应）相一致。这个任务是是后续计算节省时间的重要环节。有限元模型往往是三维CAD模型的简化结果或在某些情况下直接从二维图形生成。缺乏完整解决方案的状况迫使船厂用很多不同的工具，需要使用不同的接口
来使这些工具共同工作，因此需要有多个模型、数据来同步和协调。
V5 船舶建造解决方案为在曲面部件和梁几何体上自动并且关联地生成有限元模型高级网格。它基于一个强有力的拓扑引擎，为有限元单元的生成提供高级控制，为用户显著的节省了时间。曲面上生成的网格与该曲面相关联：任何对曲面几何体的改动将驱动生成新的网格。在网格划分的整个过程中，它所依托的几何体不会被改动。网格在一个精确如克隆的几何复制品上工作，这个复制品具有所有原始的几何特性以及附加在几何体上的尺寸属性，并且根据网格的需要来调整这些特性，而不会影响原始设计的几何体。
详细设计的准备工作
基础设计阶段和详细设计阶段之间的过渡是将其设计着眼点从全局转换到分段/单元上来。在基础时间阶段，我们倾向于不考虑制造因素来构造结构系统，而在详细设计阶段，我们则必须适应船厂设备的实际情况，尤其是起重能力和干船坞装配的能力。
一旦定义了建造策略，功能部件将沿它们的计划分段处来切割，在基础设计阶段运用的“端部切口”信息将在这里加以运用以生成合适的局部详细结构；同样的方法也适用于贯穿孔的信息，还有板材的内部分割或者从企业库中选择合适的标准切口。基础设计中输入的信息越多，结构详细设计中手工添加的信息就越少。
最后，详细设计系统将包含由设计单元或分段限制的船的逻辑定义。所以它是基础设计系统与设计单元的混合体；这种方法是很有生机的。
图9 设计单元和计划分段
参考文献
1. Ship Design and Construction V olume 1: Thomas Lamb Published in 2003 by The Society of Naval Architects and Marine Engineers.
2. Ship Structural Design: A Rationally-Based, Computer-Aided Optimization Approach Owen F. Hughes Published by The Society of Naval Architects and Marine Engineers.
3. 11th International Conference on Computer Applications in Shipbuilding September
9-12, 2002 Malm?, Sweden.
1波浪包括哪些要素？并叙述在实际计算时各个波浪要素的选取方法。 答：波浪要素包括波形、波长与波高。 在实际计算时，波形为坦谷波, 取计算波长等于船长，波高随船长变化，并且规定按波峰在船舯和波谷在船舯两种典型状态进行计算。 2试简述浮力曲线的绘制方法 答：浮力曲线是指船舶在某一装载状态下(一般为正常排水量状态)，浮力沿船长分布状况的曲线。浮力曲线的纵坐标表示作用在船体梁上单位长度的浮力值，其与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体上的浮力，该面积的形心纵向坐标即为浮心的纵向位置。通常根据邦戎曲线求得浮力曲线。下 . 图为邦戎曲线及获得的浮力曲线 浮态第一次近似计算 根据静水力曲线去确定相应与给定排水量时的平均吃水dm、浮心纵向坐标xb、水线面漂心坐标xf 以及纵稳心半径R。 由于实船的R远大于KC，所以 确定了首尾吃水之后，利用邦戎曲线求出对应于该吃水线时的浮力分布，同时计算出总浮力及浮心纵向坐标。如果求得的这两个数值不满足精度要求，则应作第2次近似计算。 浮态第二次近似计算 1
A-水线面面积 若浮心与重心的纵向坐标之差不超过船长L 的0.1%，排水量与给定的船舶重量之差不超过排水量的0.5%，则认为调整好了,由此产生的误差不超过5%M max ，应根据最后一次确定的首尾吃水求出浮 力分布曲线。 3若被换算构件的剖面积为ai ，其应力为σi ，弹性模量为Ei ；与其等效的基本材料的应力为σ，弹性模量为E ，根据变形相等且承受同样的力P ，则与其等效的基本材料的剖面积为a 为多少？ 答：aE P E a P E E i i i i ====εσσε或 所以E E a a i i ?= 4按照纵向构件在传递载荷过程中产生的应力种类和数目，将纵向强力构件可分为哪几类？ 答：只承受总纵弯曲的纵向构件，称为第一类构件，如不计甲板横荷重的上甲板纵向构件。同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向构件，称为第二类构件，如船底纵桁、内底板。同时承受总纵弯曲、板架弯曲及纵骨弯曲的纵向构件，或者同时承受总纵弯曲、板架弯曲及板格弯曲（横骨架式）的纵向构件，称为第三类构件，如纵骨架式中的船底纵骨或横骨架式中的船底板。同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板格弯曲的纵向构件，称为第四类构件，如纵骨架式中的船底板。 5已知纵骨架式船底外板的板架弯曲应力为σ2=+-300, 欧拉应力为σE=800 总纵弯曲应力为σ1=-1000, 试计算该板的折减系数φ 答： 1.11000 30080012=+=+=σσσ?E 实取1=? 5.0100030080012=-=-= σσσ?E 实取5.0=?
目录 一、说明 二、外板 1、船底板 2、平板龙骨 3、舭列板 4、舷侧外板 5、舷侧顶列板 三、甲板 1、强力甲板 2、其它甲板 四、单层底 1、实肋板 2、中内龙骨 3、旁内龙骨 4、舭肘板 五、双层底 1、中桁材 2、非水密旁桁材 3、水密旁桁材 4、实肋板 5、水密实肋板 6、内底板 7、货舱区舷侧底部结构 8、双底部分外底纵骨 9、双底部分内底纵骨 10、肘板 六、舷侧骨架 1、货舱区域(#34~#131) 2、机舱部分(#10~#34) 3、首尖舱
4、尾尖舱 七、甲板骨架 1、露天强力甲板计算压头 2、甲板各区域压头值 3、首楼甲板骨架计算 4、尾～#8尾楼甲板骨架 5、#8～#29尾楼甲板骨架 6、尾～#35主甲板骨架 7、#35～#134主甲板骨架 8、#134～首主甲板骨架 9、#35～#134平台骨架 10、机舱平台骨架 11、首尖舱平台骨架 12、主甲板机舱舱口纵桁 13、货舱端横梁 八、水密舱壁 1、舱壁板厚 2、扶强材 3、桁材 4、内舷板纵骨架式骨架 九、首柱 十、机座 十一、支柱 1、支柱负荷计算 2、支柱剖面积计算及支柱壁厚十二、上层建筑及甲板室 1、首楼后壁 2、尾楼前壁 3、首尾楼舷侧 4、甲板室 十三、货舱围板 十四、舷墙
一、说明 本船主要运输矿石及钢材，兼顾煤碳及水泥熟料等货物。航行于长江武汉至宁波中国近海航区及长江A、B级航区。船舶结构首尾为横骨架形式，中部货舱区采用双底双舷、单甲板、纵骨架式形式，所有构件尺寸均按CCS《钢质海船入级与建造规范》(2001)要求计算。 1、主要尺度 设计水线长：L WL107.10米 计算船长：L 104.10米 型宽：B 17.5米 型深：D 7.6米 结构计算吃水：d 5.8米 2、主要尺度比 长深比：L B= 104.1 17.5= 5.95＞5 宽深比：B D= 17.5 7.6= 2.30 ≤2.5 舱口宽度比：b B l= 10.4 17.5=0.594 ＜0.6 舱口长度比：l H l BH= 28 33.6= 0.833 ＞0.7 3、肋距及中剖面构件布置 尾～#10及#140～首肋距为600mm #10～#140 肋距为700mm 本船规范要求的标准肋距为： S = 0.0016L+0.5 = 0.0016×104.1+0.5 = 0.667 m (以下均同)
船体建模技巧 周宇华 （江南造船（集团）有限责任公司开发研究部） 摘要船体结构是一个复杂的三维结构，在建模时如何作简化，如何应用MSC.Patran 提供的功能提高建模效率，本文将在这个方面作简单介绍。 1.船体结构的主要特征以及建模前的准备工作 船体结构一般说来是左右对称的，主要由船壳、各层甲板、横向和纵向舱壁、强框架、弱框架以及加强筋等结构组成。结构之间相交形成一个复杂的三维船体结构。对于不同的计算目的，对有限元网格的大小有不同的要求，如振动响应的计算，一般纵向取一个强框架间距的长度，横向取较小一个纵桁间距的长度，垂向应控制各层甲板的位置；如果进行强度计算分析，对全船模型可粗一点，对局部模型应根据求解要求适当细一点。因此在运用Patran建模前，首先根据工作任务确定网格大小，然后根据图纸确定主要构件的位置来预留有限元节点的位置，如各层甲板高度，强框架、横向和纵向舱壁位置，舱室前后左右端位置等信息要明确以减少返工，根据对称性可先建一半模型。 2.Patran 建模技巧 在船体建模过程中几何建模虽是划分网格的基础，但最终目的是划分有限元网格。以某船某一分段结构为例，模型如图1，图2所示。图2中几何信息过多，如使用直接建有限元模型的一些技巧将取到事半功倍的效果。以下介绍几何和有限元建模等的一些技巧。
技巧一 几何建模 船体外板是不规则曲面，输入型值点后，采用Create/Curve/Spline 功能生成外板轮廓线，再使用Create/Surface/Curve 方法生成船体曲面。甲板与船体外板相交的交线是曲线，可先创建甲板中心线，用Create/Curve/Project 功能把中心线向船体曲面投影，投影线即为交线，连接中心线与投影线即创建了甲板的几何模型。几何建模中投影法运用较多。 技巧二 有限元建模 Sweep/Element/Extrude 功能 船上甲板通常是前后端、中心线三边为直线，舷侧一边为曲线，甲板上有纵骨、横梁，甲板还与纵向舱壁相交，这些位置都必须预留节点。通常做法是定义硬点硬线后（见图2）让程序自动划分网格。在建模过程中，利用一维向二维拉升功能就可快速高效地完成建模。首先画甲板中线，再用Create/Mesh/Curve 功能，划分一维单元，然后利用Sweep/Element/Extrude 功能，定义拉升长度、间隔距离，如果等间距还可采用 Mesh Control 控制网格，网格在舷侧可适当拉长使节点穿过舷侧外板，用 Modify/Node/Project//Define Vector 功能使穿过舷侧外板的节点投影到外板上。这种方法大大节约了几何建模的时间，网格位置易于控制，网格质量好，例如图3所示。 图3 梁模型 在船体模型中加强筋通常定义为一维单元，船体上存在大量的加强筋，如能批量生成将节约很多时间。船上的加强筋特点是几乎都是二维单元的一边，因此利用Create/Element/Edit 中定义Bar 的Elem Edge 的方法，选择单元的一边来创建一维单元。通过框选的方法可提高效率。选择前首先要确定在主菜单下Preferences/Picking…//Entity Polygon Picking 选中Enclose entire entity 。
先进船型与船体结构设计技术 1 概述 1.1船型与船体结构设计技术的概念与内涵 船型，通常指船舶的类型，按不同的分类标准可以划分为许多种不同的船型。例如按载货方式可分为散货船、油船、集装箱船，其中散货船又有灵便型、巴拿马型、超巴拿马型、好望角型等系列；按航行姿态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、地效翼船等；按推进器型式可分为螺旋桨推进船、喷水推进船、明轮船等；按动力装置种类可分为柴油机推进船、电力推进船、燃气动力装置船、核动力装置船等。 船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题，保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。船体结构设计应考虑以下几方面：1）安全性，结构设计应保证船舶在各种外力作用下，具有一定的强度和防振性能。2）适用性，结构的布置与构件尺度的选用应符合营运的要求。3）整体性，结构设计必须与船舶性能、轮机、没备、电气及通风等设计密切配合，确保船舶在各个方面都具有良好的工作性能。4）工艺性，结构形式与连接形式的选择应便于施工，选用结构材料应适当减少规格，根据船厂的设备情况和生产组织管理等特点，采用先进、高效、经济的工艺措施。5）经济性，考虑上述方面条件下，力求减少结构的重量，材料选用恰当，使船舶具有更好的经济性能。 1.2 重要性 在国防工业领域，采用新的结构形式、新材料、新型推进方式等新技术开发先进船型，是改善海军舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。近十几年来，随着科技的进步，海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高；在对近海作战能力的不断重视下，舰船在浅水海域作战需要小吃水，为安装模块化装备需要宽大甲板面积，快速航渡需要高航速。常规单体船型虽然推进效率较高、超载能力强、船体结构简单、维修方便、造价低，但已较
船舶原理设计第二次作业 1、单位重量的货物所占船舱的容积是。 A．载重量系数B，容积折扣系数C，诺曼系数D，积载系数 2、非液体货物的积载因数并不等于货物密度的倒数。 A, 是B, 否 3、亏舱是指货舱某些部位因堆装不便而产生装货时无法利用的空间，。 A, 是B, 否 4、船舱内能用于装货的容积与型容积之比是。 A．载重量系数B，容积折扣系数C，诺曼系数D，积载系数 5、包装容积通常取净容积的90 ％~93 ％。 A, 是B, 否 6、机舱长度LM 对货船舱容的利用率关系不大。 A, 是B, 否 7、货舱和压载水舱总容积不足时采取的措施是。 A．修改主尺度B，缩短机舱长度C，调整双层底高度D，三者都是 8、增大型深后对发生影响。 A．对纵总强度有利B，重心升高C，受风面积增大D，三者都是 9、客船是指载客人数超过10 人的船舶。 A, 是B, 否 10、客船根据航行时间和国际、非国际航线分为四类。 A, 是B, 否 11、集装箱船是布置地位型船。 A, 是B, 否 12、专用集装箱船舱内通常不设置导轨架。 A, 是B, 否 13、舱内的集装箱只能布置在货舱开口的范围内。 A, 是B, 否 14、每个货舱内一般布置4行2 0ft标准箱。 A, 是B, 否
15、总体设计方案构思的任务是。 A．明确设计任务B，设立新船总体设计方案 C，分析新船技术和经济性指标D，三者都是 16、散货船的布置特点是。 A．尾机型B，有顶边舱和底边舱C，有甲板起重机D，三者都是 17、集装箱船的布置特点是。 A．大开口B，双壳体C，较多压载水舱D，三者都是 18、多用途船的布置特点是。 A．双层甲板B，大开口C，较少货舱D，三者都是 19、考虑主尺度选择范围的方法主要有。 A．母型船方法B，统计方法C，经验方法D，三者都是 20、船舶的使用要求要服从于技术性能。 A, 是B, 否 21、初始选择船长可以从来考虑。 A．浮力B，总布置C，快速性D，三者都是 22、选择船宽时首先考虑的基本因素是。 A．船宽尺度限制B，总布置C，快速性D，浮力 23、在吃水受限制的情况下为了满足浮力的要求，采用较大的船宽。这种船称为宽浅吃水船。A, 是B, 否 24、船舶采用两种吃水后，在执行法规和规范的规定时，应以结构吃水来校核， A．平均吃水B，设计吃水C，结构吃水D，三者都不是 25、型深的选择都要满足最小干舷的要求。 A, 是B, 否 26、满足限制条件和基本性能要求的主尺度方案称为可行方案， A, 是B, 否 27、可行方案只有一个， A, 是B, 否 28、船舶消防法规中，一般以来分档． A．排水量B，载重量C，总吨位D，三者都不是 29、无线电设备的配备标准电与有关
第一章概述 1. 本船结构强度计算书根据中国船级社2009年<<钢质内河船舶建造规范>>制订 2. 结构形式：纵骨架式结构，双底双舷，单甲板。A级内河自航集装箱船 3. 计算尺度： 设计水线长：m 型宽： 型深：m 结构吃水m 实际吃水：m 方形系数： 4. 主尺度比（符合规范之规定）： L/D==<25， B/D==<4
第二章 结构计算 外板： 平板龙骨（） 船中部平板龙骨厚度应按船中部底板厚度增加1mm 。平板龙骨的宽度应不小于，且应不小于。 B ≥(m) = 实取全船平板龙骨厚δ=11mm,平板龙骨宽度2m 。 船中部底板（及） 船中内大舱口船货舱区域的船底板厚t 应不小于按下列式子计算所得： )(γβα++=S L a t mm =××+×式中:α、β、γ——系数。 由A 级航区和纵骨架式,a=; 0.066 4.50.8αβγ-＝；＝；＝ 船底板尚应不小于（）： r d s t +=8.4 mm =××= 式中： d ——吃水，m ；d= s ——肋骨或纵骨间距，m ；s= r ——半波高，m,r=（级航区选取） 船底板尚应不小于（）： )(γβα++=S L a t mm =×（×+×+）= 式中:α、β、γ——系数。 由A 级航区和纵骨架式,a=; 0.05.9αβγ＝；＝3；＝1.0 实取船底板厚10mm δ=
舭列板（） 舭列板厚度应按船中部船底板厚度增加。 即δ=+=(mm) 实取舭列板厚度10mm δ=。 注：本船采用的是圆舭，则舭列板宽度应至少超过舭部圆弧以外100mm ，并应超过实肋板面板表面以上150mm 。 舷侧外板（及） 船中部舷侧外板厚度应不小于船底板厚度的倍。 即δ≥×= (mm) 舷侧外板的厚度应与船底板厚度相同。 实取厚度为10mm 舷侧顶列板（及） 船中部舷侧顶列板的厚度应不小于强力甲板边板厚度的倍或舷侧外板厚度增加1mm ，取其大者。 货舱区域舷侧顶列板在强力甲板以下的宽度应不小于，其厚度不小强力甲板边板厚度的倍或舷侧外板厚度增加1mm ，取其大者。 舷顶列板宽度 b=×= 100.858.5mm δ=?= 10111mm δ=+= 实取舷侧顶列板厚11mm δ=，宽度900 mm 。 内舷板（） 内舷板的厚度应与舷侧外板厚度相同，应直接延伸至船底板，实取t=10mm 。 内底板（及） 载货部位内底板厚度t 应不小于按下式计算所得之值：t=×= 式中： s ——肋骨或纵骨间距，m ；s= h ——计算水柱高度，m ，自内底板上缘量至干舷甲板边线（或舱棚顶板与围壁板交线）的距离。 实取内底板厚度t=10mm 。 甲板（及） 船船长大于或等于50m 的船舶，其中部货舱区域内的甲板边板的厚度t 应不小于按下式计算所得之值： t=s mm=× = t 6.3s hmm=6.30.60.5=2.67mm =?? t==×= 式中：L ——船长，m ；
船体结构快速建模模块的使用说明 上海申博信息系统工程有限公司 上海船厂 2003年8月
1、概述 船舶制造三维设计系统SB3DS是上海申博信息系统工程有限公司和上海船厂联合开发的，以三维建模技术为核心，面向船舶生产设计的计算机集成系统，其开发目标是为造船企业提供一套完整的、符合当今国内船舶制造先进生产模式，内容覆盖船舶壳、舾、涂生产设计的计算机辅助系统。该系统通过建立产品全电子数字模型来实现虚拟现实和仿真检验，并提供完整的生产设计图纸和统计报表，为深化生产设计，促进造船企业转模创造条件。 船体结构快速建模模块的开发主要是由于目前国内船舶设计单位和造船企业在承接国内外船舶的实际建造过程中，往往处于设计周期短、交船时间紧的局面。不能从容地进行船舶的三维建模。具体地说，船体与舾装生产设计不能并行作业。目前采用AutoCAD工具进行常规的船舶二维图纸设计是极其常用和普遍的。国内的设计单位和船厂是这样，国外联合设计传输的图纸也是如此。，因此为了利用这一丰富的资源，避免重复劳动，以及提高设计精度，减少差错，以AutoCAD为图形平台开发了本模块。主要的功能是采集、识别二维船体结构的电子图纸，并将其映射成三维船体结构零件。 2、命令、菜单、工具条与初始化 通过SB3DS总控菜单建立工程，并对其进行相应的初始化设置之后，就可以使用本模块。每次启动该模块之前，请先进入SB3DS总控菜单，进行选择工程工作，然后启动AutoCAD；如果要改变工程，请先关闭AutoCAD，然后进入SB3DS总控菜单，重新选择工程，再启动AutoCAD。即，不退出AutoCAD的情况下是无法改变当前工程的。 使用该模块，首先需要将该模块载入。载入方法如下：启动AutoCAD后点击工具〉加载应用程序，将会弹出一个加载对话框，将（）载入即可。也可将其加入组启动中，以后再启动AutoCAD将会自动加载该模块。 在进行船体结构快速建模时，可以在命令窗口中直接键入命令，也可使用菜单或工具条，三种方式是等价的。生成菜单与工具条需要键入“HullMenu”命令。命令列表参见表1。
使用CATIA对船舶机舱进行三维设计 本文应用catia软件尝试设计机舱，展示了catia强大的设计功能。随着 ibm/dassault公司对其功能的不断完善，该软件一定能在船舶制造行业得到更广泛的应用。 1 引言 众所周知，CATIA[1]软件在航天航空、汽车等一些高端技术的制造行业得到非常广泛的应用和取得非常成功的效果。而将CATIA引入造船行业则是直接引用或间接借鉴了CATIA 在航天、航空、汽车等制造行业内的先进成熟技术。这些技术对常规船舶、特别对航母、军舰、豪华游轮、钻井平台等特殊海洋工程平台的设计上有着非常独特的借鉴[1,2]。 CATIA可实现船舶的可视化三维设计。其基本功能可涵盖船舶设计的各个方面，贯穿分析、设计、建造、维护整个船舶产品生命周期。CATIA软件各项模块功能强大、工作模式转换灵活，设计手段丰富简捷，其在船舶机舱三维设计中运用的 基本功能可概括为以下6个方面： 1. 船体结构模型的设计与导入; 2. %26ldquo;制造%26rdquo; 各类真正的三维设备、部件系列实体建模; 3. 舱室三维实体布置; 4. 二维原理图设计及设备、管路三维布置与部件定位; 5. 各类统计汇总报表、加工表单、布置图、安装图的输出; 6. 电子样船。 2 利用CATIA进行船舶的三维设计 CATIA软件的各个模块的运行平台，无缝地集成了基本的通用机械CAD功能与专用的船舶设计CAD功能。在实际进行船舶设计时，用户可根据其具体的设计项目，分门别类地实时切换工作模式( 即船体结构、曲面造型、管系设计、电气电缆设计、风管设计、知识工程、人机工程、零件及装配设计、机械制图、机构仿真、模具设计、钣金设计、物理量计算、干涉检查、强度分析等工作模式 )，灵活机动地采用该工作模式环境中的各种设计手段、方法，因而，用户可最大限度地调用CATIA 软件的各种知识工程资源，同时，亦可构筑自己%26ldquo;个性化%26rdquo;工作模式，在其平台上设置各类工具条，选择合适的图标，补充相应的指令，从而来创造性地完成自己的设计工作。 1. 1船体结构模型的设计与导入 船体结构是进行船舶舱室设计的基础，CATIA软件针对目前船舶制造行业的各种 CAD/CAM/CAE软件的实际应用情况，提供了与这些软件(如：TRIBON / NAPA / Maxsurf / Fastship / AUTOCAD等)的专用或标准接口。这些专用或标准接口，为船舶制造业已有的CAD/CAM/CAE应用软件向其方便灵活地导入数据提供了非常便捷的工具。本文直接读取TRIBON造船集成软件中的*.dxf格式的结构数据，转化、生成在CATIA软件中的船体结构模型，如图一所示。
船体结构设计任务书 1．根据“中国船级社”颁布的《钢质海船入级规范（2006）》设计下述船舶的船中剖面结构。 船型：甲板驳 主尺度： 船长L＝110.0 m 船宽B＝21.0 m 型深D＝5.8 m 排水量?＝7400吨 方型系数0.84 C B 2．设计相关条件 本甲板驳横剖面草图见下图，本船采用单层底，左右距中5200mm各设有一道纵舱壁，甲板、舷侧、纵舱壁和船底采用纵骨架式，肋距550mm，每三档设一道横框架（Web Frame）。
3．提交作业 （1）船体结构规范设计计算书； 对设计船舶特征做简要概述（包括船型、主尺度和结构基本特征等），设计所根据的规范版本等。按照船底、舷侧、甲板、舱壁的次序，分别写出确定每一构件尺寸的具体计算过程，并明确标出所选用的尺寸。计算书应简明、清晰，便于检查。 （2）绘制设计典型横剖面结构图，包括强框架剖面和非强框架剖面。 结构图应符合船舶制图规定，图上所标构件尺寸应与计算书中所选用构件尺寸 一致。
1.概述 本船为航行于长江A级航区驳船，船舶采用单底、单舷、单甲板纵骨架式结构。结构计算依据CCS颁布的《钢质海船入级规范（2006）》相关规定。 1.1 主要尺度 船型：甲板驳（无自动力）总长Loa ：110.0 m 设计水线长Lw ：105.0 m 型宽B ：21.0 m 型深D ： 5.8 m 设计吃水d ： 4.2 m (A 级) 结构吃水： 4.3 m (结构计算) 肋距S ：0.55 m 排水量? ：7400 t 方型系数CB：0.84 1.2尺度比 1.2.1 尺度比(按CCS—3.1.1) 本船本船采用单层底，左右距中5200mm各设有一道纵舱壁，甲板、舷侧、纵舱壁和船底采用纵骨架式，肋距550mm，每三档设一道横框架（Web Frame）。
目录 1.计算说明 (3) 2.本船主尺度及计算参数 (3) 3.外板 (3) 4.甲板 (4) 5.单层底结构 (5) 6.舷侧骨架 (6) 7.甲板骨架 (7) 8.支柱 (9) 9.平面横舱壁 (10) 10.平面纵舱壁 (12) 11.浮箱结构计算 (13) 12.泵舱结构计算 (16)
1. 计算说明： 本船为无人的非自航的箱形驳船，在甲板上承载新下水船舶。并通过下潜、使新船下水。港内作业，属遮蔽航区。主船体采用纵骨架式结构，滑道部位特殊加强。浮箱采用横骨架式结构。全船结构设计依据中国船级社1996年《钢质海船入级与建造规范》（以下简称“规范”）第2篇之第2章“船体结构”、第5章“油船”及第12章“驳船”部分的要求进行计算。同时，满足中国船级社1992年《浮船坞入级与建造规范》中的有关要求。 2. 本船主尺度及计算参数： 1）船长L=60 m; 2）船宽B=35 m; 3）型深D=6 m; 4）计算吃水d=4 m; 5）方形系数C b= ▽/（L*B*d）≈1; 6）L/D=10, B/D=5.83; 7）纵骨间距S=0.0016L+0.5=0.6m=600mm; 8）肋板、强横梁及强肋骨间距S=2m 。 9）甲板负荷P 及甲板计算压头h： ①一般部位：P1=10t/m2=100kP a ，h1=0.14P1+0.3=14.03m; ②滑道部位：P2=25t/m2=250KP a，h2=0.14P2+0.3=35.3m; 3. 外板 3.1船底板 3.1.1 据规范5.2.1.1，船中部0.4L区域内的船底板厚度应不小于： t1=0.056sf b(L1+170)=0.056×0.6×1×(60+170) =7.728mm t2=6.4sf b d=6.4×0.6×1×6=9.41mm
船体强度与结构设计复习材料 绪论 1.船体强度：是研究船体结构安全性的科学。 2.结构设计的基本任务：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构建的尺寸和连接方式，在保证具有充足的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。 3.全船设计过程：分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4.结构设计应考虑的方面：①安全性；②营运适合性；③船舶的整体配合性；④耐久性；⑤工艺性；⑥经济性。 5.极限状态：是指在一个或几个载荷的作用下，一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态。 第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算 1.船体梁：在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 2.总纵弯曲：船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面所发生的弯曲。 3.总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 4.引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。 5.船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤： ①计算重量分布曲线平p(x)； ②计算静水浮力曲线bs(x)； ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x)； ④计算静水剪力及弯矩：对③积分、二重积分； ⑤计算静波浪剪力及弯矩： ⑥计算总纵剪力及弯矩：④+⑤。 6.重量的分类： ①按变动情况来分：不变重量（空船重量）、变动重量（装载重量）； ②按分布情况来分：总体性重量（沿船体梁全场分布）、局部性重量（沿船长某一区段分布）。 7.静力等效原则： ①保持重量的大小不变；②保持重心的纵向坐标不变； ③近似分布曲线的围与该项重量的实际分布围相同或大体相同。 8.浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。 9.载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。 10.载荷、剪力和弯矩之间的关系： ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应； ②载荷在船中前后大致相等，故剪力曲线大致是反对成的，零点靠近船中，在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值； ③两端的剪力为零，弯矩曲线在两端的斜率为零（与坐标轴相切）。 11.计算状态：指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态，一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 12.挠度及货物分布对静水弯矩的影响： ①挠度：船体挠度对静水弯矩的影响是有利的；
船舶各部位名称如图所示。船的前端叫船首（stem）；后端叫船尾（stern）;船首两侧船壳板弯曲处叫首舷（bow）；船尾两侧船壳板弯曲处叫尾舷（quarter）；船两边叫船舷（ships side）；船舷与船底交接的弯曲部叫舭部（bilge）。 连接船首和船尾的直线叫首尾线（fore and aft line center line,centre line）。首尾线把船体分为左右两半，从船尾向前看，在首尾线右边的叫右舷（starboard side）；在首尾线左边的叫左舷（port side）。与首尾线中点相垂直的方向叫正横（abeam），在左舷的叫左正横；在右舷的叫右正横。
船体水平方向布置的钢板称为甲板，船体被甲板分为上下若干层。最上一层船首尾的统长甲板称上甲板（upper deck）。这层甲板如果所有开口都能封密并保证水密，则这层甲板又可称主甲板（main deck）,在丈量时又称为量吨甲板。 少数远洋船舶在主甲板上还有一层贯通船首尾的上甲板，由于其开口不能保证水密，所以只能叫遮蔽甲板（shelter deck）。 主甲板把船分为上下两部分，在主甲板以上的部分统称为上层建筑；主甲板以下部分叫主船体。 在主甲板以下的各层统长甲板，从上到下依次叫二层甲板、三层甲板等等。在主甲板以上均为短段甲板，习惯上是按照该层甲板的舱室名称或用途来命名的。如驾驶台甲板（bridge deck）、救生艇甲板（life-boat deck）、等等 。 在主船体内，根据需要用横向舱壁分隔成很多大小不同的舱室，这些舱室都按照各自的用途或所在部位而命名，如图1-18所示，从首到尾分别叫首尖舱、锚链舱、货舱、机舱、尾尖舱和压载舱等。在
结构建模的主要内容 生产设计的基本工艺准则请参阅“工厂施工基准” 结构建模以PANEL为单元，力求正确，完整。要注意左右不对称的构件建模。 1 PANEL名： 为了便于沟通与查找，请参照“模型对象的命名”内容。 2 PANEL定位： ⑴ PANEL的平面坐标有三种常用的选择。 ① 主平面--- X |Y |Z ② 三点定平面--- 取平面上的三点坐标（ORI=,,UAX,VAX）。三点的次序尽可能按靠近的主视图坐标系。即 水平面：原点-X-Y； 纵剖面：原点-X-Z； 横剖面：原点-Y-Z 。 ③ 根据一条已知的平面曲线名定义一个平面。 ⑵ PANEL 的局部坐标系UVW ① 水线面：U轴由尾向首，V轴由中心向左舷。建模可视面向下看。 ② 纵剖面：U轴由尾向首，V轴由下向上。建模可视面向左舷看。 ③ 横剖面：U轴由中心向左舷，V轴由下向上。建模可视面向尾看。 ④ 三点的平面：U轴由原点ORI向UAX点，V轴由原点ORI向VAX点。建模可视面向W 轴的逆方向看。 ⑤ 局部坐标的W轴是按右手法则决定。 ⑶ DAT 数据类型。是对应视图中的线条类型。 DAT=191 轨道线，用于水密结构件。 DAT=181 粗虚线，用于舱内的非水密结构件。例如非水密的底纵桁、舱壁等。 DAT=101 双点划线，用于强桁材结构。例如强肋骨、舷侧纵桁、甲板纵桁等。 3 边界： ⑴ 边界线一定要依次相交的封闭图形，包括余量线，因此尽量用无限线段。 ⑵ 邻接分段的接口要吻合，它们的公共边界线数据应该采用相同的表达形式，特别是对曲线或斜线的分段边界，一定要用相同的数据。边界的数量不超过12条。 ⑶ 尽量用关联的结构作为边界，这样方便修改。 ⑷ 边界的数量不超过12条。在建模可视面中逆时针方向排列。 4 板缝： ⑴ 布置：根据板厚、材质及板材订货规格布置。一般是平行船体的长度方向布置，但是钻井平台要考虑其特殊性和相关工厂的生产惯例，板的长边可以平行型材长度方向布置。 对于全船性的结构如内底板、平台板、甲板、主舱壁及上层建筑外围壁等应统一排板。 ⑵ 坡口： ① 板缝的坡口类型、方向按施工阶段与工艺要求选用。注意，板缝是有方向性的，如 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
船体结构设计方式的分析 发表时间：2018-09-07T11:07:21.143Z 来源：《建筑细部》2018年2月上作者：王瑶 [导读] 船体的设计要依据实际使用要求，设计之初要做好调查工作，建立符合预算、实用性要求的具体方案，以相应的技术手段满足。基于此，本文对船体结构设计方式进行分析。 天津德赛海洋船舶工程技术有限公司天津市 300450 摘要：船体的设计要依据实际使用要求，设计之初要做好调查工作，建立符合预算、实用性要求的具体方案，以相应的技术手段满足。基于此，本文对船体结构设计方式进行分析。 关键词：船体结构；设计；方式 1船体结构设计理念 建立合理的、科学的船体结构设计理念，能够更好地促进船体结构设计工作开展，能够对其整个工作质量的提升和优化起到重要的促进作用。从结构内容分析来看，其主要需要从以下几个方面展开： 首先，需要对船体建造的总工作量予以充分认识。船体结构设计占据整个船只建造总工程量的三分之一，并且融合了更多的综合性工作，所涉及的专业内容也更为广泛。其次，船体结构中的施工内容也必须予以充分而详尽的考虑，需要就其施工条件予以确认，并结合实际情况而制定出最佳的造船方案，同时绘制出相应的图纸。另一方面还需要注重管理人员的沟通和协调，强化整个工作的系统性。总而言之，船体结构设计需要从宏观方面予以综合考虑，让整个设计过程更为顺利。 2船体结构设计中的主要要求 船体结构设计要以使用性能为参考，在保证安全性能的前提下，进一步美化外观。船只的安全航行是一切利益的保证，船体的稳固是设计的核心理念，结构建构要符合力学原理，参考实际的航海条件，充分考虑天气、水文因素的影响，能够应对出航线路中的极端天气，结构承重性要有保证，外形设计也要配合航行的动力要求，设计船体时要综合多方面经验，合理构建、计算，科学设计。 结构稳定的进一步要求是建造技术水平要配合设计要求。建造时要充分考虑设计参考材料的性能，例如，板材的使用要能适应船体设计的弯曲度，过厚或者过薄都不能实现设计预期。不能为节约成本而以次充好影响质量。 实用性是设计角度必须纳入参考体系的问题，船体、船舱、甲板等设计要根据实际的装载要求合理设计，既能容纳预计的人员或货物，同时也要考虑安全舒适度。 船体设计时考虑的关键因素是预算和使用，从安全性能角度，实用性是基本要求；从后期投入使用后的成本结算角度，设计师要根据预算做出相应的技术调整，寻找安全和利益的最佳结合点，以经济的设计原则减少不必要的材料浪费，选择高科技的轻便、安全材料。 3船体结构设计主要内容 3.1初步设计 在船体的初步设计中，需要对其规划方案加以具体化，其中主要包括了对技术标准的分析以及设计框架的构建，在建立的初期主要是运用基本图纸把预想凸显出来，从而形成一个草稿图，然后根据预案以及设计技术进行选择其中的材料、部件型号以及建立预算，最后形成一个预算报告。 3.2详细设计 船体结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造建设进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有构造器件的型号与材料质量，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合。关于船体结构设计方案方面，应当注重将设计方案的全面性与整体性予以突出，当绘图工作结束之后，应当与相关设计方案联系起来，并将相关内容向有关审核部门进行汇报。 3.3生产设计 在生产设计船体结构的过程中，应当重视起生产条件、生产材料以及运用过程等问题，关于实际的施工说明图方面，应当与船体结构设计方案相符合，满足船体结构设计方案的相关要求与规定。 4船体结构的设计方法 船舶自身的造价高昂、使用期限长、工作环境十分恶劣。在其使用期间会遇到多种事故，这些事故本身就会对船舶的结构产生各种恶劣的影响，甚至会导致整个船体结构失去工作能力，造成很大的经济损失，降低社会效益，目前船体结构的设计方法主要分为确定性设计法和结构可靠性分析法。 4.1确定性设计法 船体结构的确定性设计法又可以分为两类，第一类是规范设计法，即根据船体主尺度和结构形式，以及各种营运和施工要求，按照船级社制定的船体建造规范的相关规定来决定构件的布置和尺度的，最后再进行总强度和局部强度的审查，同时还要对结构的稳定性和安全性进行检查，一旦发生任何不足植株，则在原设计方案上进行修改之后在进行局部的加强，指导达到相应的目标。第二类是直接计算法，直接计算法是根据船型和构件布置的不同，来通过规范不可能罗列的全部特征来进行设计的，所以要求设计师具有结构力学的知识，可以按照各种构件和受力情况，直接进行强度的计算。使得船体结构本身就具备良好的力学合理性，而且可以预先选择目标函数，进行优化设计。 4.2结构可靠性分析法 在船体结构强度的确定性设计方式中，将有关参数都设置为定值。所采用的安全系数都表现为强度的储备，使得人们对结构已经产生了固定的印象，认为结构是绝对安全不会被破坏的，然后，所有船体结构不论哪种船型或者结构形式，都是通过空间的板梁组合结构来完成的，这样的话，当船体结构中的一个构件失去效果之后，内力重新分配。整个结构还能继续工作，只有当相当数量的构建都失效之后，整个构建才会失去效果。这就促使人们去研究船体中某些构件结构被破坏的原因，和损坏后对船体的影响，这样才能形成某种采用概率法
精心整理3船体结构 （ConstructionofShipHull） 船体是由骨材和钢板组合而成的复杂结构体。由于骨材布置的方式不同，形成了不同的船体结构形式。船体结构各部位的作用不同，各个结构的细节也不相同。现将船体进行分解，按各个部位给出结构细节的名称。 3.1船体结构形式 船体横向布置的骨材间距较小，纵向布置的骨材间距较大，这种船体结构称为横骨架式结构；船体横向布置的骨材间距较大，纵向布置的骨材间距较小，这种船体结构称为纵骨架式结构。船体的强力甲板和船底采用 图单甲板横骨架式船体结构transverseframingsystemofsingle-deckhull deckedplate topsideplate,sheerstrake sideplate bilgestrake bottomplate 龙骨centerlineverticalkeel 平板龙骨flatkeel，platekeel 旁内龙骨sidekeelson beambracket decklongitudinal 肋骨frame webframe sidelongitudinal 肋板floor 横梁beam transversebulkheadplate 图3.1.2有二层甲板横骨架式船体结构 图有二层甲板横骨架式船体结构transverseframingsystemoftwo-deckedhull upperdeck 上甲板舱口围板hatchcoamingonupperdeck tweendeckframe seconddeck deckbeam 二甲板舱口围板hatchcoamingonseconddeck sideplate holdframe 肘板 横梁 bilgebracket mainfloor innerbottomplate 舭部外板bilgestrake
复习题 第一章（重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制） 1、局部载荷是如何分配的？ （2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算） P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得： ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的？ 浮力曲线通常按邦戎曲线求得，下图表示某计算状态下水线为W-L 时，通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此，首先应进行静水平衡浮态计算，以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。
帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点？ (1) M曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的弯矩应为零，亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外，由于两端的剪力为零，即弯矩曲线在两端的斜率为零，所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的剪力应为零，亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下，载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的，所以剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船舯的某处，而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的？ 计算波为坦谷波，计算波长等于船长，波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定： 当λ≥120m时， 当60m≤λ≤120m时，当λ≤60m时， 20 λ = h（m） 2 30 + = λ h（m） 1 20 + = λ h（m） 6、船由静水到波浪中，其状态是如何调整的？ 船舶由静水进入波浪，其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线，当船舯位于波谷时，由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小，同时船体中部又较两端丰满，所以船在此位臵时的浮力要比在静水中小， 因而不能处于平衡，船舶将下沉ξ值；而当船舯在波峰时，一般船舶要上浮一些。 另外，由于船体艏、艉线型不对称，船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位臵。因此，在计算 时，要求船舶在水线附近为直壁式，同时船舶无横倾发生。根据实践经验，麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 （重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算）1、危险剖面的确定。 危险剖面： 可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大
Tribon船体生产设计应用 2006-9-29网友评论1条点击进入论坛 Tribon系统是一套计算机辅助设计、生产及信自、集成软件系统，可用多种方法建立三维船舶数字模型。应用统一的船舶数字模型，在船舶设计的各个阶段能够实现各专业之间的信息共享，从而可以通过网络实现并行设计，降低专业间的协调成本，减少设计和制造中的修改工作量，提高设计质量，缩短设计周期。 Tribon系统建模 船体建模的目的是建立船体的信息模型，应用Tribon系统的以下模块进行船体生产设 计: 船体标准初始化模块(Initiate Hull Standards); 平面建模模块(Planar Hull Modeling); 曲面建模模块(Curved Hull Modeling); 装配计划模块(Assembly Planning); 焊接计划模块(Weld Planning); 生产信息界面(Hull Production Interface); 套料模块(Plate Nesting). 各模块功能如下: 船体标准初始化模块
通过该模块对其它船体模块正常运行所需参数及文件进行配置，建立起船体生产设计所需的Tribon系统船体标准。系统初始化工作是Tribon船体系统应用中很重要的一个环节， 主要包括以下内容: 船型参数设置。输人船型参照、结构参照、分段名、分段划分、定义肋位号和纵骨等信 息; 型材规格、端切形式和连接形式以及面板参数设置; 贯穿孔和补板参数设置; 坡口形式参数设置; 肘板类型规格参数设置; 材质参数设备; 零件编码参数设置; 套料参数设置。 平面建模模块 利用该模块输人结构数据，进行船体内部平面板架结构的建模工作，除定义结构信息，还可加放相应的工艺信息，白动进行零件编号等，建模完成后出分段结构图。平面建模与曲面建模是同时进行、交叉作业的，平面建模的比重较大。因为平面建模要参照曲面建模的结 果，通常曲面建模要先于平面建模。 曲面建模模块 利用该模块进行曲面构件的结构建模工作，主要是外板板缝线生成，外板型材生成和曲
浅议船体结构设计及细节分析 摘要：船舶结构设计的过程实际上是一个科学的研究、论证、优化的过程。在 满足强度的前提下，优化结构设计，尽可能地减少船体自重，提高载重能力。在 选用船体构件材料规格时，主要考虑经济性；在保证船体强度和使用要求下尽量 减少船体结构重量，以提高船舶的载重量。要建造世界领先的船舶，就要在船体 结构的设计和建造中，加强对船体结构细节问题重视程度，尽可能的把细节问题 处理到最优。 关键词：结构设计；船舶船体；分析研究 1前言 1.1工作环境 船舶在营运期间长时间地与海水等腐蚀性介质接触，很容易出现结构腐蚀问题，若保养工作跟不上，腐蚀不断加重，最终可能出现构件锈穿，导致船体强度 大幅下降。与此同时，受不良气候、波浪拍击、货物装卸等方面的影响，船体很 容易出现疲劳性损伤，在腐蚀与疲劳损伤的双重作用下，很可能出现船壳破损进 水等严重事故。同时，船舶航行过程中，不可避免地会受到波浪的冲击，这种冲 击轻则造成船体外板腐蚀、变形，重则引发船体中垂弯曲等问题，使船体应力出 现较大变化。此外，当船舶遭遇大的浪涌冲击时，波浪反复交替作用，会使船体 扭曲、中垂等负面状态进一步恶化，严重时会造成荷载分布的严重失衡，影响整 个船舶的航行安全。 1.2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。 2船体结构设计步骤 2.1初步规划 这一步骤是指按照相关的技术标准以及设计目的对于任务展开架构性的建设，绘制基础的设计图，根据原先的计划以及设计目标对于所需原料的型号、用量等 检查预算方案并产生与之对应的报告，进而对船舶的大小、结构架势展开设计。 2.2详细设计 开始之初最主要的是一个大的框架的构设，之后要适当加入些许细节，在进 行细节的设计时，必须按照有关标准、上级的审批意见作出对应的调整，在完全 考虑到细节的基础上，根据材料的型号以及材质，设计出系统性的方案，经过绘 制之后在交给相关部门审核。 2.3生产设计 这一环节是对于船舶的设计当中所提出的要求，它要求设计过程严格按照制 定的方案进行材料选择、施工建设以及优化完善等。 3船体结构设计中的细节处理 船体结构设计主要是在满足船舶整体设计的基础上，根据设计者的经验，保 证船体能够良好的发挥其功能。衡量船体结构设计是否优质的标准为：①安全性：由于各种作用力的存在，使得船体结构的设计对船体的强韧性有一定的要求，以 保证船舶的安全使用；②适用性：不同的船舶有不同的船体设计需求，因此在船体结构设计时需要按照具体的使用需求设计船体，保证其适用性；③整体性：船