关键词：船体结构；强度；安全
引言
随着社会生产力的不断发展，我国工业技术的不断进步，船舶制造水平也逐步提升。当前我国沿海地区已形成了相对完整的船舶生产体系和配套体系，造船产业的发展形势也越来越好，全国新建船舶的总量逐年增长，然而在船舶建造速率越来越快、船舶总量越来越大的迅猛势头下，船舶质量问题也越发凸显，并越来越严重的威胁到人民的生命财产安全，也影响了社会的安定和谐。为有效避免损失，增强船舶建造质量，保障人民的生命及财产安全，就必须从船舶的设计、制造、检验等层面的质量上进行严格把控。
1船体强度的研究意义
船舶在建造过程中,会因为材料自身缺陷、工艺等方面的原因,产生残余应力。在随后的使用中,也会受到风、浪、流的作用力,可以说一艘船在它的生命周期内无时无刻不在受力。对于一艘船来说,安全是首要的。在保证安全前提下,提高其经济性能。不同用途的船舶,有着不同的结构,因此受力状态是不同的。对于散货船来说,所载的货种、装载情况和受力变形使得散货船比其它类型船舶相对更容易“老化”,出事的概率大,其中载重量Z0000t以上、散装固体重货(如矿砂)的散货船的海损事故最多。散货船海损事故分析表明,在恶劣海况条件下,结构的破损引起货舱浸水是最终导致船舶沉没事故的直接原因。而集装箱船为了保证较高的装卸效率,货舱开口非常大,一般货舱口宽度为船宽的80%左右,有的甚至达到89%以上,其船体的纵向、横向及抗扭的强度将是一个不容忽视的问题。对于大中型船舶,载重量与极限强度基本保持线性关系。对极限强度的主要影响参数有屈服应力、初始变形、焊接残余应力以及平均板厚等。因此,船体强度分析是必不可少的。
2船体结构设计方式分析
2.1船体结构设计条件
在设计船体结构的过程中，应当认真考虑其实用性能，在使船体结构安全性得到保证的前提下使船体外观变得更加美观。在船体的设计理念中，稳定性处于基础地位，船只结构设计应当与相关力学条件符合。运用实际的航海定律，充分考虑水位与天气因素所造成的影响，使船体结构的承重性能得到充分保障，在设计船体外部形态的过程中，应当满足航行动力的相关要求。为了保证设计工作的科学性与合理性，应当做好相关经验的积累与总结工作，运用科学的方式方法进行构思与计算。
2.2船体结构设计的具体过程
在开展分结构设计工作时，应当对组合与链接问题予以认真考虑，由于设计与建构工作开展起来十分方便快捷，加之自身规模比较小，设计、生产以及检验工作开展起来十分便捷。在对船体结构进行分段设计时，可以将船体结构分成几个部分，结合各个部分之间所具有的紧密联系进行设计。拆分工作中应当根据实际的首位，亦或是上下结构来进行，在开展分组设计的过程中，应当最大程度地对组合之后的情况进行考虑，同时还要注重开展相关统筹工作，确保组装工作的所有细节落实到位。
3采用新设计理念，保证船体安全
3.1要强化焊接工艺
焊接工艺是近现代工业生产制造业的基础技术，是保障产品品质的重要工艺，船舶船体建造焊接技术的使用比例非常大，通常焊缝金属的重量约占据船体总质量的1%~1.5%，而在整个船舶船体建造中仅焊接工时就达到船舶建造总工时的30%~45%，并且还会因其他因素增加焊接量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆焊接是否牢固，焊缝焊型是否满足工艺要求，是否美观都是对焊接工艺的具体要求。焊接质量也是影响船体承载性和水密封性的关键工艺。通常焊接常见问题有：焊接缝隙过大、焊接不严密、不牢固，焊接形状不一致，表面不均匀，出现脱焊、假焊等。产生这些问题的主要原因包括：技术人员焊接时用力不均移动不稳定，焊条抖动太大；未处理焊缝坡口部位，因坡口不均而使得焊接不均匀不平整，焊接未进行检验，留下后患；同时某些技工焊接技术水平不高，片面的认为增加焊缝堆积度，就能加强焊接质量，反而造成焊接面受力因不均而应力增加导致焊缝破裂，带来严重质量问题。所以在船舶船体建造中，必须加强对焊接工艺的重视程度。在实际焊接操作中要求技术人员要合理选择焊合切面，对表面粗糙的坡口要在焊接前先进行打磨，以保证均匀焊接；要严格选择装配部件，对于尺寸偏差过大的型材要进行处理或舍弃，某些板材因切割时精度把控不严，造成装配时存在较大间隙，此时焊工不能采取堆焊补差的方法强行安装，而应该重新选择合适的型材进行安装焊接，对于间隙较小的要根据实际情况来调整焊速和焊接技术；同时焊工在焊接时要保持匀速运条，避免较大抖动和不规律移动带来的焊接不均；另外要根据钢板的不同厚度，选用适宜的焊接工艺，通常对厚度达8mm以上的材料采用对接焊，开破口后焊缝间隙规定为1~3.5mm，坡口搭接1.5~3mm，焊缝宽度须达到1.4mm，焊缝增强高介于2~3mm以内；此外还要严格控制角焊缝的高度，因船体在装配焊接中会产生诸如：底板同横舱壁、旁内龙骨同实肋板间和底板间的等角焊缝现象，因角焊缝高度不足焊解有效工作面较少，造成焊接强度降低，负载之下船体焊接部位易裂损、甚至造成整个船体形变。
3.2采用新设计理念，提高船体远航能力
运用高科技和全新的理念来研究船体，提高船体的稳定性以及远航能力，建造多功能船舶是当前发展的趋势。传统的船舶航行动力主要采用的是柴油，这样增加了船体的载荷量，而且也会使船体发动机的寿命受到影响。现在船体的动力系统大多数采用的是新能源以及汽电混合的系统，而船舶内各个场所都采用的是太阳能电池板供电，这样能够提高船体的工作效率，而且节能环保。对于船体供电系统，可以配备一定数量的蓄电池，能够时刻给太阳能电池板充电，从而保证电池处于100%的状态，防止由于缺电而影响船体远航。
3.3加强工艺监督和检验
要严格控制船舶船体重要部位的角焊缝高度，需对角焊缝高度进行逐一检查测量，以保障焊缝有足够的焊接工作面，从而确保焊缝达到强度要求；还要加强对低氢焊条使用的有效控制，因低氢焊条使用中易产生飞溅而影响焊接表面的平整度和光滑度，且其滞留物会增高船体局部质量，造成表面应力不均，检验人员必须加强对其使用的控制，从而确保船舶的总纵强度和局部强度都达标；还要因地制宜的选择合适的焊接技巧，船体焊接是一项极其复杂的工作，但焊接又是船舶建造的主要工艺，其不同结构位置不同型材有不同的焊接技术要求，必须严格按照行业和国家标准来执行，要对不同情况下的角焊缝工艺进行界定和指导，分清主要构件和次要构件的双面连续焊接及间断焊接的不同使用情况，对不当焊接工艺进行指正和改进。
结语
通过对船体结构强度和安全性的进一步分析和阐述，可以充分认识到船体结构强度问题需要大家的共同努力，也需要船体材料供应商的鼎力支持，需要航运主管加强管理力度。对于船体来讲，其磨损、老化和外力作用无法避免，但只要船舶能够管理好，就能够有效避免、减少、防止以及延缓船舶的老化、磨损和损坏，从而保证船舶、货物和人的安全。
参考文献
[1]周素莲.船海结构有限元比较分析研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学，2006.
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[3]吴鑫鑫.大型半潜船船体强度的有限元分析[D].广州:华南理工大学，2015.
论文作者:王忠伟
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：船体论文; 船舶论文; 强度论文; 结构论文; 应力论文; 不均论文; 工作论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;