探讨标准船型结构狭窄空间设计技巧

探讨标准船型结构狭窄空间设计技巧

安健1 李明2  王浩3  黄冕4

山东省日照市东港区海洋发展局海洋与渔业监督监察大队

摘要：本文首先提出了标准船型结构的设计内容，然后对标准船型结构狭窄空间设计技巧进行详细阐述，主要包括工序前移法、衬垫焊接法、安装角度调整法、面板偏装法、长孔塞焊法，最后对船舱狭窄封闭空间喷涂作业的结构设计方法进行分析，以此来有效提升狭窄空间设计水平，满足标准船型结构的质量要求。

关键词：标准船型结构；狭窄；空间设计；技巧

针对于狭窄空间，其尺度较小，且施工作业空间具有一定的紧迫性，在划分类型中，密闭式、开敞式为重要的组成，在船型船体结构设计中，狭窄空间的出现是难以避免的。如果缺少合理的设计方法，不仅会影响到焊接、打磨等工作流程，而且也会导致结构失效问题的产生，进而促使质量事故的发生。因此，应注重狭窄空间设计，与结构设计目标相一致，进而赢取船东较高的认可度和满意度。对于设计人员来说，在设计前，应深入分析船舶的功能，从实际情况出发，以此来合理制定设计方案，高度关注各部细节，充分满足结构狭窄空间设计的内在要求，进而将整个船体结构设计水平提升上来。

一、标准船型结构的设计内容分析

首先，船体的分段接口细节处理。对于设计人员来讲，应树立高度的全局意识，高度注重方案设计环节，为了将船舶的建设质量提升上来，在分段设计过程中，应加强以人为本理念的积极渗透，使设计方案与用户需求相符。一般而言，船体装配细节，极容易影响到船舶的正常运行，为了满足安全性需求，必须要合理设计装配细节。通过对传统设计过程进行分析，P型的分段接口得到了广泛应用，但是其稳定性较差，所以应将其优化为R型，旨在保证船体重心高度的稳定性，最终取得理想的实施效果。分析R型设计的优势，可以使后续的施工步骤得到不断简化，进一步增强操作的便捷程度。

其次，通焊孔细节处理。在通焊孔的设置方面，应从船舶的实际情况出发，基于设计人员的角度，应对船舶的相关功能进行充分考虑。通过对传统的设计过程进行分析，通焊孔肋板的稳定性不足，对此，给予加固设计非常有必要，但是在这一过程中，会影响到实际建造，也会增加工程量，所以要想将施工难度性降至最低，并防止成本浪费问题的出现，应严格把关细节方面，尤其对于施工材料，将其用量和质量控制在合理限度内。

二、标准船型结构狭窄空间设计技巧

（一）工序前移法

在小型箱型结构中，污水井、结构风管等比较常见，这在船体结构设计中扮演着重要的角色。该类型的结构框架结构并不复杂，外形比较整齐，但是空间狭窄程度较高，一定程度上对于作业人员进入施焊造成了极大的影响。如以某型船为例，在外板与机舱内底之间，机舱舱底污水井得到了广泛应用，在外板线型收缩较紧的影响下，严重限制到了污水井高度，一些设计人员缺少对施工工序的高度重视，明显加剧了内部角焊缝的焊接难度性。因此，应合理采用工序前移法，对于敞开型的污水井，应加强小组件设计方式的应用，焊接组合应在内底板操作前进行，肋板和侧板再随后进行焊接。同时，在面对箱型框架结构时，对于设计人员来说，应将此方法与建造工艺相结合，使狭窄空间施工问题得到有效解决。

此外，该方法在机舱尾部区域内具有较高的应用优势，为了有效提升结构布置设计水平，此类狭窄空间问题应予以积极预防，但是通过对MR、LR等船型进行分析，机舱线型的收缩程度显著提升，设计人员必须要加强对狭窄空间处理方法更加深入的了解与研究。

（二）衬垫焊接法

众所周知，在某一区域内，狭窄空间的出现是难以避免的，对于作业人员的及时到达造成了极大的影响，施焊工作无法正常进行，所以，衬垫单面焊接则“派上了用场”。如艉部铸件上方，在外板收缩封闭的限制下，狭窄空间的形状主要呈现出△，内部施焊操作难以正常进行，这时，应加强封闭空间的合理设计，对背面贴衬垫进行合理使用【1】，然后将其与外板对接焊缝相结合。对于永久性贴衬垫来说，非常适用于狭窄空间的处理，通常来说，角焊缝位置，为衬垫设置的最佳地点，确保衬垫良好的固定性，但是并不适用于水密舱室边界位置处。

（三）安装角度调整法

结构与原有纵骨等距离过近，应引起机舱设备结构加强设计的高度重视，为了促进焊接工作的顺利进行，角度调整法比较适合应用。在分段侧造时，加强扁铁脚焊缝的焊接具有高难度的性质特点，此时应合理调整好扁铁安装的角度，具体在 75°左右。需要注意的是，安装角度最好在75°以上【2】。

（四）面板偏装法

在狭窄空间内，对于T排的面板，极容易与焊接路径出现相互遮挡的情况，对施工人员进行相邻结构的焊接造成影响和限制，对此，应对焊接空间进行合理预留，面板偏装单侧至少预留出15mm的位置，以此来给予焊脚一定的保证，在面板较宽的情况下，且单侧在200mm以上，防倾结构的增设则非常有必要，最大程度地保证面板受力的稳定性与均匀性。

（五）长孔塞焊法

面对封闭狭小空间的出现，对最后一道焊缝进入内部空间焊的影响程度较深。此时，预留工艺孔是非常关键的一大步骤，此方法对塞焊孔形状提出了严格的要求，实施有效的打磨处理，通过在腹板中的应用

【3】，塞焊缝的间距应比塞焊孔长度要高，但是应在250mm以下（最高为250mm）。

三、船舱狭窄封闭空间喷涂作业的结构设计方法

在船舶制造、装配方面，如果处在密闭空间内，对于开展喷涂作业任务有着比较严格的要求，现阶段，人工方式占据着主导。具体来说，作业人员在舱内作业时，因为身体缩成了一团，所以很难保证良好的作业效率。涂料中可挥发有机物的存在，会严重威胁到人体健康，并且爆炸风险也是不可忽视的。通过机器人的应用，可以形成安全的喷涂作业环境，同时使涂膜的均匀性得到提升，实现涂料的充分利用。

通过与移动形式相结合，爬壁式、轨道式等，为喷涂机器人的重要构成类型，其中，对于爬壁式，钢制表面为主要的附着地点，分析其作用，其附壁具有较高的灵活性特点，但是在载重、移动效率等方面存在着一些不足，并且应加强钢丝保护链的设置，这在开放空间的船舱喷涂领域适合采纳；对于轨道式，在喷涂方式中，XYZ 三自由度得到了广泛应用，可以切实维护好喷涂质量，但是其结构比较复杂，使用与维护有着较高的难度。为了促进现场喷涂作业的顺利开展，应注重轨道的合理铺设；对于移动机械臂式，不易受到曲面复杂程度的影响，但是船坞剩余空间并不多，且展臂刚度为重要的一大影响要素，在底部行走机构移动时，机械臂末端的抖动情况难以避免，进而影响着喷涂质量的提升。分析其应用领域，主要在空间广、结构面复杂等情势当中有所体现。

四、结束语

综上所述，加强结构狭窄空间设计势在必行，其中，应对其施工阶段及施工环境予以高度重视，不同施工阶段，所配备的施工工艺有着明显的区别，比如分段部件制作不同于总段搭载，对此，应给予公正、客观的判断。此外，在运用不同设计方法时，应做到具体问题具体分析，紧密结合实际情况，同时船级社的相关要求也要尽量落实到位。通过对标准船型结构狭窄空间设计方面提出的见解，期待起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1]魏梅, 周贻来, 高珏, 汪颖异, 潘放. 2023年世界船海市场评述与2024年展望[J]. 船舶, 2024, 35 (01): 1-18.

[2]王永祥, 贾小龙, 孙红兰. 基于性能的通航桥梁抗船撞评估方法及应用研究[J]. 世界桥梁, 2024, 52 (01): 95-102.

[3]毛建辉, 费龙, 王显力, 丁勇, 张莹. 天鲲号绞吸挖泥船挖岩作业配套船舶技术研究[J]. 中国港湾建设, 2024, 44 (01): 93-97.