船舶结构设计方式及优化分析

船舶结构设计方式及优化分析

发表时间：2019-04-30T16:18:57.643Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：焦亚东邢海华

[导读] 摘要：改革开发以来，中国经济飞速发展。

上海振华重工启东海洋工程股份有限公司江苏启东 22625

摘要：改革开发以来，中国经济飞速发展。船舶运输业和船舶工程作业作为重要的海上运输途径，船舶设计及建造不仅决定了船舶的整体质量，也决定了海洋运输业的发展和海洋开发的发展。船舶设计及建造是船舶制造的核心步骤，船舶结构的设计与其他工程设计理念类似，我们需要了解使用何种方法来开发设计。

关键词：船舶结构；设计方式；优化分析

引言

在船舶设计及建造中，它包括可靠性，可用性和可维护性等各种特性。最重要的是可靠性。船舶的结构决定了船舶的承载能力，直接影响船体的变形以及质量和动力的稳定性。目前，这一系列要求中大部分都是在相关规范中提出的。船级社及船舶工程师根据具体理论计算，并根据多年的设计及建造经验，制定了一系列造船规范及标准。

1船舶结构优化设计概念

由于造船业的不断发展和不断变化的计算机技术，船舶设计的知识和技术也发生了变化。无论船舶设计和制造过程中采用各种方法，都必须首先确保结构强度，船的使用方便性，然后追求船舶设计的经济效益，这也是船舶结构设计的原则。船舶结构设计的优化不仅促进结构设计创新，而且能提高经济利益。主要设计信息包括设计尺寸和设计形状，以及追求性能目标和控制重量，提高运输及经济效益。船舶结构优化设计需确保船舶的动态和能量形式的完整组合，并满足相应的规范及标准。

2船舶结构设计的方式

2.1 船舶结构设计的设计理念

在设计过程中，由于船舶结构的复杂性，有必要对其设计理念和施工过程中出现的问题进行具体分析。第一要分析船舶运输能力及性能指标。船舶结构的工程量非常大。在正常情况下，它是各种工程建设的基础和综合工作。出于这个原因，船舶的设计过程涉及结构、管系、轮机、电气、舾装等多个专业。因此进行船舶设计时，各专业必须提前做好准备。一方面要分析船舶结构设计和施工过程中的关键点，并针对各关键点制定具体的科学实施方案。另一方面还应设计船舶结构图纸，针对特殊型式有必要与船东方沟通，并按照造船管理的具体过程进行严格管理。这方面主要包括详细设计、生产设计，辅助工装设计，准备工作和管理施工方案。

2.2船体结构设计的设计要求

船体结构的设计必须是可行的，并且应在确保船舶安全的同时进行具体的设计和优化。船舶在海洋中的安全航行是所有工作的重要保证。在设计过程中，必要按照船级设规范要求进行设计，并确保船舶的稳定性。船舶设计时应考虑在航行过程中的海洋环境，气候、水文和极端天气。另船舶的设计需考虑施工的科学性，以方便制造厂进行施工。

船舶结构需有良好的强度和稳性。施工期间必须确保各项材料的质量，例如，船舶构造中使用的板材必须保证强度及机械性能。不能为追求成本而使用有缺陷的材料，导致船舶的安全性降低。在设计过程中，船舶装载能力需高度重视，船舶的舱室和甲板的设计应根据实际装载要求进行优化设计，以便有足够的空间保证人员的生活和货物的装载，同时还应考虑到船员的安全性以及舒适性。

2.3船体结构设计的步骤

首先，准备设计任务书。任务书根据相关技术标准和设计目标构建任务，创建基本设计图，并根据原始计划和设计目标确定所需原材料类型和数量的预估。编制与上述计划所一致的详细目录，保证船舶的主尺度和结构的设计可以如期进行。然后，将进行详细设计，根据基本设计图进行具体的图纸制作，详细设计图纸应满足船舶功能性、安全性、经济性、工艺性的要求。同时根据相关规范标准和船东、船级社意见进行适当的调整。图纸绘制后提交船级社及船东审核。最后，进行生产设计，生产设计根据船厂的生产能力工艺标准进行施工图纸制作。要求设计过程严格按照详细设计选择材料，以及完善设计中发现的不足。生产过程中严格按照图纸进行施工，以满足船舶设计的要求。

3船舶结构设计今后的优化措施

3.1 缩短坞期以及优化遗传模型

有必要对船舶的施工过程进行详细的规划，通过有效的分析完成整船的焊接设计，利用计算机进行仿真，对船舶各部分的制造进行分割，最大限度地提升码头的整体提升效率。并且还要注意要确保坞内的总体吊装的优化，来提高吊装的效率。对于遗传模型，它是基于大量相关数学模型变量而开发得来的，遗传模型的种类可以分为：离散变量模型、连续变量模型和混合变量模型。基于传统模型结构优化设计的缺陷，相关专家学者将生物进化知识与创新遗传算法相结合，并基于船舶结构设计的特点。实验发现，这种类型的遗传算法具有很强的鲁棒性，并且它可以通过目标函数改善先前的时间缺陷，而不需要差分数据。相应的工作由代码集完成，相应的变量关系由二进制表示法表示，有效地解决了设计过程中的连续性和离散问题。遗传模型中进行的异化算子、交叉算子和再生算子的运行方式与生物进化具有相同性，遗传优化的设计方法具有非常好的效果。优化遗传模型对应用和工程方面的重要创新非常重要。

3.2船舶分割的预装配和模糊原理的优化

中大型船舶压载舱的可用空间非常有限，往往距离第一个到最后一个过渡区只有一米。在进行分割设计时，难以更好地进行施工，施工中涉及到的不安全因素，也逐渐增加。因此，有必要高度重视一体化壳体涂层的构造。而说到模糊原理的优化就不得不介绍一下模糊原理了。模糊原理出现在1980年。它是一种基于模糊判断的极限搜索方法。将模糊原理应用于船舶结构优化设计可以有效地解决结构优化问题。使用完全模糊目标原理，阈值用作变量，有效地避免了解决方案下的最大级别方法。解决之后，只需要考虑结构，结构和其他因素，建立一个结合特征权重集和排序的模糊评价方法。在此基础上，确定模糊约束容差值。例如，在计算舱室形状，横舱壁，纵向结构和其他结构时，首先要做的是结合项目的实际情况。清除模糊单元的覆盖范围，然后采用模糊优化来减少原材料的设计方法，实现设计优化。模糊船舶结构优化设计会导致在复杂的设计项目中同时出现多个目标问题。在使用过程中为了扩展了模糊结构优化设计，通常在最大规律的背景下，并结合多目标模糊优化设计方法，实现不同级别目标的约束和模糊性。在应用程序过程中，首先需要创建满足模糊约束的目标子集，然后根据模糊决策将其转换为公共计划，然后求解。在实际应用中，模糊船舶结构优化设计不仅可以满足实际设计要求，而且相关人