基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法与流程

1.本发明涉及船舶总体设计技术领域，具体涉及一种基于框架式船体结构防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法。


背景技术：

2.国外在新型大型船舶的结构设计中广泛应用了框架式结构防护理念，即在全船采用纵向的箱型结构。基于防护效能和总体资源代价的综合权衡，目前框架式船体结构在船舶设计中较为常用的应用方式为在主船体及一体化上层建造内设置纵向的强力纵壁，如图1所示。
3.传统船舶在整体舱室布局时，主要围绕重要功能舱室展开，通过通道串联各主要功能舱室，形成布置方案，对结构防护性能缺乏顶层考虑。采用图1所示结构设计后，要求纵向舱壁上尽量减少开口以确保结构抗爆性，对船舶主通道及各个功能舱室的布置形式提出了新的要求。而大型船舶采用内倾船型由于其各层甲板横向宽度由下至上逐渐递减，采用纵向舱壁时容易出现各层甲板舱室分割后尺寸较小，缺乏大空间舱室环境的布置问题。
4.为此，亟需对上述各项设计冲突进行分析，平衡防护、大空间布置需求、舱室通达性与使用便捷性等设计要素。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于针对大型船舶在同时应用内倾船型以及框架式防护理念后，结构防护性能、大尺寸空间需求以及舱室使用便捷性的平衡问题，提供一种基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，在保证结构防护性能的前提下，规划形成大尺度功能舱室，同时构建标准化的主通道布置方案，确保全船舱室布局的合理、整齐、美观。
6.本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
7.一种基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，基本设计原则包括：
8.a.基于框架式防护理念，在水线以上各层甲板间设置左右两道纵向连续舱壁；
9.b.纵向连续舱壁应尽可能覆盖本船重点防护舱室；
10.c.各层甲板间的纵向连续舱壁横向位置应尽量确保一致；
11.d.各层甲板间的纵向连续舱壁应作为本层甲板的主通道的一部分；
12.e.在全船主要防护区域内，纵向连续舱壁不应中断，并尽量减少人员通行开口数量，每层甲板内以相邻两道主横水密隔壁划分为一个布置单元，每个布置单元内每道纵向连续舱壁上人员通行开口数量不应大于2个；
13.f.主船体内主通道应尽量位于主要功能舱室的外侧，利用布置单元内部横向通道实现通达连接；
14.基于上述基本设计原则，分别形成主船体内和一体化上层建筑体内典型舱段舱室
标准布置方法，其中：
15.s1、主船体内典型舱段舱室标准布置方法，具体包括以下步骤：
16.s1.1、确定纵向主通道位置：纵向主通道布置于舷侧，由纵向连续舱壁与舷侧外板之间的通道形成；
17.s1.2、布置典型功能舱室：
18.对于大尺寸功能舱室，采用u2.0布局，u2.0布局形式中，纵向连续舱壁构成的主通道与大尺寸功能舱室不应直接连接，而是通过横向通道连接，本舱段内通往上下层的斜梯应尽量分布在“u形”的两个拐角处，形成人员跨层通行的专用区域；
19.对于多个功能舱室，采用h2.0布局，h2.0布局形式中，纵向连续舱壁构成的主通道与功能舱室不应直接连接，而是通过横向通道连接，横向通道与功能舱室的连接为双向，通往上下层的斜梯分布在“h形”中间处，形成独立的楼梯间；
20.s2、一体化上层建筑体内典型舱段舱室标准布置方法，具体包括以下步骤：
21.s2.1、确定纵向主通道位置：上层建筑在舷侧应布置一排功能舱室，纵向主通道布置于舷侧功能舱室的内侧；
22.s2.2、布置上层建筑内功能舱室：采用i i2.0布局，i i2.0布局形式中，纵向主通道可直接连接功能舱室，纵向主通道与功能舱室的连接为双向，也可在上下斜梯集中布置的位置规划横向通道。
23.上述方案中，步骤s1.1中，考虑内倾船型舷侧空间从下至上逐渐递减，需为上层甲板舷侧留足空间，同时尽量确保主要功能舱室空间，基于上述原则，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：将主船体内顶层甲板肿部左舷侧天花板边线向内侧偏移1500～2500mm作为左舷纵向连续舱壁所在初始位置；右舷纵向主通道与左舷纵向主通道对称布置。
24.上述方案中，步骤s1.1中，纵向连续舱壁设置位置应满足结构强度需求。
25.上述方案中，步骤s1.1中，艏部尖瘦处主通道形状应与艏部甲板边线尽量保持一致。
26.上述方案中，步骤s1.2中，在u2.0布局的基础上，可在大尺寸功能舱室中嵌套布置与之相关联的舱室，不设专用通道。
27.上述方案中，步骤s1.2中，在u2.0布局的基础上，可将大尺寸功能舱室与其它功能舱室横向并排布置。
28.上述方案中，步骤s1.2中，在h2.0布局的基础上，可灵活调整横向通道的纵向位置，横向通道一面布置较小尺寸功能舱室，另一面布置较大尺寸的功能舱室；也可利用横向通道将烟道与人员活动密集舱室隔开，优化舱室环境。
29.上述方案中，步骤s2.1中，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：(1)以上层建筑内拟采用连续纵向舱壁的顶层甲板为基准，量取肿部该层甲板半宽值b；(2)左舷纵向连续舱壁距离船中取30％～40％b；(3)左舷主通道宽度取1200mm～1500mm；右舷纵向主通道与左舷纵向主通道对称布置。
30.上述方案中，步骤s2.2中，在i i2.0布局的基础上，将小尺寸功能舱室尽量沿舷侧分布，大尺寸功能舱室布置在中部；利用横向舱壁实现跨舱段布置出入口。
31.上述方案中，步骤s1.1和s2.1中，纵向连续舱壁距离船中距离应尽量取整数。
32.本发明的有益效果在于：
33.1、框架式防护理念以及内倾船型可有效提升大型船舶的防护性能及隐身性能，同时也为总体布置设计带来了新的挑战。本发明针对应用框架式防护理念以及内倾船型的大型船舶，提出了舱室布置的设计思想及具体设计原则，从结构防护、空间利用、大尺寸功能舱室规划、舱室通达性、布置整齐美观性等多个方面综合形成舱室布置标准化方法，为未来大型船舶的总布置敏捷设计提供了有力的技术支撑。
34.2、本发明针对主船体内大尺寸功能舱室，采用u2.0布局，可在保证框架式结构防护效果的前提下，有效提升主通道与大尺寸功能舱室间的接触面积，从而便于人员频繁进出大尺寸舱室，改善人员流动便捷性；针对主船体内多个功能舱室，采用h2.0布局，可在保证框架结构式防护效果的前提下，同时满足人员前后及横向通行与进出多个舱室的需求，并提高了舱室布置整洁性；针对上层建筑内功能舱室，采用i i2.0布局，可在保证框架结构式防护效果的前提下，有效改善上层建筑内上下通行效率及舱室空间利用率。
35.3、本发明提出的基于框架式防护理念的内倾船型舱室综合布置方法，可在概念设计、方案设计阶段快速构建全船舱室布置方案，具有重要的实用价值。
附图说明
36.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
37.图1是现有技术中框架式防护理念典型应用形式-纵向强力纵壁的示意图；
38.图2是本发明采用的主船体内典型舱段u2.0布局布置形式的示意图；
39.图3是本发明采用的主船体内典型舱段h2.0布局布置形式的示意图；
40.图4是本发明采用的上层建筑内典型舱段i i2.0布局布置形式的示意图；
41.图5是本发明实施例中应用u2.0布局实现就餐功能布置示意图；
42.图6是本发明实施例中应用h2.0布局实现集中操控功能布置示意图；
43.图7是本发明实施例中应用h2.0布局实现居住功能布置示意图；
44.图8是本发明实施例中应用i i2.0布局实现多功能布置示意图。
具体实施方式
45.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
46.本发明提出了一种基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，具体如下：
47.(1)内倾船型应用框架式防护理念后舱室布置的基本设计准则
48.①
主要设计理念
49.在进行舱室布置设计时，将结构防护性能与舱室功能实现并列视为两大关键设计目标，在此基础上，充分重视舱室布局整洁性，并尽量确保各舱段舱室布置的一致性。
50.②
基本设计原则
51.a.基于框架式防护理念，可在水线以上各层甲板间设置左右两道纵向连续舱壁；
52.b.纵向连续舱壁应尽可能覆盖本船重点防护舱室；
53.c.各层甲板间的纵向连续舱壁横向位置应尽量确保一致；
54.d.各层甲板间的纵向连续舱壁应作为本层甲板的主通道的一部分；
55.e.在全船主要防护区域内，纵向连续舱壁不应中断，并尽量减少人员通行开口(大于650mm*1650mm)数量，每层甲板内以相邻两道主横水密隔壁划分为一个布置单元，每个布置单元内每道纵向连续舱壁上人员通行开口数量不应大于2个；
56.f.主船体内主通道应尽量位于主要功能舱室的外侧(指靠近舷侧一侧)，利用布置单元内部横向通道实现通达连接。
57.(2)内倾船型主船体内典型舱段舱室标准布置方法，具体包括以下步骤：
58.①
确定纵向主通道位置。
59.纵向主通道布置于舷侧，由纵向连续舱壁与舷侧外板之间的通道形成。考虑内倾船型舷侧空间从下至上逐渐递减，需为上层甲板舷侧留足空间，同时尽量确保主要功能舱室空间，基于上述原则，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：
60.a.将主船体内顶层甲板肿部左舷侧天花板边线向内侧(指靠近船舯一侧)偏移1500～2500mm作为左舷纵向连续舱壁所在初始位置(可参见图1)。
61.b.在此基础上，左舷纵向连续舱壁距离船中距离应尽量取整数。
62.c.纵向舱壁设置位置应满足结构强度需求。
63.d.艏部尖瘦处主通道形状应与艏部甲板边线尽量保持一致。
64.②
典型功能舱室布置流程。
65.a.对于大尺寸功能舱室，采用改进“u形”(以下称为“u2.0布局”)。如图2所示，u2.0布局形式中，纵向连续舱壁构成的主通道与大尺寸功能舱室不应直接连接，而是通过横向通道连接，本舱段内通往上下层的斜梯应尽量分布在“u形”的两个拐角处，形成人员跨层通行的专用区域。在此基础上，可在大尺寸功能舱室中嵌套布置与之相关联的舱室，不设专用通道。亦可将大尺寸功能舱室与其它功能舱室横向并排布置。
66.b.对于多个功能舱室，采用改进“h形”(以下称为“h2.0布局”)。如图3所示，h2.0布局形式相比于u2.0布局，基本思想不变，主要不同在于横向通道与功能舱室的连接由单向改为双向，通往上下层的斜梯分布在“h形”中间处，形成独立的楼梯间，便于防火、水密、气密控制。在此基础上，可灵活调整横向通道的纵向位置，横向通道一面布置小尺寸舱室，另一面布置较大尺寸的功能舱室。也可利用横向通道将烟道与人员活动密集舱室(如控制或居住舱室)隔开，优化舱室环境。
67.(3)一体化上层建筑体内典型舱段舱室标准布置方法
68.大型船舶广泛采用一体化上层建筑，上层建筑内各层甲板长度不断加大，亦可采用连续纵向舱壁结构形成提升防护性能。为此，提出以下典型舱段舱室标准布置方法：
69.①
确定纵向主通道位置。
70.不同于主船体内甲板，上层建筑内空间更为局促，且需考虑动力装置进排气、通风围阱、海上补给作业等舷侧开口，因此，在舷侧应布置一排功能舱室，纵向主通道布置于舷侧功能舱室的内侧；纵向舱壁位置相比主船体应更加偏向船中，基于上述原则，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：
71.a.以上层建筑内拟采用连续纵向舱壁的顶层甲板为基准，量取肿部该层甲板半宽值b。
72.b.左舷纵向连续舱壁距离船中取30％～40％b，尽量取整数。
73.c.左舷主通道宽度取1200mm～1500mm。
74.②
上层建造内功能舱室布置流程。
75.在传统船舶典型舱段“i i形”布置形式基础上进行改进，形成上层建筑内“i i形”标准布置形式(以下称为“i i2.0布局”)。如图4所示，相比于主船体内部，上层建筑内更强调上下层甲板间的通达性，对横向通达性的需求较低，因此，i i2.0布局形式不再强调横向通道设置的必须性，纵向主通道可直接连接功能舱室，也可在上下斜梯集中布置的位置规划横向通道。
76.下面基于大型船舶采用框架式防护理念及内倾船型后实现就餐、设备集中操控、居住等功能的典型布置方案为例，按照上述方法，对本发明方法进行详细描述。
77.(1)主船体内应用u2.0布局实现就餐功能
78.参见图5，应用u2.0布局布置餐厅，考虑餐厅人流量较大，设置两个进出口，在餐厅内嵌套布置洗碗间、升降机围阱等，纵向主通道实现跨水密段纵向通行，横向通道实现横向、上下层及就餐通行，同时纵向舱壁连续性得到了最大程度的保证。
79.(2)主船体内应用h2.0布局实现集中操控功能
80.参见图6，应用h2.0布局布置机电集控室，机电集控室一般布置在机舱上层，位于烟道附近，可利用横向通道将两者隔开，优化舱室环境；集控室周边还布置有机修间、蓄电池室等其它舱室；纵向主通道实现跨水密段纵向通行，横向通道实现横向及上下层通行，上下斜梯的位置根据上层甲板的布置情况进行了调整，与h2.0标准形式有所区别，但原则不变。纵向舱壁的连续性仍然得到了最大程度的保证。
81.(3)主船体内应用h2.0布局实现居住功能
82.参见图7，应用h2.0布局布置居住区，该舱段内还有烟道，周边布置洗衣室、被服室等少人舱室，并利用横向通道将烟道与住舱隔开，优化舱室环境；横向通道两端布置厕所、盥洗室、淋浴室等功能舱室，整个舱段形成完整的居住社区。纵向主通道实现跨水密段纵向通行，且不会影响人员活动，横向通道实现居住社区内及上下层通行。纵向舱壁的连续性仍然得到了最大程度的保证。
83.(4)上层建筑内应用i i2.0布局实现多功能布置
84.参见图8，上层建筑应用i i2.0布局布置居住舱室、会议室、岸电控制室、空调器室等舱室，实现多种功能。其中住室、空调器室、岸电控制室等小尺寸舱室尽量沿舷侧分布，中部留有烟道布置空间，大会议室尺寸较大，布置在中部，由于没有舱壁水密要求，可利用横向舱壁实现跨舱段布置出入口。上下斜梯根据布置需求，可布置与纵向通道外层，亦可布置在横向通道中。纵向主通道实现跨舱段纵向通行，横向通道实现横向及上下层通行。纵向舱壁在两个舱段间仅设置一个出入开口，连续性得到了最大程度的保证。
85.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，基本设计原则包括：a.基于框架式防护理念，在水线以上各层甲板间设置左右两道纵向连续舱壁；b.纵向连续舱壁应尽可能覆盖本船重点防护舱室；c.各层甲板间的纵向连续舱壁横向位置应尽量确保一致；d.各层甲板间的纵向连续舱壁应作为本层甲板的主通道的一部分；e.在全船主要防护区域内，纵向连续舱壁不应中断，并尽量减少人员通行开口数量，每层甲板内以相邻两道主横水密隔壁划分为一个布置单元，每个布置单元内每道纵向连续舱壁上人员通行开口数量不应大于2个；f.主船体内主通道应尽量位于主要功能舱室的外侧，利用布置单元内部横向通道实现通达连接；基于上述基本设计原则，分别形成主船体内和一体化上层建筑体内典型舱段舱室标准布置方法，其中：s1、主船体内典型舱段舱室标准布置方法，具体包括以下步骤：s1.1、确定纵向主通道位置：纵向主通道布置于舷侧，由纵向连续舱壁与舷侧外板之间的通道形成；s1.2、布置典型功能舱室：对于大尺寸功能舱室，采用u2.0布局，u2.0布局形式中，纵向连续舱壁构成的主通道与大尺寸功能舱室不应直接连接，而是通过横向通道连接，本舱段内通往上下层的斜梯应尽量分布在“u形”的两个拐角处，形成人员跨层通行的专用区域；对于多个功能舱室，采用h2.0布局，h2.0布局形式中，纵向连续舱壁构成的主通道与功能舱室不应直接连接，而是通过横向通道连接，横向通道与功能舱室的连接为双向，通往上下层的斜梯分布在“h形”中间处，形成独立的楼梯间；s2、一体化上层建筑体内典型舱段舱室标准布置方法，具体包括以下步骤：s2.1、确定纵向主通道位置：上层建筑在舷侧应布置一排功能舱室，纵向主通道布置于舷侧功能舱室的内侧；s2.2、布置上层建筑内功能舱室：采用ii2.0布局，ii2.0布局形式中，纵向主通道可直接连接功能舱室，纵向主通道与功能舱室的连接为双向，也可在上下斜梯集中布置的位置规划横向通道。2.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.1中，考虑内倾船型舷侧空间从下至上逐渐递减，需为上层甲板舷侧留足空间，同时尽量确保主要功能舱室空间，基于上述原则，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：将主船体内顶层甲板肿部左舷侧天花板边线向内侧偏移1500～2500mm作为左舷纵向连续舱壁所在初始位置；右舷纵向主通道与左舷纵向主通道对称布置。3.根据权利要求2所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.1中，纵向连续舱壁设置位置应满足结构强度需求。4.根据权利要求2所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.1中，艏部尖瘦处主通道形状应与艏部甲板边线尽量保持一致。5.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其
特征在于，步骤s1.2中，在u2.0布局的基础上，可在大尺寸功能舱室中嵌套布置与之相关联的舱室，不设专用通道。6.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.2中，在u2.0布局的基础上，可将大尺寸功能舱室与其它功能舱室横向并排布置。7.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.2中，在h2.0布局的基础上，可灵活调整横向通道的纵向位置，横向通道一面布置较小尺寸功能舱室，另一面布置较大尺寸的功能舱室；也可利用横向通道将烟道与人员活动密集舱室隔开，优化舱室环境。8.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s2.1中，以左舷纵向主通道为例，其位置确定方法如下：(1)以上层建筑内拟采用连续纵向舱壁的顶层甲板为基准，量取肿部该层甲板半宽值b；(2)左舷纵向连续舱壁距离船中取30％～40％b；(3)左舷主通道宽度取1200mm～1500mm；右舷纵向主通道与左舷纵向主通道对称布置。9.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s2.2中，在ii2.0布局的基础上，将小尺寸功能舱室尽量沿舷侧分布，大尺寸功能舱室布置在中部；利用横向舱壁实现跨舱段布置出入口。10.根据权利要求1所述的基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，其特征在于，步骤s1.1和s2.1中，纵向连续舱壁距离船中距离应尽量取整数。

技术总结
本发明涉及一种基于框架式防护理念的内倾船型典型舱室综合布置方法，基于基本设计原则，主船体内典型舱段舱室标准布置方法：纵向主通道布置于舷侧，由纵向连续舱壁与舷侧外板之间的通道形成；对于大尺寸功能舱室，采用U2.0布局；对于多个功能舱室，采用H2.0布局；一体化上层建筑体内典型舱段舱室标准布置方法：上层建筑在舷侧应布置一排功能舱室，纵向主通道布置于舷侧功能舱室的内侧；采用I I2.0布局布置上层建筑内功能舱室。本发明针对应用框架式防护理念以及内倾船型的大型船舶，从结构防护、空间利用、大尺寸功能舱室规划、舱室通达性、布置整齐美观性等多个方面综合形成舱室布置标准化方法，为未来大型船舶的总布置敏捷设计提供了有力的技术支撑。计提供了有力的技术支撑。计提供了有力的技术支撑。


技术研发人员：闫钊 李勇刚 胡玉龙
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/5/26