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摘要：海运是国际货物运输的重要方式之一，船只的运输量在很大程度上可以促进世界经济的发展，超大型集装箱船是海运中三大主力船型之一，在其中的重要作用不可替代。然而，超大型集装箱船在结构中仍然存在一定的问题，本文就超大型集装箱船的特点进行了详细分析，提出了超大型集装箱船结构的关键问题和技术，讲述了如何优化超大型集装箱船的结构设计，为从事超大型集装箱船的工作人员提供一些建议和参考。
关键词：超大型集装箱船；结构强度；稳定性；货物系统
一、超大型集装箱船的特点
在航运产业中，集装箱船是三大主力船型之一，随着各国贸易往来的不断加深，对于集装箱船的需求量越来越大，集装箱船制造产业不断向集约化以及大型化发展，这就促使了超大型集装箱船制造产业的出现，超大型集装箱船具有超大运输量，弥补了普通集装箱船装载量较小的缺点[1]。
集装箱船船型主要分为两种，一是全集装箱船，二是半集装箱船，集装箱船的内部结构和外部性状和普通货运船只具有很大差别，特别是超大型集装箱船，和其余货运船只相比，具有独特的线型、大开口结构以及较高的航速等特点。超大型集装箱船还具有高速的装卸速度，停港时间比较短，航速高，可以达到每小时20—23海里[2]。超大型集装箱船可以节约工人装卸货物的劳动成本，减少运输过程中产生的费用，采用大型的集装箱运输货物又可以提高劳动效率。超大型集装箱船的安全性能较高，运输途中不会有拆箱的现象发生，在运输途中产生的货物损耗较小，运输质量非常可靠，货物直接到达客户接收处，节约包装成本又安全。由于超大型集装箱船大容量的特点，他的装卸率非常高，超大型集装箱船的装卸速度可以达到同吨位货运船只的4-5倍左右，因此，停港时间短暂，船只周转效率高。
二、超大型集裝箱船的结构关键问题
超大型集装箱船首外飘比较巨大，船只尾部较为平坦，航行时保持较高的速度，海上容易发生恶劣天气状况，此时超大型集装箱船容易发生摇晃，船只的首部底部和舷侧外飘区域以及尾部底部容易出现水动力砰击现象，谁的力量对船体造成打击，船体会剧烈的震颤，船只的总体强度会下降很多，严重时可能会威胁船员生命[3]。因此，超大型集装箱船结构设计需要重点关注船体水动力砰击问题，在总强度和局部强度上应当加强。
在2009年和2012年召开的国际船舶力学会议上，指出了对不同船只的船首、船底以及首部舷侧大外飘区域的砰击下，各部件的反应是不同的，没有统一的标准进行约束，需要一个统一的、具有一定适用性的标准对超大型集装箱船进行砰击载荷及结构性能进行要求和衡量，确定合理科学的结构强度判定，完善现有的标准体系。而且，很多标准中，对大型集装箱船尾部结构的砰击问题定义的比较模糊，甚至没有涉及这一问题的内容。
在船只航行的过程中，极其容易发生的另外一种现象就是波激振动，所谓的波激振动其实是一种船体梁谐振现象，其产生条件为在具有与船体梁一阶振动频率相近的波浪成分持续激励作用。船只结构的本质其实是阻尼系统，由于波激振动产生的船只应力的减弱速度非常低，因此船只在遇到这种情况的时候产生的疲劳感非常强烈[4]。对于超大型集装箱船，其在低海情况下，发生波激振动这种情况的概率更大，在中高海情况下，超大型集装箱船有容易发生非线性波激振动现象，在遭遇砰击的时候，颤振往往也随之发生，而且可能性非常大，这也为船只应急处理带来了巨大的挑战。因此，超大型集装箱船的结构最大强度也是船只制造业关注的重要热点问题，必须有效解决由于结构设计不合理引发的疲劳损伤。
此外，超大型集装箱船结构材料的选择也十分关键，在进行船只结构设计时，应当考虑结构强度是否能够克服海上特殊情况，保证船只的安全性和稳定性，目前，超大型集装箱船多采用高强度钢进行制造，其具有成型性好、强度高等特点，可以使船只的强度整体提升20%[5]。但是这一类材料在遇到船体发生波激振动的情况时，在疲劳强度的应对上还存在很多缺陷。因此，在使用高强度钢的同时，也应当充分考虑焊接技术、理论检验、高标准的技术要求等，对其进行控制。
三、超大型集装箱船的结构优化设计
由于超大型集装箱船长期受到外部海水水动压力和纵向载荷的应力的影响，在双层底区域肋板扶强材与内底板及外板纵骨连接部位的根部特别容易在遭遇特殊恶劣情况时难以应对，极易造成疲劳损坏。目前，超大型集装箱船所属采用软址的结构设计，这样的设计可以在一定程度上减少超大型集装箱船的局部应力，在这种结构设计的工艺生产中，必须保证软址形状与设计方案中的数据吻合，必须保证焊接的工作质量和效率，焊接点要光滑、形状良好。在货舱内部的纵舱壁与舭部边舱连接区域这一部分，可以采用不开孔的方式，保证船只在受到外部水压的情况下较少的承受应力，尽量减少这里由于疲劳应力引发的部件损坏。
超大型集装箱船的结构设计通常要考虑到装载量的问题，因此，在超大型集装箱船体舷侧通常有大量的箱格结构用来装在集装箱，这样可以增加装载量，提高船只的经济利益。然而，这些箱格结构虽然具有很多好处，但是也存在一定的风险，会致使舷侧内部纵骨产生不连续性的现象。为了解决这一问题，可以将全焊透的方式连接引用到船只疲劳应力强烈的区域来达到延长船只使用寿命的目的。
四、总结
近年来，随着国际贸易的快速发展，超大型集装箱船在海运市场中具有很大的需求量，然而，超大型集装箱船在制作工艺上具有很大的困难性，对于技术的要求非常高，市场竞争强大，在超大型集装箱船的结构上还有很多值得优化之处。本文就超大型集装箱船的特点进行了详细分析，提出了超大型集装箱船结构的关键问题和技术，讲述了超大型集装箱船的结构设计优化要点，为从事超大型集装箱船的工作人员提供一些建议和参考。
参考文献：
[1]钱欣玉.13300TEU超大型集装箱船设计与结构分析技术研究[D].上海交通大学，2013.
[2]鞠理杨，卢军国，蒋志勇，等.基于NAPA的超大型集装箱船新型工艺设计建模方法研究[J].船舶工程，2014 （6）：89-92.
[3]赵华，王俊，王磊，等. 5600TEU集装箱船标准预先研究及超大型集装箱船标准体系研究[J].国防技术基础，2006（2）：10-13.
[4]徐义刚，韩钰，李丹丹，等.UR S11A及UR S34对超大型集装箱船结构设计的影响[J].船舶与海洋工程，2017， 33（3）：12-17.
[5]徐敏，王旌生.超大型集装箱船特殊布置结构直接建模计算评估法[J].船舶与海洋工程，2014（3）：53-56.
关键词：超大型集装箱船；结构强度；稳定性；货物系统
一、超大型集装箱船的特点
在航运产业中，集装箱船是三大主力船型之一，随着各国贸易往来的不断加深，对于集装箱船的需求量越来越大，集装箱船制造产业不断向集约化以及大型化发展，这就促使了超大型集装箱船制造产业的出现，超大型集装箱船具有超大运输量，弥补了普通集装箱船装载量较小的缺点[1]。
集装箱船船型主要分为两种，一是全集装箱船，二是半集装箱船，集装箱船的内部结构和外部性状和普通货运船只具有很大差别，特别是超大型集装箱船，和其余货运船只相比，具有独特的线型、大开口结构以及较高的航速等特点。超大型集装箱船还具有高速的装卸速度，停港时间比较短，航速高，可以达到每小时20—23海里[2]。超大型集装箱船可以节约工人装卸货物的劳动成本，减少运输过程中产生的费用，采用大型的集装箱运输货物又可以提高劳动效率。超大型集装箱船的安全性能较高，运输途中不会有拆箱的现象发生，在运输途中产生的货物损耗较小，运输质量非常可靠，货物直接到达客户接收处，节约包装成本又安全。由于超大型集装箱船大容量的特点，他的装卸率非常高，超大型集装箱船的装卸速度可以达到同吨位货运船只的4-5倍左右，因此，停港时间短暂，船只周转效率高。
二、超大型集裝箱船的结构关键问题
超大型集装箱船首外飘比较巨大，船只尾部较为平坦，航行时保持较高的速度，海上容易发生恶劣天气状况，此时超大型集装箱船容易发生摇晃，船只的首部底部和舷侧外飘区域以及尾部底部容易出现水动力砰击现象，谁的力量对船体造成打击，船体会剧烈的震颤，船只的总体强度会下降很多，严重时可能会威胁船员生命[3]。因此，超大型集装箱船结构设计需要重点关注船体水动力砰击问题，在总强度和局部强度上应当加强。
在2009年和2012年召开的国际船舶力学会议上，指出了对不同船只的船首、船底以及首部舷侧大外飘区域的砰击下，各部件的反应是不同的，没有统一的标准进行约束，需要一个统一的、具有一定适用性的标准对超大型集装箱船进行砰击载荷及结构性能进行要求和衡量，确定合理科学的结构强度判定，完善现有的标准体系。而且，很多标准中，对大型集装箱船尾部结构的砰击问题定义的比较模糊，甚至没有涉及这一问题的内容。
在船只航行的过程中，极其容易发生的另外一种现象就是波激振动，所谓的波激振动其实是一种船体梁谐振现象，其产生条件为在具有与船体梁一阶振动频率相近的波浪成分持续激励作用。船只结构的本质其实是阻尼系统，由于波激振动产生的船只应力的减弱速度非常低，因此船只在遇到这种情况的时候产生的疲劳感非常强烈[4]。对于超大型集装箱船，其在低海情况下，发生波激振动这种情况的概率更大，在中高海情况下，超大型集装箱船有容易发生非线性波激振动现象，在遭遇砰击的时候，颤振往往也随之发生，而且可能性非常大，这也为船只应急处理带来了巨大的挑战。因此，超大型集装箱船的结构最大强度也是船只制造业关注的重要热点问题，必须有效解决由于结构设计不合理引发的疲劳损伤。
此外，超大型集装箱船结构材料的选择也十分关键，在进行船只结构设计时，应当考虑结构强度是否能够克服海上特殊情况，保证船只的安全性和稳定性，目前，超大型集装箱船多采用高强度钢进行制造，其具有成型性好、强度高等特点，可以使船只的强度整体提升20%[5]。但是这一类材料在遇到船体发生波激振动的情况时，在疲劳强度的应对上还存在很多缺陷。因此，在使用高强度钢的同时，也应当充分考虑焊接技术、理论检验、高标准的技术要求等，对其进行控制。
三、超大型集装箱船的结构优化设计
由于超大型集装箱船长期受到外部海水水动压力和纵向载荷的应力的影响，在双层底区域肋板扶强材与内底板及外板纵骨连接部位的根部特别容易在遭遇特殊恶劣情况时难以应对，极易造成疲劳损坏。目前，超大型集装箱船所属采用软址的结构设计，这样的设计可以在一定程度上减少超大型集装箱船的局部应力，在这种结构设计的工艺生产中，必须保证软址形状与设计方案中的数据吻合，必须保证焊接的工作质量和效率，焊接点要光滑、形状良好。在货舱内部的纵舱壁与舭部边舱连接区域这一部分，可以采用不开孔的方式，保证船只在受到外部水压的情况下较少的承受应力，尽量减少这里由于疲劳应力引发的部件损坏。
超大型集装箱船的结构设计通常要考虑到装载量的问题，因此，在超大型集装箱船体舷侧通常有大量的箱格结构用来装在集装箱，这样可以增加装载量，提高船只的经济利益。然而，这些箱格结构虽然具有很多好处，但是也存在一定的风险，会致使舷侧内部纵骨产生不连续性的现象。为了解决这一问题，可以将全焊透的方式连接引用到船只疲劳应力强烈的区域来达到延长船只使用寿命的目的。
四、总结
近年来，随着国际贸易的快速发展，超大型集装箱船在海运市场中具有很大的需求量，然而，超大型集装箱船在制作工艺上具有很大的困难性，对于技术的要求非常高，市场竞争强大，在超大型集装箱船的结构上还有很多值得优化之处。本文就超大型集装箱船的特点进行了详细分析，提出了超大型集装箱船结构的关键问题和技术，讲述了超大型集装箱船的结构设计优化要点，为从事超大型集装箱船的工作人员提供一些建议和参考。
参考文献：
[1]钱欣玉.13300TEU超大型集装箱船设计与结构分析技术研究[D].上海交通大学，2013.
[2]鞠理杨，卢军国，蒋志勇，等.基于NAPA的超大型集装箱船新型工艺设计建模方法研究[J].船舶工程，2014 （6）：89-92.
[3]赵华，王俊，王磊，等. 5600TEU集装箱船标准预先研究及超大型集装箱船标准体系研究[J].国防技术基础，2006（2）：10-13.
[4]徐义刚，韩钰，李丹丹，等.UR S11A及UR S34对超大型集装箱船结构设计的影响[J].船舶与海洋工程，2017， 33（3）：12-17.
[5]徐敏，王旌生.超大型集装箱船特殊布置结构直接建模计算评估法[J].船舶与海洋工程，2014（3）：53-56.