船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究

船体结构设计中生产工艺性问题及应对研究

唐艳1邱海涛2

1.江苏扬子鑫福造船有限公司分段车间江苏泰兴225400；2.江苏扬子鑫福造船有限公司工艺工法部江苏泰兴225400

摘要：近几年，国内的一些设计院在设计船体结构时，都仅仅是把船体结构的强度作为设计重点，而对结构是否有利于生产的工艺性设计，是否有利于船厂降低建造成本的设计，在这两方面却极少关注，设计出来的图纸往往使船厂现场建造带来了很大的作业难度和不安全性，造成船厂建造成本的增加。

关键词：生产工艺性；结构设计；船体结构；分析探讨

1前言

众所周知，船舶结构设计是一门综合性的科学技术，其涉及的面比较广泛，涉及的因素也较多。一般来说，设计优良的船舶不仅具有良好的航行性能（浮态、稳性、快速性、适航性、操纵性、抗沉性和船舶结构强度），同时还应具有良好的工艺性。船体工艺性的好坏直接影响着船舶的造价、船舶的建造周期、施工作业条件和工人的劳动强度等一系列问题。因而，船体设计人员在进行船体设计时，不仅要充分考虑船舶的航行性能，同时还必须兼顾船舶的工艺性。

2船体结构的设计

船体结构设计中，详细设计是解决造什么样船的问题，而生产设计是解决怎样造船的问题。生产设计是在详细设计图纸、技术文件等被审后，经船级社、船东认可，退审，并协调处理之后进行的下道工序。故在生产设计阶段必须严格依据详细设计的退审图、总体说明书及有关技术文件来完成生产设计各项图纸的设绘和工艺文件的编制等具体工作。因而，作为上道工序的详细设计，必须为生产设计打好基础，提供良好的工作条件，保质保量按时提供详细设计图纸和完整的技术文件以及设计图，并交代清楚设计思想。

3生产设计综合流程图

结合船体结构具体特点，采用满足现代化造船模式的各级船体结构组立图生产设计模式，对设计工具、设计过程、设计输出等进行全面优化，实现船体结构生产设计高效率输出。生产设计综合流程图见下图1。

图1生产设计综合流程图

4采用先进设计工艺对船体结构进行分层优化

船体结构设计人员有必要对船舶甲板的厚度、防水能力以及前进动力进行调试，也要对船舶不同结构部位的材料性能进行检测，对存在安全隐患的部位进行排查，保证船体各个部位处于正常工作状态。同时，工作人员需要基于船舶折角保护器、底板、甲板以及框架的结构设计顺序，来优化船体结构设计方案。在对船体负载部位进行结构设计时，需要充分考虑到关键部位的受力问题，设计人员可以采取分段设计来保障各个环节设计工作的顺利，最终实现船体关键位置的结构设计工作。

针对具有双层结构的船体而言，其不但具有更高的稳定性，同时整个船体具有更大的储存空间，这对船舶的动力和航行时间具有重要影响。船舶骨架通常都是由高性能的低碳钢架组成，其中船体的纵向船体骨架主要是用来承受负荷。因此，合理的运用力学原理来最大限度减少钢架的受力和减缓船体底板所承受的压力，可以大幅度提高船舶的速度。就船体的横向骨架结构设计而言，其在一定程度上可以通过增加船体内腔的受力来对折角保护器施加反作用力，这样可以有效实现外力的相互抵消，保证整个船体减少外界压力。

5采用先进设计工艺减少结构在现场装配时的加工情况

在船体结构设计中，经常有一些结构需要加工，但是这些结构的加工很难在生产设计中给出具体加工的数据，需要在现场装配的同时，用火工或压制等手段来校正，给船厂的建造带来了施工困难。

如艏艉区域的水平桁材T型材面板，在结构设计中往往为了强度，把面板端部与强肋骨面板相连结，导致现场施工非常困难，外板线型变化大的区域更加难以处理，往往是需要在现场装配的同时用火工校正到位。结果导致对面板的损害非常厉害，这样扭曲很大破坏了面板的结构强度。因此在生产设计时，可以把结构优化成面板削斜的形式，对于施工来说非常简单。

6生产设计中在工艺性体现

以分段为单位绘制详细设计图纸并不是唯一的目的，在生产设计中尽量体现制造厂的工艺技术要求也是目的之一。

每个制造厂都有自己的一些独特的、成熟的工艺方法。随着科学技术的不断进步，不时总有一些新技术、新方法出现。如果生产设计不能很好地反映这些要求和变化，就不能说是一种好的生产设计。专业的船舶设计院应与制造厂的实际情况配合一致，与新技术的发展相适应，这样的设计才有生命力。

首先，设计部门应主动了解制造厂的情况和要求，其次制造厂应向设计部门提供自己的成熟工艺以及新技术的使用情况。在生产设计中将这些体现出来，这样方能获得到了船检和船东的认可，为后续的生产设计和建造施工带来方便。以某29000吨级散货船的生产设计为例，其就较多地体现了制造厂的工艺性要求：（1）该船的上甲板在艏部升高处有一横向折角。按通常的方法，上甲板要压折，由于板厚比较大，单板压折，甲板拼合时难度大，精度差，若拼合后再压折，又受油压机的能力所限，很难实现。甲板骨材在折角处的加工量也很大，而且精度也难以保证。如果把分段合扰口放在折角处，就可以避免这一系列问题的出现。2900吨级散货船就在不影响船体主要性能指标的前提下，将折角线的位置作了少许调整，使分段合拢口与折角线重合，减少了加工工作量。（2）在基本设计的横剖面上，底边舱内的框架肋板的板厚不同，使预先拼板后整体切板厚改成一致，尽管稍微增加了一点重量，但却大大改善工艺性，实现了框架式肋板的整体切割，充分发挥了数控切割机的优势，降低了单片组装的强度，缩短了小组装作业的时间。（3）机舱舷侧设间断的水平桁，由于该区域的线型变化比较大，与肋骨连接的水平桁面板就要有扭曲，制造工艺复杂，而且往往事倍功伴，效果很差。这次，在详细设计时，有意加大了主肋骨的尺度，水平桁面板不与主肋骨面板连接，而是“顶”在主肋骨腹板上，避免了面板与面板连接的复杂工艺。当然，在机舱空间不允许加大主肋骨尺度时，可加大水平桁的尺度，使主肋骨“穿过”水平桁，可以收到同样的效果。

7结语

在船体结构设计中，除了要满足船东，船检的要求外，还应考虑船厂的要求，即所设计的结构除了要达到船舶的功用、强度外，还要考虑所设计的结构是否方便船厂施工，是否有利于船厂建造节约成本，提高建造效率、安全等要求。因此在船体结构设计中，设计人员要不断的改善自己的设计，要不断与船厂沟通协调，使船体结构设计的生产工艺性越来越好。

参考文献

[1]王斌.试分析船体结构的三维设计[J].科技风,2018(18):88.

[2]潘燃阳,罗星星.基于安全性及合理性的船体结构生产设计[J].科技与创新,2018(21):132-133.