浅述船体结构生产设计理念构建

浅述船体结构生产设计理念构建

杨伟志

舟山中远海运重工有限公司浙江省舟山市316131

摘要：船体结构设计属于一项系统而又复杂的工程，它主要可以划分为三个不同的阶段，第一个阶段是初步设计，第二个阶段是详细设计，而第三个阶段则是生产设计，每一个阶段都具有各自的特点以及要求，同时它们之间又是相互联系的，因此，在船体结构的设计中，需要对设计理念加以理解以及运用，才能更好地设计出更好、更科学的船体结构。

关键词：船体；结构；生产；设计理念；构建

1船体结构的生产设计概述

船体结构的详细设计主要解决建造什么样的船的问题，而生产设计则是解决怎样建造船的问题是经过船级社和船东的认可、退审，并将退审意见协调处理以后转化为详细设计工作图、而进行的下一道工序，是详细设计的延伸，为船厂生产现场提供工艺、具体细则、生产安排和数字化的建造模式。所以，在生产设计阶段，一定要准确依据详细设计的退审图和总体说明书以及相关技术文件，来完成生产设计的各项图纸的设绘、工艺文件的编制等等具体的工作。因此作为上道工序的准确详细的设计，一定要为生产设计打下坚实的基础。

2分析船体结构设计的理念

2.1图纸设计

（1）套料图。在套料图中，需要和结构图中的组立流向、零件编号、加工流向、尺寸标注以及坡口信息相对应，这能够为船体的结构施工提供科学指导。

（2）结构图。主要涵盖了平面图、横截面图、展开图、节点详解图以及局部剖面的图，对它们每个部分都进行良好的组织以及连接之后，再结合其他专业知识而提出加强结构的具体方案，同时还需要注意船体结构中的各个切角、流水孔、止漏孔、透气孔以及通焊孔的反映，一定要保持它们之间是一一对应的，切勿错开；而对于船体焊接的规格、方法、厚度以及边缘坡口的形式都要切实地标注清楚，尤其需要注意永久性的吊环，在施工的准备中也需要清晰的标注出来。

（3）加工图。在船体设计中的加工图包括了型材以及板材的加工图。

2.2辅助设计

在辅助设计中，需要体现出船体生产设计重要的特点，这主要是由于造船工艺的复杂性，离不开许多具有辅助性的专业进行协助，如果在合理的辅助设计中，将会为船体工作的施工节约时间、材料，同时还可以提升效率。

图1

（1）脚手架的安装。对于船体建造中，需要使用到脚手架的地方较多，而脚手架安装工作又是一项复杂的工作，因此，需要在生产设计中，结合船体的实际情况以及设计中的优点，而进行脚手架的安装工作，使得脚手架能够在作业中置于船体结构的最佳位置。

（2）强化永久性吊环设计。在船体结构设计中，永久性吊环设计的主要原则是处于仰视和狭窄的位置，例如在甲板下表面和双层底中，装上吊环之后，不易拆卸，除此之外，从美观的角度考虑，吊环位置应该安装在不太显眼的位置或者是一个带有密闭性质的位置上，例如在绝缘层或者是结构比较密集的地方，从实用性角度考虑，要把船体的吊环结构尽量成一个光滑的表面，这对保留十分有用，另外，在船体的综合结构方面，应该尽量避免和其他系统之间发生碰撞，而船体结合方面则需要充分考虑到货物卸载的问题，由此在船体的吊环设计中需要实施分段处理，或者采用一个局部性的加强材料，这样便于施工之后的拆除，如果需要避免二次重复作业的发生，则可以考虑加强永久性的作用。

2.3准备工作阶段

在这个阶段中，需要实施一个分段准备，将整个船体结构划分为几大部分进行准备，然后结合各段实际情况而进行施工管理，例如从工厂出发，主要有起重能力、加工条件、运输条件以及预装要求等各个阶段，除此之外，还需要进一步对吊环程序进行设计，从而使得全部船体结构能够在分段中找到一个良好的接头或者是接缝位置，而在分段建造中，需要进一步地确定各个工作要领，主要包括了部件组立、胎架设置、总组以及分段的要求，此外在船台的建造中，需要确定的是分段以及船台各自的吊装顺序，在设计要领方面还需要进一步对船体的总段设计实施吊装，使得船体能够更好地衔接。

2.4管理施工工作

在管理方面主要包括了图表管理，其中所涉及的项目主要有工艺项目、报表项目、密性试验、分段重心表以及拍片数量等，因此在船体结构的生产以及设计中，需要对这些方面的内容进行考虑，主要是因为施工设计和工艺之间具有十分密切的关系，同时二者又是直接的交叉于船体的结构中，因此对施工管理工作而言，工艺和图纸之间的关系十分重要，在相辅相成中为船体的结构设计提供了一个良好的施工工艺，从而使得船体结构能够更好解决其中的技术问题。

3船体结构的详细设计要点

在某种程度上说，详细设计直接决定了船体结构生产设计质量的好坏。当船东和船级社对图纸进行认可之后，那么影响总体设计的因素就基本上得到了确定，比如：各种大的开口、结构型式、结构布置、构件尺寸、减轻孔等。这些因素在一般情况下是不能随意改动的。如果因为特殊的状况需要对设计进行改变时，这时就需要和船级社以及船东进行商量和协议，对需要更改的地方和理由进行说明。在得到业主的同意之后，需要书面签字认可文件。更改的手续比较繁多，这会对设计周期造成延误，对生产设计的进度也会起一定的阻碍作用。

扶强材和横梁的连接点方面。假如二者之间存在30厘米左右的间隙，那么肘板与横梁的包角焊就可以得到保证。因此，就没有必要再开半圆孔。这样做结构强度就会得到保证，加工工时也会大幅度的缩减。

强肋骨与强横梁连接节点，如果面板留空35毫米削斜。此时，需要针对肘板间隙采取开半圆孔的方法。这样做就可以让包角焊质量得到保证。此外，半径一定要比面板端部的留空长度大，一般来说，前者需要比后者长出7毫米左右。上层从施工的角度出发，横梁没有必要和扶强材焊牢，需要留出点空隙，30毫米左右就可以了。此外，还需要将肘板加入到其中，这样横梁和扶强材就会连接到一块，而框架结构就形成了。

燃油净化系统的设计与选型。系统设计开发的工具是：美国Autodesk公司在1982年生产的在国际上广为流行的合计绘图软件“AutoCAD”。重要部件的设计包括油柜的设计：设有11个油柜，其中燃料油沉淀柜2个，燃料油日用柜4个，轻柴油沉淀柜1个，轻柴油日用柜4个。因为沉淀柜是燃油净化系统处理中一个十分重要的预处理设备它可以有效的减轻高离心分离是整个燃油净化系统达到高度的净化效果以及可靠工作的前提保证。日用柜是燃油顺利、充足供应的保证前提，因为主机、辅机、辅锅炉燃烧燃料油，所以燃料油日用柜的容积计算主要是主机、辅机、辅锅炉的燃料油的消耗。沉淀柜分离净化水分与淤渣性能的好坏是整个系统净化效果的直接决定因素，因此它的设计要有这样几个值得注意的地方：（1）沉淀柜的高度的取值是在例子沉降条件保证下的最低值，将固态粒子沉降的时间减少让沉降分离效果达到最优。（2）为了水分和固态杂质的有利收集和排除，沉淀柜制作时要倾斜底面。（3）将水分和淤渣的排放口设置在沉淀柜的底面。（4）水分与淤渣要保证在沉淀柜适当高度的设置离心分油机供油泵吸入口的时候不被抽出。（5）将过滤器配置在沉淀柜和供油泵吸入口之间的管路中间。（6）为了防止离心分油机供油泵吸入口出燃油温度的降低，要将沉淀柜燃油入料口放置在顶部。（7）如果说沉淀柜里面要装重油的话那么就要有蒸汽加热盘管。（8）还要在沉淀柜里面设有高低油位控制。在燃油净化系统中油柜的作用举足轻重，其中油柜容积的计算与布置则是重中之重。GME=PME×nME×gME×10-6。式中：GME—是主机每小时燃油消耗率，t/h；PME—主机功率，kW；nME—主机台数；gME—主机实际燃油消耗率，g/kw.h。通过计算可以得出主机燃料油日用柜的容积式8.83每立方米。

4生产设计与详细设计要协同进行

由于船舶本身是一种极为繁杂的工程建筑物，影响因素众多；加上主、客观条件的限制，在详细设计过程中不免有这样或那样问题，有待于在生产设计阶段予以解决，特别是在详细设计阶段，对结构工艺性问题考虑不足，这是难免的，这就要求生产设计予以补充和细化。所以，如果详细设计不能按时完成送审图、退审图等前期准备工作，压力必然最后加在生产设计工程技术人员身上。为了确保工厂生产大节点进度，生产设计人员就必须加班加点，把上道工序拖下来的时间抢回来。这样，生产设计大量的结构工艺性问题，就来不及充分考虑，生产设计的图纸质量就会受到影响。为此，详细设计与生产设计的工程技术人员，必须相互协调，同心协力，互相补足和深化，及时反馈，及时解决问题，也只有这样，才会不断改进，提高设计质量。

5生产设计是详细设计的细化

生产设计是解决怎样造船的问题。那么生产设计的任务，就是在详细设计基础上，将基本结构图、典型横剖面图等详细设计结构图所表达的设计意图、设计思想，按分段划分图和船体车间的生产习惯，按加工、制造、安装工艺与流程、工艺信息等，设绘、编制成施工图纸和工艺文件，作为车间施工的依据。

担任生产设计的工程技术人员，应该花更多精力和时间去考虑处理一些结构工艺性问题，在遇到详细设计与生产设计有矛盾时，必须经过协调，予以很好解决，以便既满足结构要求，又能解决施工中的加工、制造、安装、焊接等工艺问题，这就是通常所说的结构工艺性问题。

在原来的详细设计当中，中内龙骨和中3、中7、中10旁桁材下面设计300mm直径的流水孔，距肋板300mm；而不同区域的中内龙骨和旁桁材的厚度也不尽相同，对于板厚变化接头的选择，都是定在距肋板某肋位150mm的位置，而流水孔的中心线又处于距肋位300mm的位置，所以桁材板厚变化接头恰巧位于流水孔圆弧的切线位置，然而桁材的加工都是通过数控切割实现的，在这种情况下，直径为300mm的流水孔圆弧正好与板厚接头线相切。这不仅给加工带来了一定的麻烦，而且给电焊、拼板造成了障碍，甚至无法进行施焊。经与相关人员的联系和研究后，我们依据电焊、拼板、加工等工艺的要求，将流水孔中心进行调整，移开50mm即距肋位350mm处，这样不但不影响流水孔的功能，而且还能够满足拼板、加工、制造、电焊的要求，顺利解决了结构工艺性方面的问题。虽然将流水孔中心线移位50mm微不足道，但是这不仅提供了施工上的方便，也保证了船体结构的质量。

结束语

综上所述，船体结构的生产设计需要紧紧围绕一个科学合理的理念，本文中所论述的各种不同情况，坚持做到根据船体设计、管理以及工艺的现场而展开，从而为船体的设计提供了一个良好的指导，进而实现了船体设计质量以及管理工作有效结合的目的，为船体结构在建造中降低成本、提高效率和质量。

参考文献：

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