試論船體建造技術(shù)現(xiàn)狀與未來(lái)前景

勾艷芬

摘 要：造船業(yè)是我國(guó)主要的制造業(yè)之一，在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了矚目的成績(jī)。因此，全面分析了我國(guó)船體建造技術(shù)的現(xiàn)狀，并展望了造船業(yè)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：船體建造技術(shù)；碳素鋼；CAD；LNG

中圖分類號(hào)：U671 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.051

船體建造技術(shù)是船舶建造的重要保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各種新材料和新技術(shù)，尤其是自動(dòng)化技術(shù)在船體建造中的應(yīng)用大大提高了我國(guó)船體建造技術(shù)水平，對(duì)促進(jìn)我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。近年來(lái)，我國(guó)船體建造技術(shù)進(jìn)入了黃金時(shí)期，在世界范圍內(nèi)遙遙領(lǐng)先。本文對(duì)船體制造技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了合理化建議，以期為進(jìn)一步提高我國(guó)的船體建造技術(shù)水平提供理論基礎(chǔ)。

1 船體建造技術(shù)的發(fā)展背景

船舶屬于技術(shù)層面的產(chǎn)品，更新速度較快，導(dǎo)致船體建造技術(shù)更新?lián)Q代的速度也非常快。在改革開(kāi)放初期，我國(guó)的船體制造業(yè)剛剛起步，由于船體制造方面的技術(shù)比較薄弱，缺乏高技能的設(shè)計(jì)人才和先進(jìn)的船體制造技術(shù)，導(dǎo)致我國(guó)只能生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的船只、油輪、散貨船和干貨船等。為了促進(jìn)我國(guó)船體制造業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，使我國(guó)船體制造業(yè)技術(shù)快速發(fā)展，從而提高我國(guó)船體建造技術(shù)的水平，1997-12，鄧小平同志提出了“中國(guó)船舶出口，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)”的發(fā)展目標(biāo)。隨后，我國(guó)的各大造船企業(yè)投入了大量資金研究船體建造技術(shù)。當(dāng)時(shí)，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢，沒(méi)有先進(jìn)的技術(shù)作為支撐，缺乏船體建造設(shè)計(jì)方面的優(yōu)秀人才，導(dǎo)致船體建造工作一再遇到技術(shù)瓶頸，發(fā)展舉步維艱。想要突破技術(shù)瓶頸，就必須組織相應(yīng)的技術(shù)人員學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的船體制造技術(shù)，掌握核心科技，做到為我所用，并加強(qiáng)技術(shù)合作，加大對(duì)船體制造的資金投入。目前，我國(guó)制造的船舶已成為具有國(guó)際先進(jìn)水平的高技術(shù)、高附加值的船舶，已逐步發(fā)展到30萬(wàn)噸級(jí)的特大型船舶。

2 船體建造技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 船體建造材料現(xiàn)狀

由于船舶的運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜，工作難度和強(qiáng)度都非常大，導(dǎo)致在船體建造方面對(duì)材料的選擇十分苛刻。在選擇材料時(shí)，一定要選擇抗腐蝕性、強(qiáng)度和柔韌性都較高的材料。材料作為船體建造的基礎(chǔ)，只有各項(xiàng)建造材料都達(dá)標(biāo)，才能保證船舶質(zhì)量。我國(guó)在鋼材研究方面較為深入，并取得了矚目的成績(jī)。經(jīng)過(guò)研究人員的長(zhǎng)期研發(fā)，已經(jīng)研制出了新型耐腐蝕碳素鋼。這種材料不僅能滿足船體建造的需求，且屬于環(huán)保型材料，對(duì)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境起到了一定的有益作用。隨著耐腐蝕碳素鋼技術(shù)的不斷完善和人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，耐腐蝕碳素鋼已被廣泛運(yùn)用于船體建造技術(shù)中。然而，耐腐蝕碳素鋼材料的成本較高，因此，在油輪、液化天然氣船等大型船舶方面的研究力度小、應(yīng)用效益差，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然存在較大的差距。

2.2 船體建造技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)船體建造技術(shù)中的相應(yīng)參數(shù)是由人工計(jì)算的，不僅花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)、計(jì)算程序復(fù)雜，且即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員在設(shè)計(jì)時(shí)也無(wú)法避免出現(xiàn)差錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)的全面普及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，船舶建造企業(yè)逐漸將數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)引入到船體設(shè)計(jì)中，且隨著這些技術(shù)的不斷成熟，我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)了船舶建造的數(shù)據(jù)化，并成功將技術(shù)與實(shí)際船體建造工作相結(jié)合，構(gòu)建了較為完善的計(jì)算機(jī)輔助體系和專門的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，尤其是CAD技術(shù)的推行，大大提升了數(shù)字化樣船模擬構(gòu)建的精確度。CAD技術(shù)在船體建造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用圖如1所示。

圖1 CAD技術(shù)在船體建造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

通過(guò)該設(shè)計(jì)體系中的數(shù)字化系統(tǒng)，工作人員可模擬船體建造方案，通過(guò)信息手段實(shí)現(xiàn)建造設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試和調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶建造的檢驗(yàn)、管理和維護(hù)工作。雖然該技術(shù)在我國(guó)船體制造方面得到了普遍應(yīng)用，但并未掌握核心技術(shù)。目前，我國(guó)在高附加值船體建造技術(shù)方面遙遙領(lǐng)先于大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，在世界上處于領(lǐng)先地位。此外，LNG技術(shù)中的焊接技術(shù)、精度分析技術(shù)、總裝技術(shù)和動(dòng)力安置技術(shù)為我國(guó)船體設(shè)計(jì)和船體建造技術(shù)的發(fā)展提供了良好的環(huán)境，在我國(guó)船舶的發(fā)展中起到了推動(dòng)作用。LNG運(yùn)輸船體構(gòu)造如圖2所示。

圖2 LNG運(yùn)輸船體構(gòu)造

2.3 船體建造系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，軟件系統(tǒng)成為船體建造工作中十分重要的內(nèi)容。在船舶建造過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)軟件系統(tǒng)的支持，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平與船體建造效益有

著密不可分的關(guān)系。國(guó)際船舶設(shè)計(jì)建造系統(tǒng)主要運(yùn)用Form sys、Tribon、NAPA和CADDS 5i等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)船體建造的設(shè)計(jì)模擬、分析和處理。我國(guó)主要采用CAD或CAM軟件。這些軟件中的三維模擬技術(shù)與船舶三維結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，可評(píng)定建造狀況。特別是SB3DS系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)后，大大提升了軟件的靈活性，設(shè)計(jì)水平進(jìn)一步提高。但因我國(guó)在這方面起步較晚，與國(guó)際水平還存在較大的差距，一些重要的系統(tǒng)功能還未實(shí)現(xiàn)，集成控制效益并不理想，還需要加大對(duì)這方面的技術(shù)投入。

3 船體建造的發(fā)展前景

3.1 船體建造材料的發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和我國(guó)對(duì)船體建造技術(shù)的不斷研究，在不久的將來(lái)，船舶的構(gòu)造將會(huì)更加多樣化、復(fù)雜化。在上述背景下，按照可持續(xù)發(fā)展的原則，我國(guó)已經(jīng)投入到新型船舶建造材料的研究工作中，研制了新型鋼材，并不斷提升了鋼材的抗腐蝕性和強(qiáng)度，且對(duì)新型晶粒鋼材的研究也取得了一定的進(jìn)展。將來(lái)，應(yīng)逐漸降低船體建造材料中的含碳量，并加強(qiáng)與先進(jìn)國(guó)家或地區(qū)間的技術(shù)合作、人才交流，從而研發(fā)更符合我國(guó)國(guó)情的高性能環(huán)保材料。

3.2 船體建造技術(shù)的發(fā)展前景

目前，我國(guó)在進(jìn)行技術(shù)研究的同時(shí)，積極借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，并對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，在很多技術(shù)層面取得了突破。我國(guó)船舶建造企業(yè)正在積極與美、韓等國(guó)的機(jī)構(gòu)和企業(yè)開(kāi)展技術(shù)交流和合作，船體建造技術(shù)水平將會(huì)逐漸提高。在技術(shù)人員方面，加大了對(duì)技術(shù)人員的培養(yǎng)，提高了其對(duì)數(shù)字化造船的分析和探究能力。未來(lái)，在借鑒國(guó)際先進(jìn)數(shù)字化造船技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)結(jié)合我國(guó)船體建造行業(yè)的自身情況實(shí)行數(shù)字化造船技術(shù)的改革工作，不斷提升系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，積極研發(fā)更適合船舶建造的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

3.3 船體建造系統(tǒng)的發(fā)展前景

在今后的研究過(guò)程中，研究人員要以集成性、完整性和可靠性為出發(fā)點(diǎn)，不斷完善船舶軟件系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)功能，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的系統(tǒng)模擬分析。三維建模技術(shù)是系統(tǒng)模擬分析的重要內(nèi)容，一定要組織技術(shù)人員在不斷完善原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新型集成體系，從而提高模擬運(yùn)行的分析效益；將軟件功能由原來(lái)的系統(tǒng)模式逐漸變?yōu)槟K，逐漸形成模塊化的功能一體化結(jié)構(gòu)；調(diào)整系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在船體設(shè)計(jì)建造技術(shù)環(huán)境轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)上優(yōu)化拓?fù)淠Ｐ停瑥亩_(dá)到降低建造難度的目的；構(gòu)建以結(jié)構(gòu)零件為基礎(chǔ)的船舶設(shè)計(jì)建造系統(tǒng)，優(yōu)化構(gòu)件之間的邏輯關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)零件的高效更新和拆分。如果船體建造系統(tǒng)得到了完善和提高，則可促進(jìn)我國(guó)船體建造業(yè)的飛速發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)的船舶逐漸向大型化、批量化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，船體建造迎來(lái)了鼎盛時(shí)期，其發(fā)展空間十分廣闊，國(guó)家應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)船體建造的支持，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，從而提升我國(guó)船體建造技術(shù)水平和船舶行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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〔編輯：張思楠〕