淺談多用途拖船結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)中的若干問題處理及解決措施

吳健林

摘 要：本文主要介紹我院設(shè)計(jì)的多用途海洋拖船在生產(chǎn)設(shè)計(jì)及施工中遇到的若干結(jié)構(gòu)問題及解決措施，希望能為后續(xù)船或其他生產(chǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：拖船；結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U674.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces the problems and solutions for them encountered during the production design and construction of hull structure for multi-purpose tug.

Key words： Tug； Production design of hull structure

1 前言

近期，我院受業(yè)主委托而研發(fā)的一艘多用途海洋拖船最近成功通過驗(yàn)收，并順利交付使用。該拖船選用了常規(guī)長(zhǎng)首樓平甲板船型，前傾首柱、雙機(jī)雙槳、帶首尾側(cè)推，采用固定導(dǎo)管的可調(diào)螺旋槳推進(jìn)，其主要用于出海拖帶、旁拖、頂推、消防、救助、打撈以及其他有關(guān)用途。該船自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了多功能一體化，且具有航速高、續(xù)航距離長(zhǎng)、拖力大、救助范圍廣等特點(diǎn)。

2 結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)概況

生產(chǎn)設(shè)計(jì)是解決如何造船的問題，其任務(wù)就是在詳細(xì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將相關(guān)結(jié)構(gòu)圖所表達(dá)的設(shè)計(jì)意圖，按照分段劃分圖及建造廠的生產(chǎn)習(xí)慣，按加工、制造、安裝焊接等相關(guān)流程、工藝信息等，設(shè)繪、編制成生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)工藝文件，作為船廠建造的依據(jù)。

本船的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)是采用SPD系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)的，即將線型資料、各種結(jié)構(gòu)施工圖紙輸入SPD系統(tǒng)建模，經(jīng)過線型光順、結(jié)構(gòu)建模、舾裝/機(jī)電專業(yè)干涉檢查、外板展開信息反饋的修訂后，輸出結(jié)構(gòu)分段圖紙及相關(guān)零件表，并提取絕大部分的零件放樣數(shù)據(jù)（少量零件需手工放樣），再利用SigmaNEST軟件進(jìn)行零件數(shù)控套料。

作為新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)，沒有過多的可參考資料，加上建造廠也是首次建造類似船型，故進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，暴露出各種問題。筆者對(duì)本船生產(chǎn)設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)專業(yè)發(fā)出的修改單進(jìn)行分析匯總，發(fā)現(xiàn)其主要由下列三方面原因?qū)е律a(chǎn)設(shè)計(jì)的修改：船廠及業(yè)主要求；施工設(shè)計(jì)圖紙或設(shè)備資料影響；生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中考慮不足或?qū)I(yè)不協(xié)調(diào)影響。本文對(duì)上述三方面情況分別加以說明，以便后續(xù)船及類似項(xiàng)目借鑒。

3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)存在的問題分析

3.1 因船廠及業(yè)主要求而導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙修改

（1）項(xiàng)目開始之初，生產(chǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目組與船廠的協(xié)調(diào)工作做得不夠，沒有很好地理解船廠對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的出圖要求及相關(guān)加工能力等，導(dǎo)致首批交付給船廠的六個(gè)分段圖紙需要返工修改。如：船廠要求焊接時(shí)應(yīng)留有至少5 mm的包角焊尺寸、要求增加完工測(cè)量圖、增加分段完工檢驗(yàn)線、修改腰圓人孔面板斷縫位置、修改胎架支柱間距、根據(jù)鋼板實(shí)際到貨情況更改套料板規(guī)格等；

（2）由于船廠的加工能力問題，對(duì)護(hù)舷材的形式要求一再改變。最初是采用鋼板軋制護(hù)舷外包板，后來為了節(jié)省加工時(shí)間要求用半圓管加墊板的形式，但又因?yàn)榘雸A管訂貨周期長(zhǎng)及加工不便，又要求改回用鋼板軋制護(hù)舷包板，而且還要求增加護(hù)舷包板的邊緣加工余量，導(dǎo)致護(hù)舷材圖紙及相關(guān)套料圖多次修改；

（3）為便于現(xiàn)場(chǎng)施工及訂貨，船廠建議將上建部分舾裝壁改為鋼結(jié)構(gòu)圍壁，這一修改不但增加了結(jié)構(gòu)的改圖工作量，也給其他專業(yè)帶來了不少的修改，如增加穿艙件以及管路等；

（4） 船廠對(duì)機(jī)艙區(qū)域污水井加厚板提出異議，經(jīng)施工設(shè)計(jì)項(xiàng)目組討論并報(bào)業(yè)主同意后，決定對(duì)該區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致相關(guān)分段圖紙需返工修改，增加了很多工作量；

（5）根據(jù)業(yè)主的要求，增加駕駛甲板兩側(cè)的面積、增大消防炮平臺(tái)面積等。

3.2 受施工設(shè)計(jì)圖紙或設(shè)備資料影響而導(dǎo)致修改

（1）受舾裝設(shè)備資料延誤而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滯后。如：絞車設(shè)備資料未能及時(shí)提供，導(dǎo)致絞車基座反面加強(qiáng)滯后于分段一個(gè)多月才能提供，最后只能以修改單形式提供給船廠施工；吊艇架資料也遲遲未能提供，在吊艇架所在結(jié)構(gòu)分段已建造完成后仍未能提供相關(guān)圖紙，最終只能以修改單形式反饋到生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，不僅花費(fèi)設(shè)計(jì)人員大量時(shí)間修改，也造成了船廠的返工以及材料浪費(fèi)；

（2）受其他專業(yè)提供設(shè)備資料延誤或資料不符而導(dǎo)致圖紙后續(xù)修改。如：受對(duì)外消防泵設(shè)備資料滯后的影響，對(duì)外海水管的開孔及相關(guān)加強(qiáng)也相應(yīng)滯后；因主發(fā)電機(jī)設(shè)備資料延誤而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)基座的修改；部分設(shè)備實(shí)際到貨尺寸與前期資料不符，導(dǎo)致基座修改；試航后業(yè)主提出更改消音器設(shè)備而導(dǎo)致基座修改等等；

（3）由于主客觀條件限制，施工設(shè)計(jì)階段難免對(duì)某些結(jié)構(gòu)工藝性問題考慮不足，再加上后續(xù)舾裝、機(jī)電等專業(yè)協(xié)調(diào)要求，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙修改。如：在結(jié)構(gòu)分段建造完成后，根據(jù)舾裝專業(yè)要求及相關(guān)功能需求，增加消防水帶箱、增加飲水機(jī)開孔、在甲板面上新增樓梯開孔及增設(shè)擋水扁鐵、修改部分艙壁門孔尺寸、增加防火門開孔門檻等。

3.3 因生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)或工藝考慮不足而導(dǎo)致修改

（1）設(shè)計(jì)人員沒有按照施工圖紙建模及出圖。如：首部分段主甲板加厚區(qū)域沒有按施工圖紙建模，導(dǎo)致板厚下料有誤，需對(duì)該區(qū)域甲板進(jìn)行換板；施工圖紙上某艙壁人孔已經(jīng)移位，但設(shè)計(jì)人員沒有及時(shí)更新生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙，導(dǎo)致該開孔有誤，需現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)孔及重新開孔；設(shè)計(jì)及校審人員沒有仔細(xì)核對(duì)施工圖紙，某些結(jié)構(gòu)沒有體現(xiàn)到生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙上，需補(bǔ)充套料，如首部分段的半肋位加強(qiáng)結(jié)構(gòu)等；

（2）設(shè)計(jì)人員建模時(shí)在某些水密結(jié)構(gòu)上誤開了流水孔、過焊孔等，但在整理圖面出圖時(shí)將其刪除了，但實(shí)際在SPD軟件導(dǎo)出的零件上該孔并沒有刪除，而校審人員只是校對(duì)了圖紙，而沒有對(duì)分段模型或零件進(jìn)行核對(duì)，導(dǎo)致零件下料時(shí)該孔也一并切割出來了，需對(duì)這些零件的誤開孔加設(shè)水密補(bǔ)板；endprint

（3）根據(jù)輪機(jī)專業(yè)以及船廠的要求，將廚房部分風(fēng)管改為結(jié)構(gòu)風(fēng)道，導(dǎo)致相關(guān)分段圖紙修改；

（4）某些分段外板零件劃分不合理，雖然其展開尺寸滿足套料板的要求，但超出了船廠的實(shí)際加工能力，需要調(diào)整板縫，導(dǎo)致相關(guān)圖紙修改；

（5）結(jié)構(gòu)模型修改更新后，沒有及時(shí)通知其他專業(yè)進(jìn)行干涉檢查，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)出現(xiàn)碰撞，只能調(diào)整結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改；

（6）設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不足，部分液艙構(gòu)件漏開了流水孔，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在施工中形成積水。

4 采取的主要解決措施

（1）在項(xiàng)目初期，本船結(jié)構(gòu)零件按批次套料，但每批套料所產(chǎn)生的余料編號(hào)定義很不規(guī)范，編號(hào)中只顯示了余料板厚及序列號(hào)，并沒有顯示余料所在批次，導(dǎo)致后面套料使用余料時(shí)追溯余料源頭比較困難。在項(xiàng)目中后期，采取在余料編號(hào)前增加所在的套料批次方式解決；

（2）圍壁扶強(qiáng)材的上下端一般都會(huì)設(shè)置肘板，但由于部分圍壁要求用裝飾板裝修而該艙室空間有限時(shí)，這些肘板就會(huì)妨礙裝飾板的安裝；或者艙室設(shè)備布置空間有限，確實(shí)需要結(jié)構(gòu)調(diào)整肘板。在這種情況下，我們采取了如圖1所示的方法，將部分艙室的肘板設(shè)計(jì)成與扶強(qiáng)材一體化，從而滿足舾裝施工要求；

（3）在建造過程中，現(xiàn)場(chǎng)反饋尾側(cè)推電機(jī)設(shè)備控制箱與其他設(shè)備干涉，控制箱無法正常開閉。經(jīng)與各方協(xié)調(diào)后，采取將該設(shè)備順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90o安裝，并擴(kuò)大平臺(tái)甲板開孔的方式來解決這一干涉問題；

（4）現(xiàn)場(chǎng)反饋，首尖艙分段由于線型問題空間狹小，部分結(jié)構(gòu)無法焊接。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)人員協(xié)商，在滿足規(guī)范要求的前提下，將首尖艙93肋位處的直徑100的減輕孔在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)大，以保證施工人員能有足夠的空間將焊槍伸到里面焊接，如圖2所示；

（5）桅桿與消防炮平臺(tái)互有干涉，導(dǎo)致安裝桅桿時(shí)需臨時(shí)切割消防炮平臺(tái)局部區(qū)域，安裝桅桿后再把切割部分焊接回去，浪費(fèi)不少時(shí)間。其實(shí)這項(xiàng)工作若能在圖紙建模階段發(fā)現(xiàn)，則可將干涉區(qū)域單獨(dú)劃分并做成散件，待桅桿定位安裝后再安裝這些散件，這點(diǎn)后續(xù)船應(yīng)加以重視；

（6）在進(jìn)行艙底水系統(tǒng)試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)尾部6號(hào)壓載艙排水嚴(yán)重不暢，是由于在6號(hào)壓載艙內(nèi)新增了固定壓載，這些固定壓載的布置改變了艙內(nèi)壓載水的流向，導(dǎo)致抽吸時(shí)的不暢。經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)協(xié)商，在滿足規(guī)范的前提下，在艙內(nèi)肋板上新增流水孔來使6號(hào)壓載艙排水順暢；

（7）規(guī)范規(guī)定肘板趾端200 mm范圍內(nèi)不能開通焊孔、透氣孔、流水孔等，以往設(shè)計(jì)時(shí)只注意到縱向構(gòu)件，但本船因構(gòu)件和肘板較小，因此舭部及舷側(cè)肋骨等橫向肘板和大接頭之間也存在趾端200 mm范圍內(nèi)必須開通焊孔的問題，而在生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)沒有注意到這方面，導(dǎo)致后期需現(xiàn)場(chǎng)增加補(bǔ)板，因此后續(xù)船的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)此類問題予以重視；

（8）本船的機(jī)艙逃生通道內(nèi)嵌在左舷3號(hào)壓載邊艙內(nèi)，由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮不足，導(dǎo)致該通道圍壁與內(nèi)底板形成了一個(gè)封閉的狹小空間，現(xiàn)場(chǎng)無法施焊。經(jīng)協(xié)調(diào)，采取在該封閉空間的前、后壁板上增開直徑300 mm的圓孔，作為壓載邊艙的減輕孔及流水孔，同時(shí)在內(nèi)底板上開設(shè)兩個(gè)直徑400 mm的臨時(shí)工藝孔，以便進(jìn)入空間內(nèi)部進(jìn)行構(gòu)件的焊接，待焊接完工后再補(bǔ)水密。

5 結(jié)束語

本船設(shè)計(jì)建造過程中，雖然有不少問題，但作為新開發(fā)船型總的來說是成功的。遵循在技術(shù)設(shè)計(jì)階段“特殊情況特殊考慮，精心設(shè)計(jì)合理結(jié)構(gòu)”及生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段“在強(qiáng)度及規(guī)范許可的情況下，適當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改來解決布置上的難題及各種干涉問題”等設(shè)計(jì)原則，我們?cè)诒敬O(shè)計(jì)中取得了成功經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，要做好結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，技術(shù)人員除需嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則外，還需要花更多的時(shí)間和精力去考慮一些工藝性問題以及進(jìn)行各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，在遇到施工設(shè)計(jì)與生產(chǎn)設(shè)計(jì)有矛盾時(shí)，只有也必須經(jīng)過協(xié)調(diào)才能使問題很好地解決，才能達(dá)到既滿足結(jié)構(gòu)要求、減少現(xiàn)場(chǎng)修改，又能快速解決施工中存在的問題。endprint