試論船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)理念形成

楊麗榮 顧慶 王瑩

摘 要：如何設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)、如何生產(chǎn)船體是造船過程中非常重要的步驟，也是我國(guó)自主研發(fā)能力提升的重要體現(xiàn)。為了在降低建造成本的同時(shí)提高船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，就必須堅(jiān)持以現(xiàn)場(chǎng)作為中心。本文主要從船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和船體的生產(chǎn)兩個(gè)方面提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：船體；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)理念；安全性；合理性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.214

船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程大體可分為三個(gè)階段，初步的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)階段的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三個(gè)階段相互聯(lián)系但特點(diǎn)及要求不同。為了使船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理，在設(shè)計(jì)過程中必須要貫徹并合理利用設(shè)計(jì)理念。

1 分析船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念

本節(jié)通過分析結(jié)構(gòu)內(nèi)容來分析船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念。船體結(jié)構(gòu)的建造需要多個(gè)工種參與，且其工作量占據(jù)了整個(gè)船體建造工作量的一半。造船的具體過程分為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段、輔助設(shè)計(jì)階段、準(zhǔn)備工作階段和管理施工階段。

其中圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段主要包括三大模塊，分別是套料圖、結(jié)構(gòu)圖和加工圖。套料圖需要對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)圖里的零件編號(hào)、坡口信息和加工流向等；結(jié)構(gòu)圖主要包括平面圖、局部及整體的截面圖、展開圖等，通過利用結(jié)構(gòu)圖連接好各個(gè)部分后再運(yùn)用其他專業(yè)知識(shí)對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提出對(duì)應(yīng)改進(jìn)方案，例如，需要注意船體結(jié)構(gòu)中的切角、透氣孔和焊接孔的對(duì)應(yīng)，標(biāo)注焊接的方法和規(guī)格等；加工圖主要是指各部分型材和板材等的加工方法、結(jié)構(gòu)等。

輔助設(shè)計(jì)階段主要為了提升船體建造工作的施工效率、節(jié)省材料，包括腳手架的安裝、強(qiáng)化永久性套環(huán)的設(shè)計(jì)等方面。其中，腳手架的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜且重復(fù)的工作，在實(shí)際操作過程中，需要結(jié)合船體的實(shí)際情況確立最佳的安裝位置；在設(shè)計(jì)強(qiáng)化永久性套環(huán)過程中，最重要的是其安裝位置的設(shè)計(jì)，考慮到美觀、實(shí)用性和船體的綜合結(jié)構(gòu)等因素，吊環(huán)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行分段處理，避免二次作業(yè)。

準(zhǔn)備工作階段主要是為船體的制造過程提供準(zhǔn)備，一般是以船體的不同結(jié)構(gòu)作為單位分別進(jìn)行準(zhǔn)備，并根據(jù)各單位施工的實(shí)際情況進(jìn)行管理。例如，需要對(duì)從工廠出發(fā)以后的各個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，包括吊環(huán)的程序設(shè)計(jì)、船臺(tái)的安裝順序等。

管理施工階段主要是指圖表的管理，包括工藝項(xiàng)目、報(bào)表項(xiàng)目、密性試驗(yàn)及拍片數(shù)量等項(xiàng)目。船體結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)圖紙和工藝聯(lián)系密切，二者同時(shí)貫穿于生產(chǎn)過程中。在船體結(jié)構(gòu)的合成過程中，圖紙和工藝相互聯(lián)系、相輔相成，組成了良好的施工工藝，更好的解決施工過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題。

2 分析船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要要求

使用性能在船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中是必須要考慮的因素。任何船體設(shè)計(jì)必須以安全性能為首要目的，在此基礎(chǔ)上增加其他性能設(shè)計(jì)，如美化外觀、提高舒適性等。因此，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求有：其一，符合物理上的力學(xué)原理，保障船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性；其二，有應(yīng)對(duì)各種不利航海條件的能力，例如天氣問題、水流問題等；其三，盡可能的提高實(shí)用性。這樣才能在保障船體出航安全的同時(shí)，保證各結(jié)構(gòu)的承重性。從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在參考體系中充分考慮各種設(shè)計(jì)參數(shù)：如人員及貨物的實(shí)際重量和乘船舒適性設(shè)計(jì)出合理的方案。

3 分析船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本內(nèi)容

要設(shè)計(jì)出合理的船體結(jié)構(gòu)需要從最基本的內(nèi)容出發(fā)。首先，初步確定船體的結(jié)構(gòu)；其次，按照預(yù)算對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；再次，選擇合適的材料；最后，上報(bào)船體的合成技術(shù)等。上述基本內(nèi)容以經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和安全性為基礎(chǔ)。選材方面要在考慮預(yù)算和船體性能的基礎(chǔ)上盡量選擇新型節(jié)能材料。船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本步驟為：理論上的初步設(shè)計(jì)、考慮實(shí)際情況的詳細(xì)設(shè)計(jì)和投入生產(chǎn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)。

3.1 理論上的初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)即預(yù)算報(bào)告的生成，這是船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步，需要將最初的規(guī)劃方案呈現(xiàn)出來，主要包括設(shè)計(jì)框架的構(gòu)建和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分析。首先要做出船體結(jié)構(gòu)的草圖，在草圖的基礎(chǔ)上根據(jù)預(yù)案和技術(shù)水平選擇各部件的材料、型號(hào)，并形成一個(gè)相對(duì)成熟的預(yù)算報(bào)告。

3.2 考慮實(shí)際情況的詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)主要是對(duì)船體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)出的船體結(jié)構(gòu)符合實(shí)際需求，明確所需材料的具體型號(hào)，形成一個(gè)符合要求并具有安全性、實(shí)用性的方案，便于獲得上級(jí)審批。

3.3 投入生產(chǎn)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

最后的生產(chǎn)設(shè)計(jì)即將船體設(shè)計(jì)方案投入實(shí)際生產(chǎn)的過程。此過程需要符合生產(chǎn)要求和材料使用的注意事項(xiàng)，使施工順利進(jìn)行并更好的完成預(yù)想的設(shè)計(jì)方案。

4 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施過程

由于目前的設(shè)計(jì)水平較低，無法一體化的設(shè)計(jì)出船體結(jié)構(gòu)，并且一體化設(shè)計(jì)容易在細(xì)節(jié)上出現(xiàn)問題。因此，在設(shè)計(jì)初期，一般情況下會(huì)將船體結(jié)構(gòu)分體、分段進(jìn)行細(xì)致的構(gòu)建，但還需要考慮能否將各部分合理組合，以便設(shè)計(jì)出合理的方案。因此對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分體、分段設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮各部分的組裝問題。對(duì)于小規(guī)模的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，對(duì)其進(jìn)行分體、分段設(shè)計(jì)并連接組裝的過程是相對(duì)簡(jiǎn)單的，但對(duì)于較大規(guī)模的船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要想合理進(jìn)行分體、分段，需要用到一體化技術(shù)，考慮首尾和上下結(jié)構(gòu)的組建和拆分問題并進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以便更好的統(tǒng)籌整個(gè)船體結(jié)構(gòu)。另外，船體的最大負(fù)荷、船體之間的連接關(guān)系、船體重量、材料性能和出航條件等也需要著重考慮。因此，在船體的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中要充分考慮船體各部分能否有效銜接，使得船體結(jié)構(gòu)符合安全性、功能性等實(shí)際需求。

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作者簡(jiǎn)介：楊麗榮（1983-），女，滿族，河北承德人，本科，工程師，研究方向：船舶結(jié)構(gòu)。