某大型海事巡邏救助船外板板縫放樣布置

曾凡強(qiáng)　黃慶鋒　陳炬培

摘? ? 要：本文結(jié)合某大型海事巡邏救助船的外板板縫放樣布置，從外板板縫放樣的基本原則與步驟進(jìn)行闡述，并選取本船幾處特殊板縫的放樣布置過程進(jìn)行解析。

關(guān)鍵詞：外板;板縫布置：放樣

中圖分類號：U671? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Shell Plate Seam Lofting Arrangement of Large

Maritime Patrol and Rescue Ship

ZENG Fanqiang， HUANG Qingfeng， CHEN Jupei

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，? Guangzhou 510715 ）

Abstract： In this paper， based on the lofting arrangement of the shell plate seam of a large official ship， the basic principles and general steps of the lofting of the shell plate seam are described， and the lofting arrangement process of several special plate seams of this ship is analyzed.

Key words： Shell plate; Seam arrangement; Lofting

1 前言

在船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)前期階段，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的外板展開圖，對全船的外板進(jìn)行板縫放樣布置。外板板縫放樣布置的優(yōu)劣，直接影響全船外板零件的展開方式、外形尺寸、板材訂貨、加工難易、外觀成形效果等。外板板縫放樣布置需考慮的因素眾多，關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)和難點(diǎn)也不盡相同。

某大型海事巡邏救助船，具有造型威嚴(yán)、剛勁、簡潔的特征。該船結(jié)構(gòu)為縱骨架式，單體方尾、中后機(jī)船型含軸包板結(jié)構(gòu)，采用長首樓傾斜首柱，設(shè)有舭龍骨、收放式減搖鰭及首尾側(cè)推器。基于船型特征，該船的外板板縫放樣布置相較于常規(guī)船型更為復(fù)雜。

2 外板板縫放樣布置的基本原則

在進(jìn)行外板板縫放樣布置前，必須掌握相關(guān)基本原則：鋼板的常用規(guī)格作為排板縫時(shí)的重要尺寸依據(jù);根據(jù)加工設(shè)備能力，確定加工外板的最大尺寸;根據(jù)外板的安裝方法及階段，決定余量的加放位置與大小等。板縫布置的合理與否，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、鋼材利用率、零件加工、分段安裝等均有密切關(guān)系，故板縫放樣布置往往需要多次調(diào)整修改，直至得出最佳的布置方案。

2.1 規(guī)范要求

板縫布置應(yīng)確保主要受力部位寬度符合規(guī)范要求。為了保證船體強(qiáng)度，規(guī)范中對外板最小板寬有明確要求，如平板龍骨、舷頂列板、舭列板等。該類外板板縫布置時(shí)，應(yīng)特別注意外板展開圖及典型橫剖面圖中注明的板寬，避免板縫布置板寬小于規(guī)范要求。

對于圖紙中外板不同板厚、不同材質(zhì)處板縫，放樣過程中需對板縫位置進(jìn)行調(diào)整，原則上板厚只能以厚代薄、材質(zhì)只能以高代低，且僅限于局部小范圍調(diào)整，大范圍調(diào)整因涉及船體重量重心變化需經(jīng)設(shè)計(jì)院認(rèn)可。

布置縱縫時(shí)，應(yīng)考慮甲板、縱桁、縱骨和內(nèi)底板等縱向構(gòu)件的距離，外板對接焊縫與內(nèi)部構(gòu)件角接焊縫之間的平行距離應(yīng)不小于50 mm;并應(yīng)注意規(guī)范中所述焊縫之間的距離，一般是指兩焊趾間內(nèi)側(cè)的距離，實(shí)際布置時(shí)建議最小距離不小于100 mm;對于縱縫與縱向構(gòu)件不可避免出現(xiàn)交叉時(shí)，應(yīng)避免外板縱縫與縱向構(gòu)件的角焊縫形成過小的交角，參考《船體工藝手冊》中要求最小交角極限值為15°。

2.2 鋼材利用率及成本

板縫布置前，應(yīng)熟悉本廠常用或庫存的鋼材規(guī)格;布置的板縫盡可能與相應(yīng)的肋骨型線成正交，使外板展開后的形狀近似于矩形;應(yīng)使展開后的外板零件盡可能用足鋼板寬度或1/2寬度;對于平直區(qū)域或曲度小的區(qū)域，板厚在滿足加工、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝的情況下盡量用寬板，以減少焊縫的焊接及打磨工作量。

除考慮用足板寬外，還應(yīng)注意板縫位置對鋼板的采購成本的影響。常用規(guī)格且數(shù)量大的板材成本會較低，而特殊規(guī)格及數(shù)量少的板材、成本更高，故盡量優(yōu)化板縫布置，減少使用特殊規(guī)格板的情況。

2.3? ?加工工藝性

板縫布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)肋骨型線在平直段與曲線段分界附近的平直段一側(cè)設(shè)置板縫，將平直板與曲面板分開，以降低需加工外板零件的數(shù)量;對于板縫間外板成雙曲度或外板截面為S型的區(qū)域，應(yīng)增加縱縫或橫縫，將雙曲改為單曲或者降低雙曲板的規(guī)格，以便擴(kuò)大油壓機(jī)冷加工的使用范圍，減少水火彎板的工作量，也利于外板加工成形。

有折角線區(qū)域的外板，應(yīng)在折角線附近或折角線處設(shè)置板縫，保證加工的可操作性。如：槽形龍骨板在折角線以上部分可考慮增加縱縫，縱縫布置位置應(yīng)不超出折角處角平分線與外板交點(diǎn);在首部內(nèi)收型舷墻處，因舷墻不僅存在橫向的折角，也存在縱向彎曲，如果縱向彎曲較明顯，則折角線處應(yīng)設(shè)置縱縫保證折角處的成形質(zhì)量。

2.4? ?安裝工藝性

在設(shè)備周界的板縫，應(yīng)結(jié)合設(shè)備的安裝階段及安裝方式布置合適的板縫，以便于設(shè)備安裝及外板板縫焊接。如：側(cè)推附近的板縫應(yīng)注意避免設(shè)置在側(cè)推外板開孔邊緣，避免縱縫與開孔形成較小夾角;減搖鰭區(qū)域外板需提前提供給廠家制作減搖鰭，板縫設(shè)置時(shí)應(yīng)了解減搖鰭的設(shè)備資料，保證減搖鰭能安裝在一塊完整的外板上;其它如舭龍骨、尾軸架、掛舵臂等附體或設(shè)備附近的板縫，也應(yīng)提前做好策劃和考慮。

2.5? ?美觀性

在保證強(qiáng)度和工藝性的前提下，應(yīng)注意縱縫的整齊美觀：船中區(qū)域舷側(cè)外板縱縫要求水平;首尾區(qū)域根據(jù)型線特征適當(dāng)上揚(yáng)向兩端逐漸升高，可與甲板邊線平行;舷側(cè)設(shè)計(jì)水線以上相鄰高度的外板縱縫宜光順成一條線，由船中向首尾延伸時(shí)如因線型變化導(dǎo)致兩條縫間外板板寬變寬，則需增加縱縫以降低板寬及便于加工，建議在合適位置增加橫縫或分段劃分環(huán)縫處，在板寬的中間位置增加一道縱縫，將縱向一列板分為縱向兩列板，上下板縫盡量利用原有板縫延伸。如此布置板縫能盡量保證縱縫延伸的連續(xù)性，提高外板整體的美觀度。

當(dāng)縱縫遇到外板開孔的情況，如舷窗、舷排管開孔等，宜盡量從開孔中心附近穿過;首尾樓與主甲板間的層高超出外板一列板板寬時(shí)，縱縫盡量布置在層高的中間位置。

3? ? 外板板縫放樣布置的基本步驟

外板板縫放樣布置，應(yīng)在分段劃分確定、肋骨型線圖中結(jié)構(gòu)線放樣完成后，依據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供的外板展開圖、典型橫剖面圖及相關(guān)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行。各設(shè)計(jì)院繪制的外板展開圖風(fēng)格各異，一般分為兩類：一類圖面表達(dá)相對完整，會畫出所有板縫線;另一類僅表示出不同板厚處的板縫線。無論哪種形式，船廠可以根據(jù)放樣需要，對相同厚度區(qū)域的板縫線進(jìn)行放樣調(diào)整，達(dá)到板縫放樣優(yōu)化的目的。

3.1? ?船舯區(qū)域典型橫剖面圖中縱縫位置

在船舯區(qū)域的典型橫剖面圖中，依據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙要求寬度，確定平板龍骨板、舷頂列板及舭列板處的縱縫位置：在平板龍骨與舭列板間，根據(jù)常用板寬規(guī)格布置船底板縱縫;在舷頂列板及舭列板間，根據(jù)常用板寬規(guī)格布置舷側(cè)板縱縫。

3.2? ?外板展開圖中板縫布置

首先將分段劃分圖中縱、橫合攏縫位置繪制到外板展開圖中，然后按典型縱縫位置從下往上、自船舯分別向首尾布置。一般在0.4倍船長區(qū)域縱縫可自然延伸，向首尾區(qū)域延伸過程中船底板列會逐漸變窄，可利用橫向合攏縫將兩列板合為一列板;舷側(cè)板列會逐漸變寬，而首尾區(qū)域型線曲度一般會比較大，為保證外板加工工藝性當(dāng)板寬達(dá)到一定范圍時(shí)，變寬的板列應(yīng)根據(jù)具體型線增加縱縫，將一列板劃分為兩列板;延伸過程中應(yīng)注意避開縱向結(jié)構(gòu)，因越靠近首尾處型線越內(nèi)收，這時(shí)如存在縱向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的情況，極易出現(xiàn)縱縫與縱向結(jié)構(gòu)小角度交叉的問題。為避免這種情況，縱縫在船舯區(qū)域布置時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離近中的縱向結(jié)構(gòu)設(shè)置;當(dāng)縱縫與縱骨無法避免相交時(shí)，可利用自然橫縫（如合攏橫縫、板厚差橫縫）在橫縫兩側(cè)將縱縫在縱向結(jié)構(gòu)兩側(cè)錯(cuò)開。

3.3? ?肋骨型線圖中板縫定義

完成外板展開圖中的板縫布置后，結(jié)合肋骨型線圖進(jìn)行板縫定義。系統(tǒng)中定義板縫順序與在外板展開圖中繪制板縫的順序類似，也是從平板龍骨開始，自船底往舷側(cè)、自船舯分別向首尾定義。

一般船底的縱縫可通過給寬度拉直線的方式定義，舷側(cè)縱縫通過給高度拉直線的方式定義;對于縱骨架式結(jié)構(gòu)，無論船底還是舷側(cè)區(qū)域，還可以通過相對某結(jié)構(gòu)線加弧長、高度、寬度的方式定義。如：甲板企口線若距甲板邊線100 mm高度，就可以按甲板線加100 mm高度的方式定義;在首尾型線走勢變化較大區(qū)域，建議通過給出n個(gè)肋位座標(biāo)的方式精確控制縱縫的走勢，這種定義方式相比前兩類定義方式，需提前在肋骨型線中采用繪制樣條曲線的方式繪制出光順的曲線，再將曲線控制點(diǎn)與肋骨線交點(diǎn)的高度或者寬度值填入系統(tǒng)中。

在肋骨型線圖中縱縫線為橫向投影曲線，無法直觀反應(yīng)出縱縫線的真實(shí)曲線。因此在定義舷側(cè)縱縫過程中，除了可以在肋骨型線圖中布置縱縫，還可以通過系統(tǒng)中的側(cè)視圖直觀的觀察調(diào)整縱縫走勢，保證舷側(cè)縱縫美觀。

3.4? ?板縫優(yōu)化調(diào)整

在完成板縫定義及外板零件定義后，結(jié)合實(shí)際展開的外板零件尺寸，從提高板材利用率的角度對板縫進(jìn)行局部優(yōu)化調(diào)整。如：對超出某一常用鋼板規(guī)格板寬，若超出尺寸較少可在可行范圍內(nèi)進(jìn)行縱縫調(diào)整，將展開寬度調(diào)整至鋼板規(guī)格板寬范圍內(nèi)，避免套料鋼板無法用足板寬，在一定程度上減少訂貨鋼板的規(guī)格種類，降低鋼板的采購成本。

同時(shí)，對展開的外板零件結(jié)合局部肋骨型線，從加工工藝性的角度核查板縫布置是否合理、外板零件是否存在加工困難的情況。重點(diǎn)核查首尾型線曲度較大區(qū)域，是否存在一列板上橫向方向是否既有正曲又有反曲、外板零件對應(yīng)肋骨型線為S型、以及零件規(guī)格過大超出加工設(shè)備操作范圍等情況，如有類似情況的外板需進(jìn)行局部板縫優(yōu)化。

4? ? ?特殊板縫放樣布置實(shí)例

4.1? ?一列板含橫向正反曲的加工

本船首部向球鼻首過渡區(qū)域的一列外板為雙曲板，且橫向同時(shí)存在正反曲加工，因此對該外板零件進(jìn)行板縫優(yōu)化調(diào)整。最有效的調(diào)整方式，是在正反曲的過渡位置增加橫縫，將正曲區(qū)域與反曲區(qū)域分別劃分至不同外板零件。

調(diào)整這類外板零件的關(guān)鍵，無論是正曲向反曲過渡還是反曲向正曲過渡，在過渡區(qū)中間位置設(shè)置橫縫即可。準(zhǔn)確確定橫縫位置可分兩步完成：第一步對該外板零件的上下兩列縱縫處高度及兩列縱縫中間位置處高度，剖切生成對應(yīng)水線，三根水線交叉區(qū)域即為正反曲的過渡區(qū);第二步對過渡區(qū)的肋骨線做輔助線，用直線連接上下縱縫與肋骨線的交點(diǎn)，肋骨線與直線最接近的肋位近似為過渡區(qū)的中間位置，在該肋位前后設(shè)置橫縫為最佳，如圖1所示。

4.2? ?尾軸架附近板縫布置

在尾部板縫放樣布置時(shí)，應(yīng)結(jié)合尾軸架鑄鋼件的安裝階段及安裝方式，提前對該區(qū)域的板縫進(jìn)行優(yōu)化布置，避免因前期考慮欠周后期安裝尾軸架時(shí)需開刀外板，造成現(xiàn)場返工及破壞外板板縫的整體性。

對于長軸型的雙機(jī)尾軸，通常由一對一字型和一對人字型尾軸架組成。一字型尾軸架可垂直安裝，周界外板不用設(shè)置局部緩裝外板，現(xiàn)場安裝前在外板上按尾軸架實(shí)際大小開孔即可插入安裝;而人字型尾軸架有兩處插入外板與內(nèi)部結(jié)構(gòu)焊接，每處外板開孔處至少有一側(cè)需預(yù)留空間便于調(diào)整定位，因此人字型尾軸架在外板的開孔處，靠舷側(cè)應(yīng)設(shè)置一塊局部緩裝外板;布置板縫時(shí)應(yīng)控制尾軸架開孔區(qū)域外板大小，開孔處應(yīng)設(shè)置一道縱縫，將該區(qū)域外板一分為二，靠近舷側(cè)的外板待人字型尾軸架安裝到位后再行安裝。

4.3首樓區(qū)域板縫優(yōu)化

本船主甲板為平甲板，首樓甲板有梁拱、首脊弧，層高2800～4500 mm。設(shè)計(jì)院提供的外板展開圖中已提供參考板縫，但板縫布置存在板寬小、板縫不連續(xù)的缺陷?；跍p少焊縫數(shù)量、提高板縫美觀性的考慮，同時(shí)結(jié)合外板加工的工藝性，對首樓區(qū)域的板縫進(jìn)行放樣優(yōu)化布置。

原設(shè)計(jì)院外板展開圖如圖2所示：1縱縫、2縱縫對應(yīng)為主甲板與首樓甲板的企口線;首樓區(qū)域布置有a、b、c、d、e五道并不連續(xù)的縱縫，其中a縱縫、d縱縫為非板厚差板縫，可以考慮將a縱縫與d縱縫進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化為一道連續(xù)縱縫;b縱縫、e縱縫均為板厚差板縫，e縱縫處厚板比b縱縫處大，可調(diào)整b縱縫高度與e縱縫連續(xù)，但調(diào)整后會導(dǎo)致b縱縫處16 mm加厚區(qū)域擴(kuò)大300 mm。經(jīng)計(jì)算，調(diào)整板縫后所增加的重量對全船重量重心影響較小，因此將原外板展開圖中a、b、c、d、e縱縫位置，優(yōu)化為3、4兩道連續(xù)縱縫。優(yōu)化后的3、4縱縫為水平布置，如從外觀上考慮并非最佳布置方案，因首樓甲板在該區(qū)域有首升高脊弧，如該縱縫能跟隨首脊弧相應(yīng)向首上揚(yáng)則視覺效果更佳，但上揚(yáng)的縱縫會跨越內(nèi)部縱骨形成小于15°的夾角，因此綜合考慮后3、4縱縫在兩檔縱骨間按水平布置。

在FR113+500往尾區(qū)域，舷側(cè)外板板厚均為14 mm，且該區(qū)域型線平緩?fù)獍寮庸ち可?，可取消原層高中間位置的3縱縫，統(tǒng)一采用2 850 mm寬的鋼板進(jìn)行外板套料，最終首樓區(qū)域的外板板縫布置，如圖3所示：

5? ? 結(jié)束語

外板板縫放樣布置是船體生產(chǎn)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，板縫布置直接關(guān)系到外板零件建模、放樣、加工、安裝等多道后序工作。設(shè)計(jì)人員除了熟練掌握外板板縫放樣的基本原則外，還應(yīng)加強(qiáng)對生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件的運(yùn)用和工藝規(guī)范的理論學(xué)習(xí)，同時(shí)還要加強(qiáng)對現(xiàn)場加工、安裝后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的了解，才能做到重點(diǎn)考慮主要原則，適當(dāng)取舍次要原則，放樣布置出最合適的外板板縫。

參考文獻(xiàn)

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