毕业论文45000 吨自卸散货船船体生产设计
毕业论文45000 吨自卸散货船船体生产设计 船舶工程技术指导老师： 45000吨自卸散货船船体生产设计 （南通航运职业技术学院船舶与海洋工程系船体3095） 摘要：造船生产设计是船舶工程中极为关键的环节，也是实施现代造船模式的核心内容。 在现代造船模式下,通过编制建造方针、进行分段划分原则论证以及考虑船台建造方式而对 船体进行分段划分，并绘制搭载网络图、典型分段工作图和施工工艺，本文以45000 散货船为例,对该船进行了船体生产设计。关键词：生产设计、建造方针、分段划分、船台建造方式。 Abstract productiondesign vitalimportance shipbuildingproce.carryout modernshipbuilding construction.buildingprinciples、demonstrating blockdivision principles buildmode Wecan carry out blockdivision、organize erectionprogram typicalconstruction program.papertakes 45000Tself-unloading cargo veel productiondesign.Keywords: production design、building principles、block division、building mode 基于现代造船模式的45000吨自卸散货船船体生产设计 船体生产设计说明书 生产设计的技术准备1.1 现代造船模式与生产设计 1.1.1 造船模式的内涵 众所周知，造船有着不同的建造方式和方法。即使建造的船舶相同，在不同 船厂鉴于技术水平与生产条件的不一，船舶建造的方式和方法也不尽相同。如若 从建造的具体方式、方法上去理解，寻求一种规范各个船厂的造船标准形式，那 是不可思议的。应该看到，尽管造船的方式、方法会有多种多样，且难求形式上 的统一，但这并不影响寻求对组织造船生产的基本原则和基本方式的统一。统一 是指船舶建造用什么样的原则对其进行产品作业任务的分解，以及分解后的产品 作业任务用什么样的方式对其重新组合。造船模式的内涵就指组织造船生产的上 述基本原则和方式。它既反映组织造船生产对产品作业任务的分解原则，又反映 作业任务分解后的组合方式。这种分解原则和组合方式体现了设计思想、建造策 略和管理思想的结合。造船模式并不反映具体的造船方法。造船模式与造船方法 是两个完全不同的概念。 1.1.2 现代造船模式的涵义 所谓现代造船模式，可理解为以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理， 以中间产品为导向，按区域组织生产，壳(船体建造)、舾、涂作业在空间上分道， 时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船。 完整理解现代造船模式，可简要归纳如下几个要点： (1)应用成组技术的制造原理和相似性原理，以及系统工程技术的统筹优化 理论，是形成现代造船模式的理论基础。 (2)应用成组技术的制造原理，建立以中间产品为导向的生产作业体系，是 现代造船模式的主要标志。 (3)中间产品导向型的生产作业体系的基本特征，是以中间产品的生产任务 包形式体现的。 (4)应用成组技术的制造原理进行产品作业任务分解，以及应用相似性原理 按作业性质（壳、舾、涂）、区域、阶段、类型分类成组，必须通过生产设计加以规划。其中按区域分类成组，建立区域造船的生产组织形式，是形成现代造船 模式的基础和必要条件。 (5)应用系统工程的统筹优化理论，是协调用成组技术原理建立起来的现代 造船生产作业体系相互关系的准则。该准则形象化地可概括为两个“一体化”。 简言之，现代造船模式的基础是区域造船（按区域/阶段/类型组织生产），目 标则是以中间产品为导向，实现两个“一体化”区域造船，其主要基础则是生产 设计和科学管理，它将犹如两个车轮推动着传统造船模式向现代造船模式的转 1.1.3现代造船模式与造船生产设计 现代造船模式下的设计方式与传统造船模式下不同，其设计基本原则应在解 决“造怎样的船”的同时，还解决“怎样造船”，乃是把“造怎样的船”与“怎 样造船”融为一体，在解决“造怎样的船”的基础上，应用成组技术的制造原理 和相似性原理，以及系统工程的统筹优化理论，对“怎样造船”通过设计，进行 合理规划，以适应建立现代造船模式所形成的独特的生产作业体系进行组织生产 的要求。为此，船舶设计纳入了生产设计，并把它作为船舶设计的重要组成内容 之一。这是因为生产设计是针对解决“怎样造船”和“怎样合理组织造船生产” 的一种设计。其设计理论同样是运用成组技术原理和统筹优化理论。所以，推行 生产设计不仅是船舶设计方法的改变，而且是体现现代造船模式在设计方式上改 变的重要标志。 造船生产设计从广义上来说，就是从施工的立场出发，通过设计形式，考虑 高质量、高效率、短周期、并确保安全地解决怎样造船与怎样合理组织造船生产 的一种设计。它的含义是，在船舶设计过程中，在确定船舶总的建造方针前提下， 以详细设计为基础，根据船厂施工的具体条件，按工艺阶段、施工区域和单元绘 制记入各种工艺技术指示和各种管理数据的工作图表，以及提供生产信息文件的 一种设计过程。 生产设计的实质就是将整个造船生产过程中的各种因素（人力、器材、设备、场地）通过设计的方式预先将以综合协调与优化，从而使由此提供的图表和文件 能直接指示如何有效地进行造船，以达到提高企业综合生产能力和全面经济效益 的目的，所以生产设计的过程，实际上是一个模拟科学造船的过程。1.2 45000 吨自卸散货船概述 1.2.1 主要技术参数、主要物量和技术特点 结构吃水：10.20 甲板间高：上甲板至A甲板（船中线处，下同） 3.100 A甲板至B甲板2.800 B甲板至C甲板2.800 C甲板至驾驶甲板2.800 驾驶甲板至罗经甲板2.800 上甲板至首楼甲板2.800m(#224) ～3.000m(F.P) 上甲板（折线）0.500 罗经甲板（折线）0.150 其它甲板0.000 上甲板0.000 首楼甲板0.000m(#228) ～0.200m(F.P) 艉～FR13：600mm FR13～FR228： 820mm FR228～艏： 600mm 1.2.2 技术特点 该船设计为单壳、钢质材料、单甲板、尾机型、单机、单桨、单舵、航行于国内近海航区的散货船。适用于运输散装货物，包括煤、铁矿石、谷物等。本船 设计和建造成具有单层连续甲板，方尾并设艏楼，前倾首柱，带小球鼻艏。艉部 个货舱，机舱，艏艉尖舱由7道水密舱壁分隔而成，不设首侧推，不设起货设 备。货舱区域和机舱为单壳、双层底，舱口围板上设液压折叠式舱盖，船体结构 级冰区进行加强。1.2.3 企业生产条件概述 该船的生产企业拥有岸壁式舾装码头1630 米（码头前沿水域深8～14 主航道深30米）；配有30 吨、25 吨门式起重机，1600 吨、100 吨、60 吨浮吊； 17 万吨级、10 万吨级、8 万吨级、3 万吨级的浮船坞各1 并配有150吨、120 吨、40 吨门式起重机及100 吨龙门吊，以及完善的修造船配 套设施。钢结构制造场地 3.6 万平方米，喷涂房 9078平方米，并拥有精良的钢 结构制造设备。 船体建造方针设计2.1 船体建造方针设计的内容与要求 2.1.1 船体建造方针设计的内容与要求 所谓船体建造方针，从狭义上来说，是指建造船体的方法，包括船体建造阶 段具体的划分，船体分段和总段的建造方法，以及船体在船台上的建造方法。从 广义上来说，随着现代造船技术的发展，船体建造方针应是根据船体的特点和产 品的要求（建造批量、交货时间、技术要求）结合工厂的生产条件，确定出多快 好省地建造该产品的基本方案。 2.1.2 船体建造方针设计的一般要求 船体建造方针在很大程度上影响船舶的建造质量、建造成本及建造周期（特 别是船台周期）。因此，在将设计好的船舶付诸生产时，选择合理的建造方针是 一个极为重要的环节，它是工厂组织产品生产的技术决策之一。对船体建造方针 设计的一般要求是： （1）能适应工厂的具体生产条件，充分利用现有的设备和场地。 （2）能保证工厂建造此种船舶的年度计划的完成。（3）能满足船舶结构及工艺上的合理性要求。 （4）能获得最好的技术经济指标，其中包括保证质量，降低成本，缩短建 造周期、提高生产效率等。 （5）能有利于合理组织劳动力和均衡生产节拍。 （6）能有利于改善施工条件，减轻劳动强度。 （7）能有利于扩大机械化、自动化生产。 （8）能合理采用造船新工艺、新技术和现代管理方法，促进造船水平的提 2.2船体建造方针设计 2.2.1 船体建造方针设计时考虑的因素 （1）船厂的生产能力——包括船体车间和舾装车间的加工能力、船台和车 间的起重运输能力、装配焊接车间的生产面积等。当上述生产能力足够时，应该 尽可能将平面分段预先组成立体分段或总段、扩大分段和总段的预装程度、采用 上层建筑整体组装法等。 起重运输能力是影响建造方针的重要因素。船台上船体建造方法的选择，在 很大程度上取决于船台起重能力。船台起重设备不足的工厂，只宜采用散装法或 水平建造法。能否采用船台工作量最小的总段建造法和上层建筑整体组装后吊 装，主要看船台起重能力（及水上起重能力）能否满足要求。 （2）船厂的总布置及生产场地——包括船台和船坞的数量及尺寸、舾装码 头线的长度、仓库及堆场面积、厂区水域宽度等。 在一般情况下应尽量考虑缩短船台周期和码头舾装周期,为此可采用总段建 造法或串联式建造法,采用上层建造整体组装。当船台周期不是主要矛盾时，可 充分利用船台作业较舾装码头有利的条件，尽量增加下水前的完工量，以利缩短 船舶建造总周期。 从施工条件、施工质量和劳动生产率等方面看，内场装焊区的条件较船台和 码头都有利。因此，在其它条件允许时，应尽量扩大平面作业，减少空间立体作 业；扩大在胎架上的立体作业，减少船台和码头上的外场作业；扩大分段预装， 减少船台上的现场舾装；扩大机械化焊接，减少手工焊接。 （3）船厂劳动力负荷及劳动组织形式——建造方针的选择，要考虑劳动力负荷的均衡及工程的协调。当劳动力足够时，可扩大采用岛式建造法的范围；反 之，当劳动力不足时，应考虑与其适应的其它的建造方法，如塔式建造法等。此 外，还应注意分段制造和船台装配阶段的焊接。 （4）船厂与其它厂的协作情况——当船厂的外协作条件较好时，应尽量扩 大船舶舾装件的外协作范围。当条件成熟时，还可实行设备单元舾装的外协作， 从而进一步扩大预制预装的范围；也可将部分分段“扩散”到厂外制作”，以利 提高本企业的总装程度。 （5）船厂的技术的改造规划——船体建造方针中目前所采取的技术措施， 应尽可能与船厂技术改造的规划相适应。 （6）所建船舶的类型、尺度和结构特点——船长较大（例如超过120m）的 船舶，船体分段数量较多，为了扩大施工面，可以采用岛式建造法；船长较小的 可采用塔式或总段建造法。 （7）所建船舶的生产批量——当定型或大批量建造船舶时，可增加必要的 专用装备，组织专线生产或流水线生产。 2.2.2 船体建造方针 综上所述，在选择船体建造方针时，首先必须进行调查研究，充分熟悉设计 图纸、船厂生产能力和设备状况，全面考虑各种因素的影响，正确处理方案的先 进性和现实性、局部性和全局性等矛盾，求得合理的解决，使之符合提高工效、缩短周期、降低成本、保证质量的总要求。因此，根据该船的特点以及制造船厂 的生产能力，设计该船采用岛式建造法，以411P 分段为基准分段。 船体分段划分与编码3.1 船体分段划分的一般原则 （1）从结构特点和强度考虑 环形接缝应尽可能避免布置在船体总强度或局部强度的受力位置。如船舯、船梁剖面突变处，以及每一肋骨间距的中点。 结构应力集中的区域，如甲板大开口（货舱口）的角隅处、上层建筑的末端、主机基座纵桁末端、双层底向单底结构过渡的部位，应避免布置分段接 对纵骨架式的船体，应尽可能减少横向分段接缝的数目；为保持一定的长度，必要时可将分段作纵向划分。对横骨架式的船体，一船则不宜作纵向划 分，以减少横向接头。 （2）从工艺和施工条件考虑 在一般情况下，底部分段的划分，大型船舶以重量为主要考虑因素，中、小型船舶以尺寸和形状为主要考虑因素；舷侧曲面分段则主要考虑尺寸和形 状，同时也要考虑加强和翻身吊运的方便性；首、尾总段则主要考虑重量，同时 考虑翻身吊运的方便性。 分段应尽可能根据钢板的尺度（长度和宽度，但主要是长度）划分，以减少对接缝，提高钢材利用率。 底部、舷侧和甲板分段的端接缝，应尽可能置于同一横剖面内，形成整齐的环形接缝，以简化安装工艺，保证焊接质量。 分段的划分应考虑装配和焊接的方便性。尽量在大接缝处创造比较良好的操作空间，同时还要照顾到分段的通风、透气、透光等条件。 （3）从生产计划与劳动量来考虑 分段的划分应考虑对生产条件变化的适应性。除了采用“组合分段”的划分方法外，还可借助板缝的布置，使分段扩大或缩小，以满足产品在不同地区、不同设备条件下建造的需要，并且不必为改动图纸而增加准备工作量。此外，从 适应多种造船方法的需要考虑，分段的端接缝宜在横向环形接缝。 分段的划分应考虑船台工作量的平衡。 采用岛式建造法时，应尽量减少船台安装工作的相互牵制，尽量创造封闭的安装区域。 （4）从起重运输能力考虑 工厂的起重运输能力是决定分段尺寸和重量的主要因素。所谓起重运输能 力，是指船体装配焊接车间的起重能力、船台起重能力、车间运出分段时的输送 条件和方法，以及分段翻身的条件和能力等。比较理想的分段重量，应接近车间 和船台的最大起重量，且以能用一台起重机吊运为宜；分段尺寸则应在起重运输 10 条件允许范围之内。 3.2 船体分段的划分 3.2.1 底部分段的划分 （1）分段长度 根据船舶类型和目前使用的钢板规格，小型船舶可取10～12m，中型船舶取 12～18m。在起重能力受限制时，中型船舶也可取 9m 左右。大型船舶可取 9m；当采取纵向划分时，也可取12～18m，最在不宜超过24m。（2）分段的纵向划分 中、小型船舶不作纵向划分。大型船舶的底部当为纵骨架式时，可采用纵向 划分，但对横骨架式，应尽量避免作纵向划分，以减少对接的工作量。 分段纵向接缝的位置，当划为两个分段时，应在中桁材附近；当划为三个分 段时，应在旁桁材附近；同时，接缝处的结构宜呈阶梯型布置。 （3）分段的横向划分 双层底一般均划成环形分段，两端应尽可能带有实肋板或水密肋板。对纵骨 架式船底，其纵骨可在水密肋板处切断。 分段接缝的外板、内底板及骨架，通常以采用平断面形接头为宜。 （4）分段高度的划分 正造的双层底分段，其与舷侧分段的接缝位置，可高出下边仓肋板上端 150～180mm （当位于近首、尾部时），也可低于下边仓肋板上端约150～180mm （当位于船舯部位时），以利舷侧分段的安装。反造的底部分段，则可排列在内 底板以上200～300mm处。 单底分段的高度，一般不宜超过肋板上缘200～300mm。 3.2.3 甲板分段的划分 （1）分段的长度 根据钢板的规格，一般以12～18m为宜，最大不超过24m。 （2）分段的横向划分 分段的端接缝应尽量避免位于舱口角隅或将舱口割开，而以形成“回”字形 分段为宜。 当舱口宽度大于船宽一半，或舱口长度较大且舱口与舱口之间相隔距离很近11 时，按以上方法划分的分段其刚性很差。此时应采取一定的工艺措施，以保证舱 口安装位置的准确性。 分段的接缝应尽量布置在横舱壁附近，以利船台装配。 分段接缝处的板和骨架的参差，可根据工艺上的考虑采用阶梯型或平断面 （3）分段的纵向划分横骨架式的甲板结构，一般不宜作纵向划分，以避免将横梁切断。纵骨架式 的甲板结构，必要时可分为两部分或三部分。当划为三部分时， 其两边的甲板 小分段可带入舷侧分段内，以简化甲板分段的对准工作。 （4）分段高度的划分 一般的甲板分段仅包括甲板骨架——横梁、强横梁和甲板纵桁等。当纵骨架 式的甲板纵桁和甲板纵骨贯穿横舱壁，或甲板分段的长度跨及两道横舱壁时，则 可将横舱壁的上部作为围槛板形式划入甲板分段。甲板间轻围壁的围槛板，也应 划入甲板分段内。舱壁和轻围壁的围槛板的高度，一般约 300mm，也可取为甲 板纵桁或连接肘板的高度。 3.2.4、舱壁分段的划分 在多层甲板的船体中，一般应使舱壁在甲板处切断，而使甲板连续通过。甲 板间的舱壁，原则上应保持一个完整的独立分段，不宜再作分割，以减少船台的 对接工作量。但对薄板纵骨架式船舶，其边缘部分可作为边板分别划入甲板分段 和舷侧分段，以利安装。若舷侧分段带有舱壁边板，则在双层底边角处尚可划出 一小块舱壁板作为嵌补板，留在船台上散装，以简化装配工作，并可作为往来于 两舱的出入口。 对单底船，若舱壁（包括纵、横舱壁）直接坐于底部外板上，且不位于底部 分段间的连接处，则舱壁分段的下部可划入底部分段（可高出肋板约100 mm）。 双层底船直接坐于底部外板上的舱壁（一般在双层底变高度处或消失处），也可 作同样处理。 3.2.
6、上层建筑分段的划分 上层建筑（包括甲板室）分段的高度均按甲板层划分，即为其本身的高度。 由于其结构较弱，刚性不足，当长度较大时，可在横向分为若干段。 12 上层建筑分段通常不作纵向划分。 随着预制预装工艺的发展，当上层建筑单独完成后，可在平台区组成多层上 层建筑的立体总段，以利进行上层建筑的整体预装。为此，上层建筑各层的横向 接缝，最好布置于同一船体横剖面上。 3.3 船体分段的编号 3.3.1 船体分段编号的一般要求 （1）为了提高船舶设计的“三化”（标准化、通用化、系列化）程度，船体 分段的编号方法应趋于统一，并与结构编码系统相一致。 （2）分段的编码力求简单易记，含义明确。 （3）分段的编号应便于号料书写。 3.3.2、船体分段编号方法 （1）总段的编号 以一位数字表示，依次为第1 总段、第2 总段、„„，此编号适用于小船。 （2）分段的编号 分段的编号以三个数字组成。 分段的类型代号如下： 0——总段或半立体分段； 1——底部分段； 2，3——左、右舷侧分段； 4——上甲板分段； 5——主甲板或第二甲板分段； 6——平台甲板（或第三甲板）分段； 9——上层建筑（包括甲板室）分段。3.3.3 该船的分段划分与编号 根据以上划分原则，并结合企业实际情况，该船被划分为123 个分段。 （1）货舱双层底分段（43 311P/S分段（FR35+200～FR45-200） 312P/S 分段（FR45-200～FR55-200） 13 313P/S 分段（FR55-200～FR65-200） 313C 分段（FR55-200～FR65-200） 314P/S 分段（FR65-200～FR78+600） 314C 分段（FR65-200～FR78+600） 315P/S 分段（FR78+600～FR91+200） 315C 分段（FR78+600～FR91+200） 316P/S 分段（FR91+200～FR104-200） 316C 分段（FR91+200～FR104-200） 317P/S 分段（FR104-200～FR117+600） 317C 分段（FR104-200～FR117+600） 411P/S 分段（FR117+600～FR130+200） 411C 分段（FR117+600～FR130+200） 412P/S 分段（FR130+200～FR143-200） 412C 分段（FR130+200～FR143-200） 413P/S 分段（FR143-200～FR156+600） 413C 分段（FR143-200～FR156+600） 414P/S 分段（FR156+600～FR169+200） 414C 分段（FR156+600～FR169+200） 415P/S 分段（FR169+200～FR182-200） 415C 分段（FR169+200～FR182-200） 416P/S 分段（FR182-200～FR194+600） 416C 分段（FR182-200～FR194+600） 417P/S 分段（FR194+600～FR205+600） 418P/S 分段（FR205+600～FR216+600） 419P/S 分段（FR216+600～FR218-200） （2）货舱舷侧分段（32 321P/S分段（FR35+200～FR45-200） 322P/S 分段（FR45-200～FR55-200） 323P/S 分段（FR55-200～FR65-200） 14 324P/S 分段（FR65-200～FR78+600） 325P/S 分段（FR78+600～FR91+200） 326P/S 分段（FR91+200～FR104-200） 327P/S 分段（FR104-200～FR117+600） 421P/S 分段（FR117+600～FR130+200） 422P/S 分段（FR130+200～FR143-200） 423P/S 分段（FR143-200～FR156+600） 424P/S 分段（FR156+600～FR169+200） 425P/S 分段（FR169+200～FR182-200） 426P/S 分段（FR182-200～FR194+600） 427P/S 分段（FR194+600～FR205+600） 428P/S 分段（FR205+600～FR216+600） 429P/S 分段（FR216+600～FR218-200） （3）甲板分段（5 331分段（FR35+200～FR41） 332 分段（FR67～FR80） 333 分段（FR106～FR119） 334 分段（FR145～FR158） 335 分段（FR184～FR196） （3）艏舷墙分段（1 506分段（FR217～艏） （4）艏部立体分段（6 501分段（FR228-200～FR242-200） 502 分段（FR242-200～艏） 503 分段（FR228-200－FR242-200） 504 分段（FR224-200～艏） 505P/S 分段（FR224-200～艏） 机舱和尾部分段分段（16 101P.C/S分段（艉～FR13+200） 15 102 分段（艉～FR13+200） 103P/S 分段（艉～FR13+200） 211 分段（FR13+200～FR35+200） 201P/S 分段（FR13+200～FR35+200） 202P/S 分段（FR13+200～FR35+200） 203P/S 分段（FR13+200～FR35+200） 231 分段（FR13+200～FR35） 232 分段（FR33-100～FR35+200） 233 分段（FR21-100～FR35-100） （6）其他分段（15 901～905舱口围分段 301 桅屋分段 601～608 上建分段 701 烟囱分段 （45000 吨散货船分段划分图见下面的分段划分全图与局部图） 16 45000 吨散货船分段划分图-----全图 17 45000 吨散货船分段划分图-----局部图之一 18 45000 吨散货船分段划分图-----局部图之二 19 总结 生产设计是实现现代造船模式的核心内容。在造船生产之前，通过生产设计， 实现图纸上的模拟造船，减少施工过程中的浪费，提高生产效率。在毕业设计的 过程中，我主要针对45000 自卸散货船的船体部分进行了生产设计。 参考文献
1、孟辉：《现代造船工程》， 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1998
2、黄浩：《船体建造工艺手册》，北京：国防工业出版社，1989
3、徐兆康：《船舶建造工艺学》，北京：人民交通出版社，1989
4、杨永祥：《船体制图》哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1995
5、翁德伟：《造船成组技术》上海： 南通航运职业技术学院出版社，1990
6、高介祜：《造船生产设计》北京： 人民交通出版社，1989
7、45000吨自卸散货船船体详细设计图。
8、黄光茂：《造船生产设计》 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2008
9、蔡厚平：《船舶设计基础》哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006
10、彭辉：《船体CAD/CAM》北京： 人民交通出版社，2007
11、魏莉洁：《船舶建造工艺》哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2010
12、《船舶入级与建造规范》[S]中国船级社2002
13、黄浩：《船体工艺手册》[M]第一版 国防工业出版社 1989
15、曾平：《船舶材料与焊接》，哈尔滨工程大学出版社，2006
