論現(xiàn)代造船模式的船舶設(shè)計(jì)

姜海亮 周騰飛 鄭志強(qiáng)

摘要：船體的建造與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁瑣而細(xì)致的工程，設(shè)計(jì)要依據(jù)客戶的具體需求，對(duì)船體設(shè)計(jì)和建造工作行程進(jìn)行明確的構(gòu)思，為后續(xù)制造工程莫定基礎(chǔ)，有助于處理設(shè)計(jì)階段和建造階段的各種細(xì)節(jié)工作。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代造船模式；船舶設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

引言

船舶生產(chǎn)是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、勞動(dòng)力密集的產(chǎn)業(yè)，隨著造船行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，成本壓力將不斷增大，生產(chǎn)設(shè)計(jì)的發(fā)展在船舶制造業(yè)的發(fā)展中是非常關(guān)鍵的。要想不斷完善船舶生產(chǎn)，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)從先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)著手，提高圖紙質(zhì)量和規(guī)范生產(chǎn)管理，這是降低船舶生產(chǎn)成本的重要途徑。

一、現(xiàn)代造船模式概述

現(xiàn)代造船模式以成組技術(shù)理論和系統(tǒng)優(yōu)化理論為指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)均衡、連續(xù)地總裝造船為目標(biāo)。

系統(tǒng)工程是把系統(tǒng)作為研究對(duì)象，它的目的在于運(yùn)用系統(tǒng)的理論和方法，研究、設(shè)計(jì)新系統(tǒng)或改造現(xiàn)有系統(tǒng)，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化目標(biāo)。系統(tǒng)工程技術(shù)的基本原理是運(yùn)用統(tǒng)籌優(yōu)化理論。統(tǒng)籌優(yōu)化理論就是把要研究的對(duì)象，用概率、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌和模擬等方法，經(jīng)過分析、判斷和推理等程序，建立某種系統(tǒng)模型，進(jìn)而采用最優(yōu)化方法，求得系統(tǒng)的最優(yōu)化結(jié)果。

成組技術(shù)是將具有相似特征、相似信息的多種事物，按照一定的準(zhǔn)則分類成組，使若干種事物能夠采用相同的處理方法，已達(dá)到節(jié)省時(shí)間、人力和費(fèi)用目的的技術(shù)?，F(xiàn)代造船模式以上述兩種理論為指導(dǎo)，在船舶建造過程中，首先按船體首尾、中部和上層建筑等相對(duì)完整的“中間產(chǎn)品”劃分大的區(qū)域。然后，按作業(yè)類型和建造階段劃分各級(jí)“中間產(chǎn)品”——總段、分段、組件、部件、零件等。將具有相同工藝過程的“中間產(chǎn)品”組織定場(chǎng)地、定設(shè)備、定人員、定流量、定流程的專業(yè)化生產(chǎn)。

二、現(xiàn)代造船模式的船舶設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、材料的選擇與利用

第一，焊接材料的選擇。焊接材料中添加了對(duì)人體有一定危害的助焊藥劑，此藥劑在高溫下會(huì)隨著焊接煙塵擴(kuò)散到空氣中，極易危害到工作人員的健康，因此，在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)注意選用低毒低煙的焊接材料，并且要結(jié)合高效的焊接工藝來進(jìn)行。第二，艙室絕緣材料的選擇。傳統(tǒng)造船業(yè)用于船舶艙室內(nèi)裝的礦棉、玻璃棉，由于具有不可降解性，廢棄之后極易對(duì)其周圍的水質(zhì)與土壤造成污染，不符合綠色船舶的設(shè)計(jì)理念，因此，在選擇綠色船舶的艙室絕緣材料時(shí)，應(yīng)將其技術(shù)性能與環(huán)保性能一并考慮在內(nèi)，研制、開發(fā)新型的高效、環(huán)保絕緣材料也是綠色船舶設(shè)計(jì)的重要任務(wù)，如硅質(zhì)納米孔絕熱保溫材料、聚酰亞胺泡沫材料等都是近來新研制的環(huán)保節(jié)能材料，它們將逐漸取代傳統(tǒng)絕緣材料。第三，涂裝材料的選擇。我國傳統(tǒng)的造船業(yè)的涂裝工藝往往分為兩部分來進(jìn)行，首先是進(jìn)行鋼材預(yù)處理，然后再進(jìn)行二次除銹涂裝處理，這種處理方式，不僅過程繁雜，而且造成了資源的浪費(fèi)，因此，在綠色船舶的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少二次涂裝，采用較為先進(jìn)的跟蹤補(bǔ)涂技術(shù)，另外，傳統(tǒng)的涂裝材料由于對(duì)人體、海洋生物及環(huán)境都有較大危害，不符合綠色船舶的環(huán)保要求，因此，應(yīng)選用一些無污染的綠色涂料，如水性涂料、輻射固化涂料等。

2、船舶標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)

首先，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)利于簡(jiǎn)化船體結(jié)構(gòu)。采用功能多樣的零件及簡(jiǎn)便的連接方式以減少船舶裝置零件數(shù)量；設(shè)計(jì)時(shí)注意合理布置零件、支撐及荷載，把握好整體尺寸，保證材料都能得到充分利用；設(shè)計(jì)符合回收要求的結(jié)構(gòu)，保證資源的循環(huán)利用。其次，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)利于提高工作質(zhì)量及效率，此種設(shè)計(jì)避免了對(duì)舾裝件的逐件分裝，不僅減少了噪聲危害及艙室污染，還有效減少了勞動(dòng)力及資金的浪費(fèi)，另外，此種設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備的更新拆裝也有較為積極的作用。

3、分段式的輔助支撐設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)船體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要考慮到后期的建造工作，為后續(xù)的具體施工提供相應(yīng)的輔助性的支持。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)船體時(shí)，要經(jīng)常與船體檢測(cè)人員及施工人員進(jìn)行溝通，全面聽取不同部門的意見。要注重利用輔助性的支撐實(shí)現(xiàn)船舶質(zhì)量的提升，探索怎樣才能科學(xué)、精確、完美的完成船舶的高質(zhì)量分段建造。針對(duì)出口船的設(shè)計(jì)，保證船舶建造質(zhì)量的前提下還要考慮船舶的方便快捷屬性。設(shè)計(jì)人員必須正確的認(rèn)識(shí)到輔助支持所具有的意義和價(jià)值，保證輔助支持的數(shù)量足夠，這樣才能在細(xì)節(jié)上為船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造工作打下良好的基礎(chǔ)。

4、通焊孔設(shè)計(jì)

通焊孔是船舶構(gòu)件上的小孔，是為了讓焊縫順利通過構(gòu)件，通焊孔一般很小但樣式多變。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該以船舶的具體使用途徑為依據(jù)來設(shè)置通焊孔。以往的船體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者經(jīng)常把通焊孔設(shè)計(jì)到肋板之上，但是貨艙的肋板并不是固定的，因此貨艙段的肋板部位常常需要增加補(bǔ)板，當(dāng)補(bǔ)板的數(shù)量新增加時(shí)，會(huì)使船舶制造的工作量增減，施工難度也會(huì)相應(yīng)的提升。因此，在設(shè)置通焊孔的時(shí)候，設(shè)計(jì)者一定要嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，在細(xì)節(jié)方面多進(jìn)行一些考量，盡量避免使用補(bǔ)板，減少不必要的材料消耗，切實(shí)提升船舶組裝的效率。

5、肘板端部處理

對(duì)肘板端部進(jìn)行細(xì)節(jié)處理是船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件當(dāng)中應(yīng)注意的最重要的問題。一般情況下，以往的過渡肘板常常與開倉機(jī)的軸承部位的底座部分強(qiáng)化結(jié)構(gòu)有受力沖突，主甲板焊縫和肘板的端部在船舶運(yùn)行過程當(dāng)中容易產(chǎn)生斷裂。一般，工作人員通過于艙口圍板的側(cè)壁部分完成縱向肘板過渡，用這種形式避免結(jié)構(gòu)間發(fā)生沖突，使船體建造的難度得到進(jìn)一步的降低，還保障了船體的工藝強(qiáng)度。設(shè)計(jì)者處理肘板端部的細(xì)節(jié)問題時(shí)，必須依據(jù)船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，只有這樣才能使肘板端部處理的效果趨于完美。

6、開發(fā)新能源

最近幾年，我國的船舶業(yè)引進(jìn)了一些新型的能源，例如核能、太陽能與風(fēng)能等等，但由于開發(fā)技術(shù)還不夠成熟，導(dǎo)致新能源引用的效果不太明顯。不可忽視的是，在船舶的設(shè)計(jì)發(fā)展當(dāng)中，不少新能源在開發(fā)技術(shù)方面取得了一定的突破，這就為新能源的利用提供了新的途徑。比如，船舶運(yùn)輸當(dāng)中，船機(jī)的熱交換和熱輻射會(huì)消耗掉大量熱能，通過廢熱回收技術(shù)，對(duì)大量的廢熱進(jìn)行回收，利用一定的技術(shù)，把廢熱轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，為船舶的正常運(yùn)行提供機(jī)械能量。再比如，設(shè)計(jì)船舶的過程當(dāng)中，利用廢氣處理的相關(guān)技術(shù)手段——可以在船舶中安裝凈化廢氣的裝置，通過廢氣凈化系統(tǒng)裝置的作用，把對(duì)海洋和大氣環(huán)境具有污染性的氣體處理成干凈的氣體。所以，廢氣處理系統(tǒng)的技術(shù)能夠使船舶實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，降低船舶運(yùn)輸帶來的環(huán)境污染，體現(xiàn)了節(jié)能減排的相關(guān)技術(shù)在船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中所具有的實(shí)用性價(jià)值。由此，為了進(jìn)一步使船舶的設(shè)計(jì)方案得到完善，讓船舶的設(shè)計(jì)可以滿足運(yùn)行實(shí)際的需求，船舶的設(shè)計(jì)人員要將新能源的開發(fā)和引用作為入手點(diǎn)，通過不斷將新能源引入到船舶設(shè)計(jì)當(dāng)中，解決船舶制造和運(yùn)行的能源問題，避免后期船舶運(yùn)輸出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題和運(yùn)行不暢的情況。除此以外，對(duì)新能源的處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要綜合考量船舶當(dāng)中各個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的配合程度。

結(jié)語

隨著船舶向大型化、批量化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，我國的船舶工業(yè)有著廣闊的發(fā)展空間，應(yīng)用新的建造法將有效地增加造船產(chǎn)量、提高生產(chǎn)效率。相關(guān)專家應(yīng)多加借鑒國外相關(guān)的文獻(xiàn)，在各個(gè)方面彌補(bǔ)我國船舶設(shè)計(jì)與國際的差距，從而提高我國船舶行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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（作者單位：1.大連勁帆船舶咨詢有限公司；

2. 大連船舶重工集團(tuán)舵軸有限公司；

3.艾爾多汽車動(dòng)力總成（大連）有限責(zé)任公司）