摘 要

此次毕业设计的内容是对16000吨散货船的主船体进行生产方案设计，论文的重点部分着重于货舱部位的生产设计。船舶的生产设计主要是为船厂的船舶建造服务的，所以生产设计之前要充分了解承造厂的情况，包括船厂的生产能力和起吊能力等。在设计的过程中要结合所调查到的实际情况进行设计，除了保证在规定期限内完成建造任务外，还应该考虑到施工条件对建造过程的影响。

本次16000吨散货船船体生产设计的内容包括各肋位重量的计算、分段划分方案设计、501甲板分段的建造方案设计，以及船台上拼装工作中的各类注意事项。

关键词：船体生产设计；承造厂；分段划分；建造方案

Abstract

The content of this graduation project is to design the production plan for the main hull of a 16,000-ton bulk carrier. The focus of the paper focuses on the production design of the cargo compartment. The production design of the ship is mainly for the shipbuilding of the shipyard. Therefore, it is necessary to fully understand the condition of the contractor before the production design, including the shipyard's production capacity and lifting capacity. In the design process, the design should be combined with the actual situation investigated. In addition to ensuring that the construction tasks are completed within the prescribed time limit, the influence of construction conditions on the construction process should also be considered.

The design of the hull production design of the 16,000-ton bulk carrier includes the calculation of the weight of each rib, the design of the segmentation scheme, the design of the 501 deck section, and various precautions in the assembly work on the slipway.

Key Words： hull production design；the shipbuilding of the shipyard；capacities of the construction；division method.

目录

第一章 绪论 1

1.1 船舶生产设计的内容、目的及意义 1

第二章 生产设计产品及承造厂生产条件 3

2.1生产设计对象的基本情况 3

2.2承造厂基本情况及生产能力 3

第三章 生产设计指导思想 3

第四章 船舶建造方案 5

4.1船舶建造方案 5

4.2选择船体建造方案时应考虑的因素 5

4.3船体建造方案的综合评价 6

4.4本船船体建造方案的选择 6

第五章 船体分段划分方案 8

5.1船体分段划分的总体思想 8

5.1.1分段重量与尺寸 8

5.1.2生产符合均匀性 8

5.1.3船体结构强度合理性 9

5.1.4施工工艺合理性 9

5.2本船船体分段划分方案说明 10

5.2.1艏、艉总段 10

5.2.2货舱分段 11

5.2.3甲板分段 12

5.2.4机舱分段 13

第六章 典型分段建造方法 15

6.1分段建造方法分类及其选择原则 15

6.2第四货舱501甲板分段建造 16

6.2.1 501甲板分段的结构特征 16

6.2.2分段建造方案的选择 17

6.2.3底边舱233分段建造方法 18

第七章船台焊接工艺 21

7.1上船台前的准备工作 21

7.2分段临时加强 21

7.3船台吊装定位线 22

7.4定位方法及接头形式 22

7.5船台吊装方法 23

7.6余量布置及划线方法 24

7.7密性试验 25

7.8下水前准备工作 27

第一章 绪论

1.1 船舶生产设计的内容、目的及意义

1、设计的主要内容：

本次毕业设计的船舶为一艘16000吨散货船，该船是一艘单壳型的散货船，本次设计中将该船分解成为四个部分进行设计，分别为船首部分、货舱部分、机舱部分以及船尾部分，此16000吨散货船主要运输的货物有矿砂、煤、散粮等散装货物。

本次设计船的主要参数有：

船长——153.00 m；垂线间长——145.00 m

型宽——22.40 m；型深——11.20 m

设计吃水——7.50 m；结构吃水——8.11 m

2、此次设计的主要内容有：

1）总体部分。如主船体的分段划分、定位线设计、外板展开的排版设计等；

2）独立部分。如货仓部为的重量计算、货仓部位甲板的分段工作图等等。

3、此次设计的注意事项：

1）建造厂为国内某船厂。一年的产品产出要求为4艘。

2）板材（单位：mm）：2000×10000 ，1800×6000 ，8～22mm,1600×6000 ，1800×8000 ，1600×8000 ，1800×8000 。

4、本次毕业设计的设计意义为：

本次设计的设计目的是为了让我们切实地对造船工艺的设计过程进行体验和理解，在巩固之前学习过的工艺学相关知识之外，再有新的认识和体会。

要充分意识到实际建造与设计是紧密相连的。在建造之前，应该将设计任务与建造场地的实际建造能力、起吊能力向结合，充分考虑工人的施工条件之后，对船舶在船台上的建造进行有序、合力的设计。

5、本次毕业设计的主要目地：

（1）学习巩固工艺学相关知识，设计合理建造方案；

（2）把建造场地的实际情况与设计内容相结合，设计合理计划；

（3）把对船舶建造的各类细节要求体现在图纸中，指导现场生产；

（4）在建造的过程中不断发掘新的想法、新的设计，并体现在设计中；

（5）利用好的设计提高船舶的整体性能；

（6）指导相应施工场地的不断进步、建造水平不断提高。

1.2 国内外生产设计的现状及发展方向

我国于上个世纪七十年代引进了“船舶生产设计”概念，并将船舶设计划分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段来划分，这是一个里程碑式的进步，也为我国现有的世界造船地位奠定了基础。

虽然我国的造船技术在性质上投了质的飞跃，但是现如今，在许多方面，我们的生产方式，技术水平任然不及国外的先进水平。例如，美国的船舶建造主要是服务于军队建设的，这样使得许多先进的技术都能非常通畅快速的运用到船舶的生产设计以及建造中去。日本对于生产建造的理解相较于其他国家有所不同，为了提高生产效率，日本崇尚一种精益求精的生产方式，他们在生产中采用区域分解的方式，使得产品在各区域连续生产，再进行系统组合，提高劳动生产率。德国最近正进行着一种无人式的船坞设计，在船舶建造的过程中，多数装配建造都采用无人的方式，让各类集成系统在计算机的调配下合力运行，提好了生产效率的同时，对造船精度又有了十足的把控。

所以，中国在造船生产和设计的道路上，还有十分长远的路要走。

1.3 本次生产设计主要内容

本次生产设计的主要内容包括：

1. 查阅相关船舶生产设计的资料；
2. 外文翻译；
3. 主船体分段重量计算；
4. 外板展开绘制；
5. 分段划分方案的制定；
6. 主船体建造方案设计；
7. 分段在船台上的吊装顺序的设计；
8. 分段安装定位设计；
9. 主船体分段安装工时计算，安装进度日程设计
10. 第四货舱靠近机舱部分的501甲板分段的分段工作图等。

第二章 生产设计产品及承造厂生产条件

2.1生产设计对象的基本情况

本次毕业设计的船舶为一艘16000吨散货船，该船是一艘单壳型的散货船，本次设计中将该船分解成为四个部分进行设计，分别为船首部分、货舱部分、机舱部分以及船尾部分，此16000吨散货船主要运输的货物有矿砂、煤、散粮等散装货物。

本次设计船的主要参数有：

船长——153.00 m；垂线间长——145.00 m

型宽——22.40 m；型深——11.20 m

设计吃水——7.50 m；结构吃水——8.11 m

2、此次设计的主要内容有：

1）总体部分。如主船体的分段划分、定位线设计、外板展开的排版设计等；

2）独立部分。如货仓部为的重量计算、货仓部位甲板的分段工作图等等。

2.2承造厂基本情况及生产能力

此次建造厂为国内某船厂，新车间使该船厂的建造能力得到了很大的改善，也为分段建造提供了更为宽阔的建造空间。该车间的总长为401m，宽为231m，总面积为92631m²，满足该16000吨散货船的生产要求。

该厂家有20t行吊2台、双5t的电磁吊2台、10t行吊1台、30t平板车1台，在生产设计的过程中，分段的尺寸和重量应该满足上面的船厂起吊能力。

在生产的过程中要合理运用厂内的资源，在起吊时可多台吊车联合作业，以扩大承载能力。

第三章 生产设计指导思想

在船舶建造的过程中，我们通常会把建造的过程分为产品设计、生产设计和生产计划三块。这三者分别解决了造什么船、怎么造和怎么组织来造船的问题，而这些问题正是一艘船从设计到完工所要解决的问题，这三个问题相互影响相互关联，为船舶的生产建造提供了可以参考的依据，也为船舶的各类建造提供了指导思想。

相较于其他两类，生产设计则实质上是为指导船舶在船长中的建造过程而生的，生产设计要结合船厂的实际情况，比如其起吊能力，运输能力等等，为整个造船的过程提过一个合理有效的建造方案，在这个过程中，把船厂的各方面能力考虑进去，并最终反映到设计图纸以及设计要领、方案中去，就能够为船厂的实际生产提供指导，并为船厂指导调配人力物力财力以高效低耗地完成船舶的建造。

生产设计的要领有以下几点：

(1)注意生产中每个部位的建造要求，将要求融入设计，用设计指导思想。

(2)设计、工艺、管理在建造中相互结合，以提供生产中所需的依据；

(3)把“壳-舾-涂一体化”融合到实际的建造过程中，在设计中也要注意将其融会贯通；

(4)要做到生产中每一步都有据可依，就应该把“先行设计”的思想融汇到工作中去，先行对所要生产的位置进行详细地思考和设计，为施工提供依据；

第四章 船舶建造方案

4.1船舶建造方案

船舶的建造方案，就是设计人员在了解和考察了生产厂家的实际建造情况和建造能力之后，依据其调研结果，对所要设计的船舶进行生产方法及相应方案的设计，而这些方案中有针对不同指标所设计的方案，如针对经济指标、技术指标之类的，在这些符合生产设计的方案中，总结经验，选出最佳的建造方案，这就是建造方案的确定过程。

4.2选择船体建造方案时应考虑的因素

选择合理的建造方案主要考虑以下基本原则：

(1) 在调研了船厂的具体情况后，要从实际情况出发进行设计；

(2) 要注意在整个要求的周期内所要建造的产品数量，进行设计；

(3)注意施工环境的安全性，改善工人的工作条件；

(4)注意焊接中的变形情况，降低事故率。

具体的考虑因素如下：

1. 船舶产品主尺度和船型的特点
2. 船厂的起重能力
3. 船厂的生产场地
4. 船厂劳动力负荷

不同类型的船有着不同类型的建造方法，在多年的造船经验中，根据船体型线、重量、尺度等因素的不同，所选择的建造方法也不同。吨位较大的船，如果建造车间、或者船台的起吊能力不满足，在分段的时候就要考虑到重量，将分段进行细化；体形较为宽边的船舶，在分段运输的过程中会受到场地的限制，所以需要在宽度方向进行细分。为了减少船台上的工作量，在分段建造车间里，我们应该尽可能的完成分段的细节建造。除了考虑以上几点外，船舶在船厂的建造过程中还应该注意劳动力的均衡性和工种的协调性，组织船台和车间的劳工力，协调各部位的工作时间，这样才能使生产连贯有序地进行。

总之，船舶的建造就是在各类综合复杂的因素中进行协调，最终结合船厂因素抉择处最佳方案的过程，给后面的船体建造、船台施工提供依据。

4.3船体建造方案的综合评价

船舶建造方案的选择，应该从以下三个方面进行综合的评定：

(1)可行性

可行性最主要的要求就是要保证整个规定的周期内，制定的生产计划能够满足所要建造的产品数量，并在完成建造任务的同时能够满足船体的相应指标。其次就是要保证建造中的经济型和适用性。

(2)合理性

合理性就是要求设计的方案应该与船厂相应的制造能力和起吊能力向适应，在为后续实际建造提供依据的同时，让建造的过程合理有序地进行。

(3)先进性

要尽可能地进行自动化生产，降低工人的作业强度，改善施工条件，并保证施工的连续性可靠性，机械化施工也有利于保证施工的精度和质量。

在建造方案确定的过程中，前两者作为其选择的基础，后者则是对方案进行优化的重要方法。

4.4本船船体建造方案的选择

建造的方法有很多种，现在常见的建造方式有总段建造法、塔式建造法和岛式建造法。

1. 总段建造法

总段建造法的基本内容是将各划分的分段在船台之外便安装成总段，再在船台上进行总段的拼接，这种方法可以减少船台的装配时间，但是由于重量的限制，一般载重量较大的船舶总段都无法被单独起吊。

本船机舱区，从＃11至＃36，经过空船理论重量计算，总重明显超过了船台的起重能力300t，故机舱区域不能采用总段方式进行船台总装。

(2)塔式建造法

塔式建造法就是在确定基础分段后，像搭积木一样完成船体的在船台上的拼接。一般地，塔式建造法基本适用于任何船型，尤其是载重吨位较大时，船台无法满足总段起吊时，塔式法的优点就显现出来了。

本次设计的16000dwt散货船，其所有分段的重量都小于300t，满足船台起吊能力，而且从公示表中可以看出，此方案下的船台周期约为10周，满足生产时间内对产品建造数量的要求。

(3)岛式建造法

岛式建造法其实就是以多个分段为基准分段，在此基础上分别采用塔式建造法进行船舶建造。它能明显降低塔式法的船台建造周期，但对船厂的组织协调能力要求强，且多在塔式法无法完成时才使用。所以此次造船方案无需选择岛式建造法。

所以，本次16000吨散货船的建造方法采用塔式建造法。

第五章 船体分段划分方案

5.1船体分段划分的总体思想

船舶建造中采用分段的方法已经得到世界各船厂的广泛采用。分段造船使得船舶在建造的过程中有了分工合作的可能，各部门相互独立生产，又相互联系、相互配合，提高了造船效率，合理配置了船厂的各类资源，也让船舶的批量生产成为可能。

正是由于分段造船的出现，船舶在设计的时候就有了分段划分的工作，分段划分则是要根据船厂的实际情况进行合理设计，以作为后期施工的依据

5.1.1分段重量与尺寸

分段的重量和尺寸设计直接影响船体建造方案的选择。我们无论在船体建造方案选择、或是分段的划分中，分段的重量和尺寸都是非常主要的影响因素。

分段划分时，分段的重量应该匹配于船厂的起吊能力，无论是在分段车间还是在船台的安装中，。除此之外分段在车间内的翻身、运输小车的承载能力，都应该考虑到分段重量的划分当中。

尺寸则应能够满足起吊和运输中的各项要求。大的尺寸可以减少船台的安装工时，但是过大的尺寸不利于分段在船长内的运输，而且在起吊的时候，结构刚度也可能因为尺寸的问题而无法满足。所以在满足所需的要求的情况下，分段的尺寸要与船厂的实际情况相适应。

5.1.2生产符合均匀性

生产的均衡性指的是船舶在建造过程中，对各类资源的合理均衡地运用，并且符合生产进度的要求。

组织均衡生产的原则：

（1）分段划分的过程中，各地区的施工场所的占用程度应该均衡分配。例如，如果船台较为宽敞，可以选择划分较多的分段进行组装，或者采用岛式建造法进行建造；如果车间内部较为空旷，则在满足起吊和运输能力的情况下，我们应该将分段做得大一些，较少船台的装配时间。

（2）生产要符合生产节拍，有序进行。

（3）分段划分时，由于基准分段两侧的分段应该在与基准分段同一纵向位置的分段有接触的分段后面安装。所以为了提高效率，分段划分要尽可能减少划分时一个分段与过多分段相接触。

5.1.3船体结构强度合理性

船体强度是指船舶的结构在给定的各种条件中抵抗各种外力，但不造成严重变形或破坏的能力。分段划分时要考虑船体结构强度合理性，就是要避开一些可能发生应力集中，或者由于强度不够而无法正常航行的情况。本次16000吨散货船毕业设计比较典型的结构合理性的例子，如货舱部分的甲板分段，纵向的接缝离开了舱口角隅处800mm，这样能有效避免应力集中和结构失稳的情况出现；再比如本船的横向大接缝基本设置在原理相应肋位150mm左右的距离等等。

5.1.4施工工艺合理性

分段划分时此次16000吨散货船生产设计的一个极为重要的环节。前面已经说到分段划分要结合船长的情况进行，分段划分又是后期分段制造、板材的布置、以及分段定位等工作的基础，所以分段的划分在此处又应该与后期的工作相联系，共同进行。

要使分段划分合理，就要有以下几点注意事项：

1. 尽量在分段制造中使用自动化工具进行。

在分段制造的过程中，在要求允许的情况下，将曲面和平面的分段或者板材分开制造，这样可以扩大自动焊的适用范围，保证施工的精度。

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