摘 要

本文概述了150米沿海散货船船体的生产设计(艉部分段区域1)。工作重点是学习如何合理的组织造船,在生产设计中学习造船的完整过程。根据船舶生产设计的指导思想和产品特点,结合武昌船厂的生产情况,提出了150米沿海散货船船体建造方案。本文具体介绍了150m沿海散货船船体分段划分的想法和实际分段情况，同时介绍了典型建造方案和船体焊接技术的相关内容。

关键词:散货船 生产设计 分段划分方案

Abstract

This paper outlines the production design of the 150 m coastal bulk carrier (Stern subsection 1). The main task is to learn how to organize shipbuilding reasonably and to learn the whole process of shipbuilding in production design. According to the guiding ideology and product characteristics of ship production design, combined with the production situation of Wuchang shipyard, the hull construction plan of 150 m coastal bulk carrier is put forward. In this paper, the idea of subsection division of 150m coastal bulk carrier and the actual segmentation are introduced, and the related contents of the typical construction scheme and ship welding technology are also introduced.

Key words: bulk carrier production design Segmented Division

目 录

第一章 绪论 1

1.1船舶生产设计的简介 1

1.2国内外生产设计的现状及发展方向 1

1.3本次生产设计的主要内容 2

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

1.2.1公司简介 3

第三章 生产设计指导思想 5

第四章 船舶建造方案 6

4.1 船舶建造方案 6

4.2 选择船体建造方案时应考虑的因素 6

4.2.1船舶产品特点的影响 6

4.2.2船厂生产条件的影响 6

4.3 本船船体建造方案的选择 7

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 8

5.1.4 施工工艺合理性 8

5.2 本船船体分段划分方案说明 9

第六章 典型分段建造方法 11

6.1 分段建造方法分类及适用原则 11

6.2 艉部107立体分段建造 11

第七章 船台焊接工艺 13

7.1 上船台前的准备工作 13

7.2 分段临时加强 13

7.3 船台吊装定位线 13

图7.1 横剖面定位线图 14

7.4 定位方法及接头形式 14

7.5 船台吊装方法 14

7.6 余量布置及划线方法 15

第八章 生产设计总结 16

附录清单 18

附录A #21~#33肋位重量估算表 18

附录B 船台吊装工时计算表 18

附录C 图纸清单 18

附录D 外板展开图 18

附录E 船体分段划分图及余量布置图 18

附录F 船台吊装定位线图 18

附录G 船台吊装顺序图 18

附录H 船台生产进度表 18

附录I 典型分段工作图 18

结束语（致谢） 19

第一章 绪论

1.1船舶生产设计的简介

船舶生产设计简而言之就是一种解决如何造船问题的方法。在古代，船舶的建造相对现代简单很多，只要造出来的船不沉就行，于是就有各种各样的不同造船方法。然而进入新时代后，人们发现现代船舶技术复杂，精度要求高，涉及各个领域的问题，并且建造周期十分长，使得如何造船变成了一个相当复杂的问题。于是人们就想用一种统一的方法使整个造船过程变得井然有序，从而提高造船的效率。随着人们进入区域造船时代，如何造船的问题已经延伸到“怎样造船”，“怎样合理的造船”，“怎样合理的组织造船”。因此也促使生产设计的概念的出现。

1978年我国第一次从日本船舶引进生产设计的概念。1983年原中国船舶工业总公司决定将船舶设计划分为初步设计，详细设计和生产设计^[1]。自此船舶生产设计很快就在国内的各大船厂传播开去，如今深化造船生产设计已成为造船企业管理的主要手段

生产设计是对准备建造船舶的工艺和流程进行设计，并以提高综合效益为目的的设计方案。生产设计中类似建造方案的决定可以平行于详细设计和初步设计进行，但例如工作管理图表这类的工作就得基于详细设计的基础上进行。初步设计、详细设计和生产设计三者相互关联，只有三者完美配合才能更高效，更合理的建造船舶。

本文中是基于以得到详细设计和初步设计的数据，直接进行生产设计。一方面让我们了解生产设计的具体流程，另一方面也让我们自己动手，自己设计一些独特的方案，为未来的职业生活打下基础。

1.2国内外生产设计的现状及发展方向

国内的生产设计起步比较迟,因此,与国外造船强国之间存在着很大的差距。1978年从日本引进了“船舶生产设计”的概念。1983年，中国船舶工业总公司根据初步设计、详细设计和生产设计,将船舶设计分为三个阶段。以中国一些最著名的造船厂为例，国内武船军品用的是cass 5,民品用的是tribon,其它大厂用tribon的比较多^[2]。然而现在国际上tribon的使用比则相对比较少,沪东用的是自己开发的东欣,江科大则用的是现代造船。

相较之下国外的生产设计方面起步比我们早得多,整个生产设计链都比我们更加成熟,而每一个造船强国的生产设计又都有不同的特点。日本是通过深化生产设计,通过将现代造船方法,壳、舾、涂一体化的建造技术有机结合进造船生产过程中,将生产、管理、设计部门有机结合,按区域、类型、阶段进行作业分解,通过这些合理的安排来提高整个生产设计过程的效率^[3]。在韩国,开发了强大的CIMS集成系统,通过集成化集成设计,深化和加强了造船生产的设计和生产管理,从而提高造船效率^[4]。在传统造船强国的今天,美国更加注重军工产品的生产设计,注重生产设计的数字化。通过NSRP ASE程序,舰船的设计和建造已经实现了全数字化,进入了虚拟造船时代。

这些造船强国基本已舍弃了tribon,而是采用了pdms,因为tribon属于aveva不再发展的项目,已经是被淘汰的生产设计软件。像美国这样进入全面数字化生产设计的强国均采用3d软件设计,这在国内仍然是极为稀少,所以经过网上的查证和对比,方才知道国内与国外在生产设计上的巨大差距。

1.3本次生产设计的主要内容

产品设计的主要内容包括:数据查询、外文翻译、主船体分段重量计算、主船体分段划分方案设计、主船体外板展开图设计、分段安装定位设计、主船体建造方案设计、安装进度计划设计^[5]。

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

该产品被设计为一艘150米的沿海散货船。它是一种钢制单螺旋桨、柴油机驱动、单层单体沿海散货船。该船有一个球形艏,倾斜首柱,方尾和半平衡悬挂舵。这艘船设置首楼和尾楼。机舱、生活区和驾驶室都布置在后部。该船主要运载矿石、钢材、粮食和煤炭等货物。船上装有7个水密横向舱壁,分为4个货舱、头尾舱和机舱。货舱区域是单壳双层底结构和底部隔间,其中3号燃料箱装有双底油箱。机舱面积为双底,内层水平向两侧延伸,轻柴油舱、主机油循环槽、燃油溢油舱、燃油渣油舱、气罐、罐底油箱、污油箱和污水井。船舶的结构形式为混合架、货舱双舷侧、顶边舱和底边舱,以及货舱的双层底。其他区域是交叉骨架结构。在机舱的口中,有一个逃生通道,直通上层甲板。舱室平台有各种日常油箱等。首尖舱也用作压载舱。尾尖舱是压载舱。主要参数如下:

总长————149.98米 设计吃水————8.60米

垂线间长——140.20米 设计水线长———145.30米

型深————11.66米 型宽——————21.60米

该产品由中国造船工业公司武昌造船厂制造,船建在工厂6号,年产量3艘。

2.2承造厂基本情况及生产能力

1.2.1公司简介

武昌造船重工有限公司成立于1934,是中国造船工业总公司武昌造船重工有限公司的一部分,以客户为中心,走有限多元化发展之路，在中国制造业企业中排名前500位。

武昌造船重工有限公司拥有8个子公司,占地面积600万平方米。建立了具有全三维设计和虚拟仿真能力的国家级企业技术中心。经济总量连续20年增长20%以上。2011年进入二十亿元产值和发展额行列。

武昌造船重工有限公司在许多领域得到了发展。先后参加了扬子江三大工程、南水北调、航空航天等国家重点项目。桥梁施工遍布中国及全国各地的主要水利系统,在起重机械、压力容器、舞台设备、救援设备、能源设备等方面取得了许多成果。例如北京奥运会的开幕式和闭幕式中的画轴、九环地球和记忆塔等,已经引起了全世界的关注。

武昌造船重工有限公司具有海洋工程设备设计和建造的能力,与国际一流的海洋工程公司合资,开发大型船舶工程设备,如FPSO、海洋平台等。与此同时，武船还进军全面建设海洋工程装备市场。

武昌造船重工有限公司秉承“为国防创造优质装备,为社会创造物质财富”的宗旨,始终遵循“一个字,一个企业负责,一举一动”的宗旨。以优良的产品和服务,与各界携手合作,共同谱写新的精彩篇章^[16]!

武船以安全文化、质量文化和成本文化建设为载体,着力打造以人为本、关怀企业的文化。

2013,在中国制造业协会、中央国情调查委员会和中国重点网络共同主办的“500强中国制造企业”分类发布活动中,武船以先进的技术和完善的管理体系。,再次荣获“中国制造企业500”奖。这一奖项是对武船更全面、更高层次的表扬。
1.2.2生产背景

1)建造艘数:年产量3艘

2)建造船台:本船可选择在以下船台进行建造:

(1)开放式甲板9号:船舶规模172m×22m,承载能力10000吨;高架吊架60吨,2架，10吨高架起重机1架;液压吨位100吨和150吨。

(2)开放式7号甲板:规模172m×22米,载重10000吨;高架起重机60吨,吊车10吨2架;液压船平台100吨和150吨小型车。

(3)开放式甲板6号:船舶规模172m×22m,承载能力50000吨;高架吊架15吨,龙门起重机1300吨;100吨和150吨液压船。3)分段施工区:船舶的分段可在以下施工区建造:

(1)在船体车间施工中,施工面积为125m×27m×145m×2跨;East和欧美地区。

两个跨度30t/10t和50/10t每列2个,每个交叉门高10.6m,宽22m。

(2)开敞式施工区有16台10t龙门起重机和2台120吨龙门起重机。4)发射方式:梳式滑道横向牵引式下水。

5)下水期:每年5~10月。

6)建造材质:船体结构用钢板和型材为 B 级钢;主机座面板为 E 级钢,腹板
为 D 级钢;其余均为 A 级钢。

7)建造材料规格:

Deltagt;8~22mm;1800×6000毫米;1600×x6000毫米;1800××800 0mm。剩下的没有特别的限制。

第三章 生产设计指导思想

船舶生产设计是一项复杂、范围广泛的综合性生产活动,必须做好充分的技术准备和规划工作。只有这样,才能达到高质量、高效率的造船产品的目标。

造船技术准备工作通常是由产品设计、生产设计和生产计划组成的^[6]。是如何解决产品设计中船舶建造的问题，如何解决生产设计中的造船问题,如何根据生产计划组织造船，这三者是相互联系的,因此我国规定船舶设计应包括初步设计、详细设计和生产设计三个部分,并根据生产设计和生产计划提供所需的信息^[7]。生产设计是对船舶建造中的各种工程技术问题进行分析和研究,对制造方法和相关技术措施作出决策,并根据图纸、表格和编制施工计划,指导施工现场施工。造船生产实践表明,以船舶建造为基础的生产设计被加入到船舶设计中。因为它的科学指导施工,可以使生产过程合理化,并提高效率。产品设计是现代制造的实现，船舶模型的核心工作。船舶生产设计具有以下几个主要特点:

（1）生产设计将设计、工艺和管理有机地融合成为一体。

（2）作为船舶生产设计的一部分,船舶布局是船舶生产设计的一部分。二者的工作管理和施工信息由船体结构的统一完整的施工信息和船体放样的辅助作用组成,保证了施工信息的准确性^[17]。

（3）生产设计有机地结合了船、机、电的工作,使它们之间的建设项目能够很好地协调,打破了以往由专业系统划分的线性生产模式,形成了生产中的生产方式。

（4）生产设计图纸与施工项目一致,仅代表施工工序或岗位的施工和管理的有关内容,并根据工序、工作站形成施工特点，根据图纸进行严格的施工。

（5）生产设计图纸仅表明工序或工作位置的必要内容。图纸的结构和部分用代码标注,所有图纸根据工作面绘制,绘图面清晰,读数方便,便于施工人员使用。

（6）生产设计图纸团队对现场分工更加明确,要求按照图纸严格施工,实行设计中优化的统一施工方法。客运服务只是基于施工技术的差异和工地建设者的个人经验造成的质量控制的不一致性,从而实现统一的施工技术,便于整个生产的控制。

总而言之生产设计必需和之前的详细设计和初步设计相结合，从我们的角度即是要结合图纸进行合理的设计，不能凭空想象，理所当然。因此在毕设过程中读图变得十分重要。仔细读图再结合良好的生产设计思路，即是生产设计所要求的全部。

第四章 船舶建造方案

4.1 船舶建造方案

什么是船舶建造方案，顾名思义就是为如何建造船舶提供一个合理的方案。船舶建造方案是整个生产设计核心，设计一个良好的船舶建造方案可以节约劳动力和大量资金，优化整个造船过程，对船厂的生产发展也有巨大贡献。

船舶建造方案一般分为总段建造法，塔式建造法和岛式建造法，每种方法都有不同的优点和特点，对船厂的承建能力和场地大小都有不同要求，同时船舶产品本身的船型特点和主要尺寸也有较大影响。最后到底选择哪一个方案还要根据具体情况选择。

4.2 选择船体建造方案时应考虑的因素

4.2.1船舶产品特点的影响

船型特点和船舶的主要尺寸是影响船舶建造计划的主要因素。当承造船舶的平行中体较长时，说明此船的平面分段会比一般船舶更多，按正常处理会占用过大的场地，影响施工，因此就应该选择优化平面分段建造的方案；当承造船舶的平行中体较小时，平面分段的数量就会较少，场地问题便不再是主要问题，可以考虑一些优化曲面分段和立体分段的方案。

在船厂的承造能力有限的情况下,船舶的主要尺寸和特性是将会是影响船舶建造方案决定的最关键因素。总体介绍中提到了3种建造方案，总段建造法，塔式建造法和岛式建造法，他们分别适用于小型，中型和大型船舶的建造（一般情况下）。当遇到尾机型船舶时串联建造法成为最优选，因为本文船舶并不是尾机型，这使串联型建造法没有竞争力，所以在后文中并没有提及。当然并不是中型船舶就必然适用塔式，大型就用岛式，具体情况还得具体比对后才能决定具体方案。

4.2.2船厂生产条件的影响

船厂的承造能力也是影响船体建造方案的主要因素。船厂的吊机的起重能力直接关乎能吊起的最大分段的重量，也就是说如果船厂的设施十分老旧，起吊能力很差，即使是小型船舶也不能运用总段建造法，也就是之前说的具体情况具体分析。但是当船厂的吊机和小车的技术相当先进，承载能力相当大时，只要合理分段，大中型船舶也能运用总段建造法，这样可以使原本相对复杂的分段简化，节省了成本和人力。因此可见船厂的生产条件相当重要，为船厂去承包订单提供了更多筹码，也能获得更多盈利。

船厂的类型也影响船坞船体建造方法的选择。例如一般船厂都会优先使用平面船台建造，因为平面船台可以使用总段建造法，简化工序。平面船台建造还可以运用特殊的舾装分段进一步简化生产过程。但是当场地过小时，不仅特殊的舾装分段不同投入使用，连总段建造法也不能使用，这时船厂就会采用倾斜船台来建造，增大场地。所以船厂的类型也对具体建造方案的选择有所影响。

4.3 本船船体建造方案的选择

下面就几种常见的船舶总装方案来做一下比较： 

（1）总段建造法 

顾名思义，就是以整段的方式进行焊接组装。首先将船体中段的总段吊装到船台，然后按顺序依次吊装各个总段。这种建造方案明显减少了划分的分段，从而减少因为焊缝和焊接过多导致的船体焊接变形，减少了工作量，提高了船体的强度。缺点也十分明显，因为吊装的是总段，这对吊机承载能力的考验巨大，一般只适用于小型船舶的建造，强行运用于中大型船舶会导致分段过密，反而加大了工作量，也使整个船体的结构强度很低。   

（2）塔式建造法 

塔式建造法是最常用的建造方法。按照塔式的建造方法，应该先选择靠近中段的底部分段为基准分段，首先吊装到船台上，然后依次向两侧吊装，按照底部-中部-顶部的顺序，像造塔一样叠上去，这也是为什么这种方法被称为塔式建造法的原因。塔式建造法最明显的优点就是因为分段小，所以完全不用担心吊机承载能力的问题，而且因为分段非常清晰，反而缩短了工时。缺点是焊接和焊缝过多，可能会造成船体变形。我初步估计本船应采用塔式建造法。船台循环约13周,也可满足每年3艘的生产要求。因此,塔式建造法是可行的。

（3）岛式建造法 

岛式建造法可以说是升级版的塔式建造法。它是将2~3个小分段分成一个中型分段，即称为“岛”，然后这些小分段按照塔式建造法分别叠起来，然后再连接各个岛。这种方法可以说是对船厂的管理和协调能力要求比较高，优点在于比起塔式建造法能在更短的时间完成工作，并且有效的解决的焊缝过多的问题。但由于对船厂的要求较高，在建造一些常规船型时，大部分船厂不愿意采用这种方式，我也不确定武昌船厂是否有能力使用这种建造方法，所以就退而求其次，选择塔式建造法。

第五章 船体分段划分方案

5.1 船体分段划分的总体思想

5.1.1 分段重量与尺寸

分段的重量与尺寸越大，对吊运能力的考验就越大，但相对而言，分段数量就越少，对船厂场地要求就少；分段重量与尺寸越小，吊运能力不再是问题，但是分段过多所导致的焊缝过多又会降低船体强度，焊接过多会导致船体变形^[8]。

船舶分段时,每一个分段都不能超过最大吊运能力，这是基本原则。但是只按照这一条原则划分分段是不合理的。分段的重量和尺寸十分重要，但是划分时还要注意船体的结构，例如船底，舷侧，甲板应该单独分开，而不能擅自打断它们，否则会导致结构失稳。因此在重量允许的情况下尽量分大分段从而减少分段数量，但又不破坏原有结构的分段方法才是可行的方法。

5.1.2 生产符合均匀性

每一个分段最好都划得重量尺寸相近，如果差距过大，会加大工作量。例如将某一个甲板分段划得过大，会导致延误下一个分段的吊装，这样的不合理安排会直接导致进度被拖慢，增加不必要的工时。

5.1.3 船体结构强度合理性

船体结构强度合理就是不要划分在一些应力集中的位置，例如舱口角隅，如果将大接头布置与这些地方会导致结构不稳定，而产生船体断裂。因此在布置大接头时要尽量保持一些部位的完整性。

5.1.4 施工工艺合理性

分段施工应为船舶建造创造良好的施工条件。主要包括以下几点要求: