船舶建造方案

0引言船舶的建造方案是工程管理系统中建造程序计划的核心，而建造程序计划是整个工程管理的主线。可见，编制好建造方案是一项重要的生产技术准备工作。它是在合同签订前后的初步设计和详细设计阶段中进行的。它的编制是以船体为基础、舾装为中心、现代化造船技术为主导，通过工艺、计划、成本、质量、施工等综合平衡的一揽子统筹整体方案，是一部取得最佳综合效益的总纲和工作宪法[3]。可见制定优秀良好的建造方案可以在一定程度上节约劳动力的成本和资金的成本，对船厂的生产、发展有着重大的意义。船舶建造方案的主要内容包括船体建造阶段的具体划分，分（总）段的制造方法，部件和组件的制作方式，船舶在船台上的建造方法和船舶舾装的阶段（分段舾装、单元舾装、船台舾装和码头舾装）和内容的划分，以及应采取的各项技术组织措施等[1]。因此，船体建造方案是船厂进行生产设计和工艺准备，制订生产计划和指导生产过程的主要依据。选择船体的建造方案是一项极为重要的任务，一般应满足以下要求[1]：（1）从船厂的实际生产条件出发，充分利用现有设备，并进行船体结构预装配焊接场地的布置，包括平台和胎架的数量、胎架的结构形式、胎架场地的合理布置及分段的堆放场地等。（2）能保证船厂建造此种船舶的年度计划的完成，应进行船舶建造总顺序及进度安排，确定船舶建造的总周期、船台（船坞）周期及船舶下水前的完工量。（3）确定船体建造方法，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，其中包括提高质量、降低成本、降低材料消耗、缩短造船周期、提高生产效率等。（5）有利于合理组织劳动力和均衡生产节拍。有利于扩大机械化、自动化生产，改善施工条件，减轻劳动强度。（6）解决因产品特点及船厂条件所带来的施工难题。对于不同产品，建造方案的内容范围也不相同。影响选择船体建造方案的主要因素是船舶产品的特点和船厂的生产条件两个方面[2]：一、船舶产品的特点（1）船舶主尺度及船型特点的影响（2）产品批量的影响二、船厂生产条件（1）船厂起重运输能力（2）生产场地（3）船厂劳动生产负荷船舶建造方案的编制目前主要就是从船舶产品的特点和船厂的生产条件来进行分析，但由于诸多复杂因素的影响，对设计要求和工艺要求等方面也要进行综合的考虑。对于一个产品一般可以提出几个方案来进行分析比较，主要从可行性、合理性和先进性三个方面进行综合评价，然后选择最优的船舶建造方案[3]。可行性和合理性事造船方案能否成立的基础，先进性则是在成立基础上的优化手段。上世纪60年代，海洋集装箱运输业迅速发展，这主要是由于海洋运输的低成本促进了造船业对各种功能集装箱船的开发和制造。目前，规模庞大的集装箱船队已航行于遍布世界各国的港口，为世界航运事业注入了新鲜的血液。大量集装箱船的投入航行，给造船业带来了一片新天地。如何建造好高质量的各种类型的适用于各种用途的集装箱船，是摆在各家造船厂面前的一个重要课题[9]。本设计以650TEU多用途集装箱船为研究对象，对该船的建造方案进行选定，首先对影响船舶建造方案的两个主要的因素：船舶产品特点和承建厂生产条件进行分析，同时在结合设计要求和工艺要求等方面进行综合考虑，并进行分析、比较之后，确定该船的建造方案。本设计的主要步骤为：（1）根据总布置图与横剖面图估算船体重量并做出分段划分图；（2）根据分段划分图做出相对应的船台装配顺序图；（3）根据外板展开图绘制出外板排版图；（4）拟定建造方案设计说明书（分段划分思路和分段建造简要工艺程序）。本文阐述了650TEU多用途集装箱船的产品特点、主尺度、船型特点、结构特点和船用材料及承建厂条件，并对建造方案、分段划分情况、分段余量加放情况、分段建造方法、分段建造要求、分段船台大合拢要求、焊接要求、船舶下水前完成的工作和要求、船台搭载顺序等进行了详细的说明。此外本文还介绍了一些安全措施及其它注意事项等。1船舶概况1.1船舶简介650TEU多用途集装箱船是一艘高标准、高要求的船舶，所入船级社为GL（德国劳氏船级社），船级标志为GL口100A5E3GGeneralCargo/ContainerCarrierStrengthenedforHeavyCargoes+MCAUTE3SOLASII-2Reg.54DangerousGoods（普货/集装箱船重货加强+危险品货物）。本船结构为双壳、双底、强力甲板顶部设置有效抗扭箱的结构，且在甲板和船底的强受力部分采用纵骨架式；在使用方面，则要求船舶具有自动化程度高，操纵性、平衡性好，航速较高，装载量尽可能大的特点。本船为钢质，尾机型，尾部设单机、单桨、单舵，首部#1601/2设有艏测推机构。本船自尾到首分别为淡水舱（左、右，中部为舵机舱）、尾尖舱、机舱、第二货舱、第一货舱、第二椰子油舱（左、右）、第一椰子油舱（左、右）、首测推舱、首尖舱。本船有两个大货舱和四个食用油舱。在No.1货舱区上甲板设有加强型液压四折叠舱盖一组；在No.2货舱区上甲板设有加强型液压四折叠舱盖和两折叠舱盖各一组。货舱内设置具有吊移拼装功能的中间甲板舱盖，可在两个高度将货舱水平分成三层。该舱盖同时能当横舱壁使用，可将No.1货舱沿船厂方向分成三个舱，将No.2货舱沿船长方向分成七个舱。并可同时对货舱内部进行水平和纵向组合分割。船舶装箱情况：总数：650TEU其中舱内186TEU；舱盖上464TEU本船的集装箱箱脚和绑扎件能同时满足20TEU、30TEU、40TEU、45TEU四种规格集装箱的装运要求。1.2船舶主尺度及有关参数总长：126.420米垂线间长：116.600米型宽：19.400米型深：9.500米设计吃水：6.300米结构吃水：7.222米满载排水量：约13000吨船舶续航力：约10000海里航速：约16.1节主甲板梁拱：0.200米（折角型）首尾楼甲板梁拱：0.200米（折角型）其余甲板：无梁拱船员：30人空船重量：约4546吨结构重量：约2600吨总吨：约6843吨1.3船舶主要动力设备及甲板机械主机一台，型号MAN-B&W5L42MC，输出轴前端附带发电机机组一套，主机最大连续运转功率1975KW，转速176r/min，轴带发电机620KW，60HZ。电力驱动首测推一套，功率为400KW，螺旋桨为4叶可变螺距桨。发电机组两台，柴油机型号为6N18AL-SN，600KW；交流发电机560KW，60HZ，本船照明电压为220V，动力电源电压为440V，频率均为60HZ。本船首楼设有两台液压锚机，配Φ50锚链和4320Kg斯贝克锚，尾楼设有一台液压绞车和一台液压锚绞机，配Φ36锚链和Φ42mm钢丝绳及2280Kg斯贝克锚，尾楼前主甲板设一台液压绞车；在货舱区左舷设有两台起重能力各为60吨的克令吊；舵机为液压转翼式；尾部设有一艘抛落式救生艇和一艘救助艇；在A甲板设有两台食品吊，在主甲板后部设两台软管吊，在首楼甲板设一台苏伊士运河灯吊和一台小杂物吊。本船设有防横倾装置，外加电流阴极保护装置。1.4船舶结构本船货舱区为纵骨架式，货油舱和首、尾、机舱为横骨架式，在货舱区中心线左侧双层底有一个纵贯整个货舱区的管弄，货舱区的所有纵骨均为扁钢，货舱区舷侧结构左、右舷结构不一致，左侧克令吊底座出的结构采用了DH36高强度钢，首、尾部均设置了冰区加强结构。首柱为圆钢加板形式，尾柱为整体铸钢，并设有冰刀装置。1.5梁拱、脊弧、肋距及层高本船主甲板、首楼、尾楼甲板均为折角型，折角线在距中心线左、右各1180mm处。过折角线向两舷为斜直线。#33+200向尾主甲板升高700毫米，#33~#36为升高段，从#139+100向首有900毫米高的首脊弧。肋距：尾到#15肋距为600毫米，#15到#157肋距为700毫米，#157到首肋距为600毫米。双层底高度：货舱区双层底高度：1400mm；机舱区双层底高度：由1400mm过度到1300mm；各层上建和甲板室层高：主甲板--尾楼甲板：3200mm；主甲板--首楼甲板：2800mm；尾楼甲板--A甲板：2800mm；（舷侧3000mm）A甲板--B甲板：2800mm；C甲板--船长甲板：2800mm；船长甲板--驾驶甲板：2800mm；驾驶甲板--罗经甲板：2600mm；2承建厂条件2.1一般条件承建船厂为中型船舶修造厂，工程技术人员和工人的技术水平较高，设备条件较好，采用新工艺、新技术没有任何障碍，可采取总装造船模式造船。2.2船厂设施车间内设有：联合式剪板机：1台；三辊弯板机：1台；3吨万能油压机：1台；6吨万能油压机：1台；肋骨冷弯机：1台；龙门气割机：2台；数控气割机：3台；等离子切割机：4台；5吨起重行车：1架；25吨起重行车：1架；45吨起重行车：2架；（可联合使用）并配套有火工平台、拼板场地、分段制作场地；埋弧自动电焊机、半自动焊机、手工电焊机、CO2手工焊机、半自动气割机、手工气割枪等若干；车间门可通行宽度12米。外场作业场地若干，相应配套设施齐全；船厂设有二次自动喷砂涂装房一座。具有7万吨级纵向倾斜船台一座（两根平行滑道中心线距离5.5米，船台斜度1：20），滑道水上长度250米。配有2台45吨塔式起重机、1台120吨塔式起重机（（可联合使用）。每个分段（或总段）船体结构重量一般控制在100吨左右，长度控制在16米以内。2.3备料情况本产品所需型材、板材均可配齐，板材规格以1800×8000（10000）mm和2000×8000（10000）mm为主，型材长度为8000mm和10000mm为主。根据该板材规格，在外板展开图的基础上，绘制出全船外板接缝，详见外板排板图（附录三）3建造方案3.1分段划分和工艺余量加放3.1.1分段划分本船分段本着兼顾起吊能力、材料利用率、方便施工及保证施工质量的原则进行划分，详见分段划分图（附录一）。全船共分为49个分段（不包括舷墙和舱口围板及主甲板上的小甲板室）：其中主船体37个，上建及甲板室12个。3.1.2焊接收缩余量加放根据650TEU多用途集装箱船结构的具体情况及中间甲板舱盖搁墩预装的精度要求，有关分段焊接收缩余量的加放按如下要求进行：一、货舱区域（#38~#143）：（1）双层底分段：宽度方向：以中心线为基准，逢单数的纵骨间距加放1mm，即单数的纵骨间距均为659mm，#38~#125半宽增加6mm，#125~#137半宽增加5mm，#137~#143半宽增加4mm。船长方向#102~#107每档肋位加放1mm余量，其余肋位不放。高度方向不放余量。（2）舷侧分段：船长方向#102~#107每档肋位加放1mm余量，其余肋位不放。宽度方向、高度方向均不放余量。（3）横舱壁（401）分段：宽度方向加放与双层底分段对应加放，即半宽增加6mm，船长方向、高度方向均不放余量。二、货油舱区域（#143~#157）：（511、521P/S）分段船长方向每档肋位加放1mm余量；宽度方向靠船中心线两档纵桁各放1mm，即半宽增加2mm，高度方向不放余量。三、其它区域;#32~#38船长方向每档肋位加放1mm余量，宽度方向和高度方向均不放余量。其余区域均不加放余量。3.1.3分段大合拢处余量主船体及上建、甲板室部分详见分段划分图（附录一）。舱口围下口及一侧端部加放50mm余量。3.2分段建造要求本船采用结构、舾装、工艺一体化设计，结构图的内容有较大变化，所以施工人员在开工前一定要先熟悉图纸、工艺要求，以确保按图纸和工艺要求施工。本船使用了较多规格的高强度钢，对AH36、DH36、EH36、D、E级高强度钢要严格按图纸规定的部位使用，并使用相应的焊条。3.2.1分段胎架面的选择（1）货舱双层底分段以内底板为基准采用反造法（311~315分段）；（2）货舱舷侧分段以纵舱壁为基准采用侧造法（321P/S~325P/S分段）；（3）货油舱舷侧分段以主甲板为基准采用反造法（521P/S分段）；（4）货油舱双层底分段（含首测推基座）以船底板为基准采用正造法（511分段）；（5）机舱双层底分段以内底板为基准采用反造法（211、212P/S分段）；（6）机舱平台分段以平台甲板为基准采用反造法（221P/S分段）