摘 要

Abstract

第1章 绪论 1

1.1 船舶生产设计的内容、目的及意义 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2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3章 生产设计指导思想 5

第4章 船舶建造方案 6

4.1 船舶建造方案 6

4.2 选择船舶建造方案时应考虑的主要因素 6

4.3 船体建造方案的综合评价及本船船体建造方案选择 7

第5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 9

5.2 本船船体分段划分方案说明 9

5.2.1 艏总段 9

5.2.2 货舱分段 11

5.2.3 甲板分段 11

5.2.4 机舱分段 12

5.2.5 尾部分段 13

5.2.6 底部分段 14

第6章 典型分段建造方法 15

6.1 分段建造方法分类及选择原则 15

6.2 第4货舱甲板2316分段建造 17

6.2.1 第4货舱甲板2316分段的结构特征 17

6.2.2 分段建造方案的选择 18

6.2.3 第4货舱甲板2316分段建造方法 19

第7章 船台焊接工艺 23

7.1 上船台前的准备工作 23

7.2 分段临时加强 24

7.4 定位方法及接头形式 25

7.5 船台吊装方法 26

7.6 余量布置及划线方法 27

7.8 密性试验 28

7.9下水前准备工作 30

第8章生产设计总结 32

第9章 结束语（致谢） 33

参考文献 34

摘 要

本文概述了23000吨散货船船体生产设计，工作的重点是在理解生产设计是船舶设计的一个阶段的基础上，学习“怎样造船”与“怎样合理组织造船生产”。结合其承造厂——青山船厂的实际情况与产品特点提出了一套合理的生产方案。内容包括主船体理论重量计算、分段划分方案、甲板分段2316分段建造方案、船台装焊工艺等。

关键词：散货船；船体生产设计；分段划分；建造方案

Abstract

This paper summarizes the hull production design of 23000DWT sea-river-through transportation bulk carrier. It focuses on that on the basis of understanding the production design is one of the ship design stage, we should learn "how tobuild ship" and "how to organize shipbuildingreasonably". Combined with the actual situation its builder - Qingshan shipyard and the product feature, I have put forward a reasonable production plan. It’s contents include weight computation of main body, division method,the subsection construction program of No.233 bottom side tank, fabrication procedure on berth, etc.

Key Words：Bulk carrier；Hull production design；Sub-division；Construction

第1章 绪论

1.1 船舶生产设计的内容、目的及意义

造船生产设计就是在船舶设计中，确定船舶总建造方针后，从船厂施工条件出发，按工艺阶段，施工区域与单元绘制记入各种指示与数据的工作图表，并提供生产信息文件的设计过程。

造船生产活动的实践显示，在船舶设计中增加生产设计过程，虽然加大了设计工作量，但由于它可以科学地指导施工，并且可以使生产工艺与管理合理化，最终可以获得更高的效益，生产设计是实现现代造船模式的核心工作内容，故生产设计是十分重要的。

现阶段生产设计是在统筹协调理论与成组技术的基础上，实现在图纸上“模拟造船”的过程。所以，学习成组技术来“造船”和应用统筹协调理论“合理组织造船”也是本课题最大目的所在。而成组技术正在向信息技术和智能技术发展，工程状态也正在由区域建造向壳舾涂一体化以及全面模块化和数字化的虚拟仿真造船迈进。可见世界范围内的造船技术正在不断地发展，我们也应该不停地学习吸收，创造出适合国内船厂情况的模式。

进行此船船体生产设计的目的及意义首先就是检验本科期间学习的专业知识，并用过此次的生产设计将那些知识夯实，为以后工作做准备。我会制定出这个阶段青山船厂建造23000吨散货船船体的最佳方案，既要能完全发挥出青山船厂的生产能力，又要能将船的性能提升为最高。此外，将整个生产建造过程中的各种因素通过设计的方式预先加以综合协同和优化，并提供造船生产过程中所需要用的图表与文件，使其能直接指导造船生产过程并且有效地进行。我们将会使用新的工艺、技术到生产设计中，这有利于推动技术的进步，同时加强船厂管理体制改革，提高造船水平。

新的船舶规范，材料与技术出现，以及对新的信息技术的应用，这使船舶进入了一个新的发展时期，散货船的营运范围不断增大，各种新船型也在产生。遍观散货船市场以及对其现状分析，散货船的发展方向有双壳化、大型化、快速性、多用途化、环保、增强自动化性能，将船舶可靠性、快速性、安全性、经济效益也提高到高水平，只有这样，才有机会赶超日本，成为世界第一散货船建造强国。这次散货船的生产设计将对我在学校所学到的专业知识进行一次全面的巩固与提升，这对以后工作有很大帮助，我会认真完成此次生产设计。

1.2 国内外生产设计的现状及发展方向

在过去的一年中，散运市场已出现了显著改善。尽管散运市场中仍然存在着许多挑战，但是该市场同样有很多的希望，并且终于朝向积极的方向发展了。散运市场可能开始出现反弹，市场对于二手散货船的需求在爆发后开始出现下滑，新船市场开始复苏。虽然在2016年BDI创下历史极低点290点，但经过去年夏季末，散运市场开始逐渐改善，散货船市场情绪也得到提高，使BDI在2016年的最后一个季度提升到1000点以上。我们应抓住这次机遇，加快散货船建造和运输的发展，为我国经济添砖加瓦。为此我们开始进行23000吨散货船船体的生产设计，此次承建船厂是青山船厂，本船在该厂6号船台上建造，年产4艘。

对于船舶生产设计，我国的起步较晚，是于1978年从日本引进了“船舶生产设计”概念，1983年中国船舶工业总公司开始规定，船舶设计应按初步设计、详细设计、生产设计三个阶段进行划分。当前，我国船厂生产设计已经非常普及。

而相比之下，外国船厂的生产设计开始得更早。日本的船厂通过优化生产设计，大幅提高生产效率，从而形成了自己独特的建造模式。

韩国造船并没有照搬照抄日本模式，而是大力推行信息化，这使得韩国造船在设汁、生产管理上形成了强大的CIMS集成系统，并通过综合性一体化设计，优化了造船生产设计与管理，使造船效率得到了提高。

美国造船主要是军品船。美国主要军船厂通过NSRP ASE计划，美国的军船业已实现了数字化，来到了了虚拟造船时代。

1.3 本次生产设计的主要内容

本次生产设计的主要内容包括：资料检索、外文翻译，主船体建造方案设计，主船体分段重量计算，外板展开绘制，分段船台安装程序设计，分段安装定位设计，主船体分段安装工时计算，安装进度日程设计以及2316分段建造等。

第2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

23000吨散货船是一艘单螺旋桨、柴油机驱动、单甲板双壳型散货船。其主要技术参数如下：

总长 158.70 m 垂线间长 149.80 m

型宽 24.40 m 型深 14.00 m

设计吃水 9.80 m

承造厂为长航集团青山船厂。本船在青山船厂6号船台上建造，年产4艘。

板材规格：8～22mm

1600×6000 mm，1800×6000 mm，1600×8000 mm，

1800×8000 mm，2000×10000 mm

2.2承造厂基本情况及生产能力

中国长江航运集团青山船厂是中国长江航运集团的骨干造船企业， 2002年12月12日完工交付的出口比利时18500吨双相不锈钢舱化学品船为我国首制船，该船和3750吨全环保型电力推进成品油轮在国际市场上获得好评，产生了良好的品牌效应；青山船厂被世界著名的克拉克松航运咨询公司评为2005年全球20大化学品船建造厂，排名世界第15位。青山船厂产值2002年为4亿元人民币，2007年飞跃至27亿元人民币，2008年手持订单金额达170 亿元人民币，预计年产值将达40亿元人民币。

2005年底青山船厂在紧邻的运河内建设蓄水坝和舾装码头，蓄水坝长 150m，坝高19.5m，闸口宽60m，两座舾装码头长约380米左右，工程投资总概算为1.259亿元，主体工程于2007完工投产，从根本上解决了制约企业发展瓶颈的问题，可实现船舶的常年下水，年造船生产能力将由目前的16万综合吨提升到30万综合吨，年产值将会达到40亿元，出口创造外汇达2-3亿美元，成为湖北经济发展的支柱力量之一。

图2.1 青山船厂生产能力测算规划图

第3章 生产设计指导思想

船舶建造的技术准备工作,一般由产品设计、生产设计和生产计划这三部分组成。船舶设计应按初步设计、详细设计、生产设计三个阶段进行划分，并生产计划所需的资料由生产设计提供。
船舶设计的第三阶段是生产设计，生产设计是用以解决“如何造船”的工程技术，也就是设计承建船舶的建造工艺及其流程。生产设计是解决“如何造船”的问题，需要根据船厂的具体生产能力、生产特点与生产组织方式、造船工艺等因素来决定图纸和文件的内容与深度。在设计阶段要严格按照造船工艺的顺序进行，将工程分为若干子项目，逐一解决，要完全按照承造厂实际情况去展开施工，并要完全按照产品的技术要求进行检验。

在船舶的生产我们应该注意以下几点：

（1）能适应具体生产条件，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）能满足船舶结构和工艺上的合理性要求。

（4）能得到最好的技术经济指标，这包括提质量、降成本、缩周期、提效率等。

（5）能有利于合理劳动力的组织，注意生产节奏。

第4章 船舶建造方案

4.1 船舶建造方案

船舶建造方案，就是依据产品的特点与制造要求，结合承造厂的生产条件制订的产品的基本方案。对同一个产品可提出几个备选方案进行分析，最后选出一个最优的船舶建造方案。

4.2 选择船舶建造方案时应考虑的主要因素

图4.1 选择船舶建造方案时应考虑的主要因素

总之，在决定船舶建造法案时，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，并且充分考虑各因素，拟定多种可行合理的船舶建造方案。在之后对他们进行方案优选，选出最优的船舶建造方案。

4.3 船体建造方案的综合评价及本船船体建造方案选择

下面就几种船舶总装方案来做一下比较：

图4.1 几种船体建造方案选择

综上所述，本船拟定在采用塔式建造法时配合使用串联建造法。

第5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

分段的重量和尺寸越大，分段的数量就越少，则可以减少船台装焊工作量和高空作业量，提高工效和改善劳动条件。但是，由于受到船厂生产条件（起重运输设备技术参数）和船体结构刚性的限制，必须根据实际条件来决定分段重量和尺寸的大小。

5.1.2 生产符合均匀性

所划分的分段应能保持各工艺阶段生产负荷的均衡。例如，若将底部分段划分过大，势必会是分段制造周期显著增加；相反，船台吊装工作量减少，由此可能产生分段制造周期不能适应船台吊装进度计划的矛盾。

5.1.3 船体结构强度合理性

分段划分时的船体结构强度合理性，就是船体结构特点对分段大接头提出的强度要求。即在容易产生应力集中的区域，如舱口角隅处，机座纵桁末端，上层建筑端部，双底向单底结构过渡部分等处，因应力集中而比其他区域的应力大得多，对焊接接头中存在的残余应力和热影响区特别敏感，所以分段大接缝必须避开这些应力集中区域。

5.1.4 施工工艺合理性

表5.1 分段划分为施工条件的几点要求

5.2 本船船体分段划分方案说明

本船参照上海外高桥造船厂《船体分段划分图设计规范》 ，在避开舱口角隅、机座纵桁末端、上层建筑端部等容易产生应力集中部位的前提下，充分根据分段重量及板材规格来进行船体划分，提高了板材利用率。下面本文将细述本船各具体分段的划分方案。

5.2.1 艏总段

首尾尖舱的分段横向大接缝，一般布置在尖舱舱壁外。因为工人可以不必通过人孔进入空间狭小的尖舱内进行作业，从而获得宽敞良好的工作空间。下图为本船船首分段划分图，其中#187设有首尖舱舱壁，首尖舱的分段横向大接缝设在#187^-150处。

下图为船首分段划分的典型横剖面图，船首区域的平台有2900平台、5400平台、7900平台、10400平台、12400平台。考虑到船首区域的平台较多，本方案采取以2900平台、5400平台、7900平台、10400平台划分分段的方案，每个分段的纵向接缝设在平台上150mm，上下分段的外板和肋骨形成阶梯形接头。这样划分的优点有：

1. 方便船台定位和吊装；

2. 船台装焊时，工人能在平台上装焊，改善了施工条件；

3. 每个分段以平台为基面反造，改善了施工条件，节省了建造工时；

图5.1 船首区域分段划分图

图5.2 199号肋位分段划分图

5.2.2 货舱分段

平行中体分段，曲度平直，结构相似。该分段的划分，主要考虑板长、起重条件、结构的强度和刚性等。在这里我们在起重条件允许的情况下主要考虑的是船体材料的利用率，所以每个分段的长度除去焊接余量选取大约都是板材的整数倍，这样一方面可以节省材料，另一方面减少了材料的切割，自然就减少了船台工时。在这些分段中自动化和机械化的程度较高，分段多少对工时的影响减弱，所以分段的长度不应该过大，这样分段的刚性就能够得到保证，而且可以减少加强材的使用，反而能够是时间缩到最短。各底部分段和舷侧分段的接缝都在一个平面。这样可使船台吊装更为灵活，并降低了焊接的难度。考虑到货舱区域存在三个水密舱壁，为了方便施工，水密舱壁单独成分段。同时为了缩短工时，将甲板、顶边舱与舷侧分段预装焊为一个立体分段。

图5.3 货舱区域横向分段划分图

图5.4 110号肋位分段划分图

5.2.3 甲板分段

甲板的划分应该避开舱口角隅等应力集中位置，下图为第三、四货舱甲板部位的分段划分，其中舱口之间和舱口与首尾尖舱的甲板单独成分段。

图5.5 甲板分段划分图

5.2.4 机舱分段

划分方案如图：

图5.6 艉部和机舱分段划分图

图5.6 16号肋位分段划分图

1. 机舱区按平台甲板划分，底部分段，5600平台，8600平台，主甲板分段。分段长度为14500mm；左边界：大分段板缝线离#23舱壁 150mm；右边界：离#12舱壁 150mm。为了保证平台的连续性及安装方便；且为了不占用机舱空间，该划分方案中扶墙材会安排在机舱两舱壁外部，节约了空间。
2. 由于按平台甲板划分，可利用其平整面进行反造，提高舾装率。

5.2.5 尾部分段

艉部区域的船体结构复杂；轴舵系在这，而且还是船体建造精度和轮机精度的交汇点地点。为此，在划分尾部分段时，应考虑制造的简洁可行与精度控制的可操作性。

艉部划分如图5.6：艉部区域划分为3个分段。

1. 该方案中，艉柱和舵所在的地方单独划分成101；其余再划分成两分段，可以降低船台安装工作的难度
2. 分段101中由于有艉柱和舵，精度要求高，但都单独在一完整分段中，绝对精度能较好的控制，只要把握好船台总装时出现的相对误差,精度要求能较好的满足。

图5.7 1号肋位分段划分图

5.2.6 底部分段

船底作纵向划分时的纵向大接缝，在划分成左右两段时，应设在靠近中底桁处，本船将纵向大接缝设在船中1.9米处，左右分段连接采用平断面接头。底部区域如图5.8：