論現代造船模式的船舶設計

姜海亮 周騰飛 鄭志強

摘要：船體的建造與設計是一項繁瑣而細致的工程，設計要依據客戶的具體需求，對船體設計和建造工作行程進行明確的構思，為后續制造工程莫定基礎，有助于處理設計階段和建造階段的各種細節工作。

關鍵詞：現代造船模式；船舶設計；要點

引言

船舶生產是一個技術密集、資金密集、勞動力密集的產業，隨著造船行業競爭加劇，成本壓力將不斷增大，生產設計的發展在船舶制造業的發展中是非常關鍵的。要想不斷完善船舶生產，增強市場競爭力，應從先進生產設計著手，提高圖紙質量和規范生產管理，這是降低船舶生產成本的重要途徑。

一、現代造船模式概述

現代造船模式以成組技術理論和系統優化理論為指導，以實現均衡、連續地總裝造船為目標。

系統工程是把系統作為研究對象，它的目的在于運用系統的理論和方法，研究、設計新系統或改造現有系統，使系統達到最優化目標。系統工程技術的基本原理是運用統籌優化理論。統籌優化理論就是把要研究的對象，用概率、統計、運籌和模擬等方法，經過分析、判斷和推理等程序，建立某種系統模型，進而采用最優化方法，求得系統的最優化結果。

成組技術是將具有相似特征、相似信息的多種事物，按照一定的準則分類成組，使若干種事物能夠采用相同的處理方法，已達到節省時間、人力和費用目的的技術。現代造船模式以上述兩種理論為指導，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完整的“中間產品”劃分大的區域。然后，按作業類型和建造階段劃分各級“中間產品”——總段、分段、組件、部件、零件等。將具有相同工藝過程的“中間產品”組織定場地、定設備、定人員、定流量、定流程的專業化生產。

二、現代造船模式的船舶設計要點

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人體有一定危害的助焊藥劑，此藥劑在高溫下會隨著焊接煙塵擴散到空氣中，極易危害到工作人員的健康，因此，在選擇焊接材料時，應注意選用低毒低煙的焊接材料，并且要結合高效的焊接工藝來進行。第二，艙室絕緣材料的選擇。傳統造船業用于船舶艙室內裝的礦棉、玻璃棉，由于具有不可降解性，廢棄之后極易對其周圍的水質與土壤造成污染，不符合綠色船舶的設計理念，因此，在選擇綠色船舶的艙室絕緣材料時，應將其技術性能與環保性能一并考慮在內，研制、開發新型的高效、環保絕緣材料也是綠色船舶設計的重要任務，如硅質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保節能材料，它們將逐漸取代傳統絕緣材料。第三，涂裝材料的選擇。我國傳統的造船業的涂裝工藝往往分為兩部分來進行，首先是進行鋼材預處理，然后再進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，因此，在綠色船舶的設計中應盡量減少二次涂裝，采用較為先進的跟蹤補涂技術，另外，傳統的涂裝材料由于對人體、海洋生物及環境都有較大危害，不符合綠色船舶的環保要求，因此，應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、船舶標準化、模塊化設計

首先，標準化、模塊化設計利于簡化船體結構。采用功能多樣的零件及簡便的連接方式以減少船舶裝置零件數量；設計時注意合理布置零件、支撐及荷載，把握好整體尺寸，保證材料都能得到充分利用；設計符合回收要求的結構，保證資源的循環利用。其次，標準化、模塊化設計利于提高工作質量及效率，此種設計避免了對舾裝件的逐件分裝，不僅減少了噪聲危害及艙室污染，還有效減少了勞動力及資金的浪費，另外，此種設計對設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計

設計人員在對船體的結構進行設計時，一定要考慮到后期的建造工作，為后續的具體施工提供相應的輔助性的支持。設計人員在設計船體時，要經常與船體檢測人員及施工人員進行溝通，全面聽取不同部門的意見。要注重利用輔助性的支撐實現船舶質量的提升，探索怎樣才能科學、精確、完美的完成船舶的高質量分段建造。針對出口船的設計，保證船舶建造質量的前提下還要考慮船舶的方便快捷屬性。設計人員必須正確的認識到輔助支持所具有的意義和價值，保證輔助支持的數量足夠，這樣才能在細節上為船體的結構設計與建造工作打下良好的基礎。

4、通焊孔設計

通焊孔是船舶構件上的小孔，是為了讓焊縫順利通過構件，通焊孔一般很小但樣式多變。設計人員應該以船舶的具體使用途徑為依據來設置通焊孔。以往的船體設計中，設計者經常把通焊孔設計到肋板之上，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板，當補板的數量新增加時，會使船舶制造的工作量增減，施工難度也會相應的提升。因此，在設置通焊孔的時候，設計者一定要嚴格依據設計規范，在細節方面多進行一些考量，盡量避免使用補板，減少不必要的材料消耗，切實提升船舶組裝的效率。

5、肘板端部處理

對肘板端部進行細節處理是船體結構構件當中應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的軸承部位的底座部分強化結構有受力沖突，主甲板焊縫和肘板的端部在船舶運行過程當中容易產生斷裂。一般，工作人員通過于艙口圍板的側壁部分完成縱向肘板過渡，用這種形式避免結構間發生沖突，使船體建造的難度得到進一步的降低，還保障了船體的工藝強度。設計者處理肘板端部的細節問題時，必須依據船體結構設計的相關規定，只有這樣才能使肘板端部處理的效果趨于完美。

6、開發新能源

最近幾年，我國的船舶業引進了一些新型的能源，例如核能、太陽能與風能等等，但由于開發技術還不夠成熟，導致新能源引用的效果不太明顯。不可忽視的是，在船舶的設計發展當中，不少新能源在開發技術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，船舶運輸當中，船機的熱交換和熱輻射會消耗掉大量熱能，通過廢熱回收技術，對大量的廢熱進行回收，利用一定的技術，把廢熱轉化為動能，為船舶的正常運行提供機械能量。再比如，設計船舶的過程當中，利用廢氣處理的相關技術手段——可以在船舶中安裝凈化廢氣的裝置，通過廢氣凈化系統裝置的作用，把對海洋和大氣環境具有污染性的氣體處理成干凈的氣體。所以，廢氣處理系統的技術能夠使船舶實現節能減排的目標，降低船舶運輸帶來的環境污染，體現了節能減排的相關技術在船舶設計當中所具有的實用性價值。由此，為了進一步使船舶的設計方案得到完善，讓船舶的設計可以滿足運行實際的需求，船舶的設計人員要將新能源的開發和引用作為入手點，通過不斷將新能源引入到船舶設計當中，解決船舶制造和運行的能源問題，避免后期船舶運輸出現結構問題和運行不暢的情況。除此以外，對新能源的處理系統進行設計時，設計者要綜合考量船舶當中各個運行系統的配合程度。

結語

隨著船舶向大型化、批量化和標準化發展，我國的船舶工業有著廣闊的發展空間，應用新的建造法將有效地增加造船產量、提高生產效率。相關專家應多加借鑒國外相關的文獻，在各個方面彌補我國船舶設計與國際的差距，從而提高我國船舶行業的競爭力。

參考文獻

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（作者單位：1.大連勁帆船舶咨詢有限公司；

2. 大連船舶重工集團舵軸有限公司；

3.艾爾多汽車動力總成（大連）有限責任公司）