论现代造船模式的船舶设计

姜海亮 周腾飞 郑志强

摘要：船体的建造与设计是一项繁琐而细致的工程，设计要依据客户的具体需求，对船体设计和建造工作行程进行明确的构思，为后续制造工程莫定基础，有助于处理设计阶段和建造阶段的各种细节工作。

关键词：现代造船模式；船舶设计；要点

引言

船舶生产是一个技术密集、资金密集、劳动力密集的产业，随着造船行业竞争加剧，成本压力将不断增大，生产设计的发展在船舶制造业的发展中是非常关键的。要想不断完善船舶生产，增强市场竞争力，应从先进生产设计着手，提高图纸质量和规范生产管理，这是降低船舶生产成本的重要途径。

一、现代造船模式概述

现代造船模式以成组技术理论和系统优化理论为指导，以实现均衡、连续地总装造船为目标。

系统工程是把系统作为研究对象，它的目的在于运用系统的理论和方法，研究、设计新系统或改造现有系统，使系统达到最优化目标。系统工程技术的基本原理是运用统筹优化理论。统筹优化理论就是把要研究的对象，用概率、统计、运筹和模拟等方法，经过分析、判断和推理等程序，建立某种系统模型，进而采用最优化方法，求得系统的最优化结果。

成组技术是将具有相似特征、相似信息的多种事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用相同的处理方法，已达到节省时间、人力和费用目的的技术。现代造船模式以上述两种理论为指导，在船舶建造过程中，首先按船体首尾、中部和上层建筑等相对完整的“中间产品”划分大的区域。然后，按作业类型和建造阶段划分各级“中间产品”——总段、分段、组件、部件、零件等。将具有相同工艺过程的“中间产品”组织定场地、定设备、定人员、定流量、定流程的专业化生产。

二、现代造船模式的船舶设计要点

1、材料的選择与利用

第一，焊接材料的选择。焊接材料中添加了对人体有一定危害的助焊药剂，此药剂在高温下会随着焊接烟尘扩散到空气中，极易危害到工作人员的健康，因此，在选择焊接材料时，应注意选用低毒低烟的焊接材料，并且要结合高效的焊接工艺来进行。第二，舱室绝缘材料的选择。传统造船业用于船舶舱室内装的矿棉、玻璃棉，由于具有不可降解性，废弃之后极易对其周围的水质与土壤造成污染，不符合绿色船舶的设计理念，因此，在选择绿色船舶的舱室绝缘材料时，应将其技术性能与环保性能一并考虑在内，研制、开发新型的高效、环保绝缘材料也是绿色船舶设计的重要任务，如硅质纳米孔绝热保温材料、聚酰亚胺泡沫材料等都是近来新研制的环保节能材料，它们将逐渐取代传统绝缘材料。第三，涂装材料的选择。我国传统的造船业的涂装工艺往往分为两部分来进行，首先是进行钢材预处理，然后再进行二次除锈涂装处理，这种处理方式，不仅过程繁杂，而且造成了资源的浪费，因此，在绿色船舶的设计中应尽量减少二次涂装，采用较为先进的跟踪补涂技术，另外，传统的涂装材料由于对人体、海洋生物及环境都有较大危害，不符合绿色船舶的环保要求，因此，应选用一些无污染的绿色涂料，如水性涂料、辐射固化涂料等。

2、船舶标准化、模块化设计

首先，标准化、模块化设计利于简化船体结构。采用功能多样的零件及简便的连接方式以减少船舶装置零件数量；设计时注意合理布置零件、支撑及荷载，把握好整体尺寸，保证材料都能得到充分利用；設计符合回收要求的结构，保证资源的循环利用。其次，标准化、模块化设计利于提高工作质量及效率，此种设计避免了对舾装件的逐件分装，不仅减少了噪声危害及舱室污染，还有效减少了劳动力及资金的浪费，另外，此种设计对设备的更新拆装也有较为积极的作用。

3、分段式的辅助支撑设计

设计人员在对船体的结构进行设计时，一定要考虑到后期的建造工作，为后续的具体施工提供相应的辅助性的支持。设计人员在设计船体时，要经常与船体检测人员及施工人员进行沟通，全面听取不同部门的意见。要注重利用辅助性的支撑实现船舶质量的提升，探索怎样才能科学、精确、完美的完成船舶的高质量分段建造。针对出口船的设计，保证船舶建造质量的前提下还要考虑船舶的方便快捷属性。设计人员必须正确的认识到辅助支持所具有的意义和价值，保证辅助支持的数量足够，这样才能在细节上为船体的结构设计与建造工作打下良好的基础。

4、通焊孔设计

通焊孔是船舶构件上的小孔，是为了让焊缝顺利通过构件，通焊孔一般很小但样式多变。设计人员应该以船舶的具体使用途径为依据来设置通焊孔。以往的船体设计中，设计者经常把通焊孔设计到肋板之上，但是货舱的肋板并不是固定的，因此货舱段的肋板部位常常需要增加补板，当补板的数量新增加时，会使船舶制造的工作量增减，施工难度也会相应的提升。因此，在设置通焊孔的时候，设计者一定要严格依据设计规范，在细节方面多进行一些考量，尽量避免使用补板，减少不必要的材料消耗，切实提升船舶组装的效率。

5、肘板端部处理

对肘板端部进行细节处理是船体结构构件当中应注意的最重要的问题。一般情况下，以往的过渡肘板常常与开仓机的轴承部位的底座部分强化结构有受力冲突，主甲板焊缝和肘板的端部在船舶运行过程当中容易产生断裂。一般，工作人员通过于舱口围板的侧壁部分完成纵向肘板过渡，用这种形式避免结构间发生冲突，使船体建造的难度得到进一步的降低，还保障了船体的工艺强度。设计者处理肘板端部的细节问题时，必须依据船体结构设计的相关规定，只有这样才能使肘板端部处理的效果趋于完美。

6、开发新能源

最近几年，我国的船舶业引进了一些新型的能源，例如核能、太阳能与风能等等，但由于开发技术还不够成熟，导致新能源引用的效果不太明显。不可忽视的是，在船舶的設计发展当中，不少新能源在开发技术方面取得了一定的突破，这就为新能源的利用提供了新的途径。比如，船舶运输当中，船机的热交换和热辐射会消耗掉大量热能，通过废热回收技术，对大量的废热进行回收，利用一定的技术，把废热转化为动能，为船舶的正常运行提供机械能量。再比如，设计船舶的过程当中，利用废气处理的相关技术手段——可以在船舶中安装净化废气的装置，通过废气净化系统装置的作用，把对海洋和大气环境具有污染性的气体处理成干净的气体。所以，废气处理系统的技术能够使船舶实现节能减排的目标，降低船舶运输带来的环境污染，体现了节能减排的相关技术在船舶设计当中所具有的实用性价值。由此，为了进一步使船舶的设计方案得到完善，让船舶的设计可以满足运行实际的需求，船舶的设计人员要将新能源的开发和引用作为入手点，通过不断将新能源引入到船舶设计当中，解决船舶制造和运行的能源问题，避免后期船舶运输出现结构问题和运行不畅的情况。除此以外，对新能源的处理系统进行设计时，设计者要综合考量船舶当中各个运行系统的配合程度。

结语

随着船舶向大型化、批量化和标准化发展，我国的船舶工业有着广阔的发展空间，应用新的建造法将有效地增加造船产量、提高生产效率。相关专家应多加借鉴国外相关的文献，在各个方面弥补我国船舶设计与国际的差距，从而提高我国船舶行业的竞争力。

参考文献

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[3]李安国，陈炉云，张裕芳.高速布置型船舶的风帆设计及综合效能分析[J].船舶工程，2015（07）：54-58.

（作者单位：1.大连劲帆船舶咨询有限公司；

2. 大连船舶重工集团舵轴有限公司；

3.艾尔多汽车动力总成（大连）有限责任公司）