試論船體建造技術現(xiàn)狀與未來前景

勾艷芬

摘 要：造船業(yè)是我國主要的制造業(yè)之一，在技術創(chuàng)新方面取得了矚目的成績。因此，全面分析了我國船體建造技術的現(xiàn)狀，并展望了造船業(yè)的發(fā)展前景。

關鍵詞：船體建造技術；碳素鋼；CAD；LNG

中圖分類號：U671 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.051

船體建造技術是船舶建造的重要保障。隨著科學技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各種新材料和新技術，尤其是自動化技術在船體建造中的應用大大提高了我國船體建造技術水平，對促進我國的社會經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。近年來，我國船體建造技術進入了黃金時期，在世界范圍內(nèi)遙遙領先。本文對船體制造技術的現(xiàn)狀進行了分析，并提出了合理化建議，以期為進一步提高我國的船體建造技術水平提供理論基礎。

1 船體建造技術的發(fā)展背景

船舶屬于技術層面的產(chǎn)品，更新速度較快，導致船體建造技術更新?lián)Q代的速度也非常快。在改革開放初期，我國的船體制造業(yè)剛剛起步，由于船體制造方面的技術比較薄弱，缺乏高技能的設計人才和先進的船體制造技術，導致我國只能生產(chǎn)一些簡單的船只、油輪、散貨船和干貨船等。為了促進我國船體制造業(yè)結(jié)構的優(yōu)化升級，使我國船體制造業(yè)技術快速發(fā)展，從而提高我國船體建造技術的水平，1997-12，鄧小平同志提出了“中國船舶出口，進入國際市場”的發(fā)展目標。隨后，我國的各大造船企業(yè)投入了大量資金研究船體建造技術。當時，由于我國社會經(jīng)濟發(fā)展較慢，沒有先進的技術作為支撐，缺乏船體建造設計方面的優(yōu)秀人才，導致船體建造工作一再遇到技術瓶頸，發(fā)展舉步維艱。想要突破技術瓶頸，就必須組織相應的技術人員學習國外先進的船體制造技術，掌握核心科技，做到為我所用，并加強技術合作，加大對船體制造的資金投入。目前，我國制造的船舶已成為具有國際先進水平的高技術、高附加值的船舶，已逐步發(fā)展到30萬噸級的特大型船舶。

2 船體建造技術現(xiàn)狀

2.1 船體建造材料現(xiàn)狀

由于船舶的運行環(huán)境非常復雜，工作難度和強度都非常大，導致在船體建造方面對材料的選擇十分苛刻。在選擇材料時，一定要選擇抗腐蝕性、強度和柔韌性都較高的材料。材料作為船體建造的基礎，只有各項建造材料都達標，才能保證船舶質(zhì)量。我國在鋼材研究方面較為深入，并取得了矚目的成績。經(jīng)過研究人員的長期研發(fā)，已經(jīng)研制出了新型耐腐蝕碳素鋼。這種材料不僅能滿足船體建造的需求，且屬于環(huán)保型材料，對節(jié)約資源和保護環(huán)境起到了一定的有益作用。隨著耐腐蝕碳素鋼技術的不斷完善和人們環(huán)保意識的逐漸增強，耐腐蝕碳素鋼已被廣泛運用于船體建造技術中。然而，耐腐蝕碳素鋼材料的成本較高，因此，在油輪、液化天然氣船等大型船舶方面的研究力度小、應用效益差，與發(fā)達國家相比仍然存在較大的差距。

2.2 船體建造技術現(xiàn)狀

傳統(tǒng)船體建造技術中的相應參數(shù)是由人工計算的，不僅花費的時間較長、計算程序復雜，且即使是經(jīng)驗豐富的工作人員在設計時也無法避免出現(xiàn)差錯。隨著計算機的全面普及和計算機系統(tǒng)的廣泛應用，船舶建造企業(yè)逐漸將數(shù)字技術和信息技術引入到船體設計中，且隨著這些技術的不斷成熟，我國已基本實現(xiàn)了船舶建造的數(shù)據(jù)化，并成功將技術與實際船體建造工作相結(jié)合，構建了較為完善的計算機輔助體系和專門的計算機平臺，尤其是CAD技術的推行，大大提升了數(shù)字化樣船模擬構建的精確度。CAD技術在船體建造設計中的應用圖如1所示。

圖1 CAD技術在船體建造設計中的應用

通過該設計體系中的數(shù)字化系統(tǒng)，工作人員可模擬船體建造方案，通過信息手段實現(xiàn)建造設計、分析、測試和調(diào)試，從而實現(xiàn)對船舶建造的檢驗、管理和維護工作。雖然該技術在我國船體制造方面得到了普遍應用，但并未掌握核心技術。目前，我國在高附加值船體建造技術方面遙遙領先于大多數(shù)發(fā)達國家，在世界上處于領先地位。此外，LNG技術中的焊接技術、精度分析技術、總裝技術和動力安置技術為我國船體設計和船體建造技術的發(fā)展提供了良好的環(huán)境，在我國船舶的發(fā)展中起到了推動作用。LNG運輸船體構造如圖2所示。

圖2 LNG運輸船體構造

2.3 船體建造系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著科學技術水平的不斷提高，軟件系統(tǒng)成為船體建造工作中十分重要的內(nèi)容。在船舶建造過程中，任何一個環(huán)節(jié)都離不開軟件系統(tǒng)的支持，軟件系統(tǒng)的設計水平與船體建造效益有

著密不可分的關系。國際船舶設計建造系統(tǒng)主要運用Form sys、Tribon、NAPA和CADDS 5i等系統(tǒng)實現(xiàn)對船體建造的設計模擬、分析和處理。我國主要采用CAD或CAM軟件。這些軟件中的三維模擬技術與船舶三維結(jié)構相對應，可評定建造狀況。特別是SB3DS系統(tǒng)被開發(fā)后，大大提升了軟件的靈活性，設計水平進一步提高。但因我國在這方面起步較晚，與國際水平還存在較大的差距，一些重要的系統(tǒng)功能還未實現(xiàn)，集成控制效益并不理想，還需要加大對這方面的技術投入。

3 船體建造的發(fā)展前景

3.1 船體建造材料的發(fā)展前景

隨著科學技術的快速發(fā)展和我國對船體建造技術的不斷研究，在不久的將來，船舶的構造將會更加多樣化、復雜化。在上述背景下，按照可持續(xù)發(fā)展的原則，我國已經(jīng)投入到新型船舶建造材料的研究工作中，研制了新型鋼材，并不斷提升了鋼材的抗腐蝕性和強度，且對新型晶粒鋼材的研究也取得了一定的進展。將來，應逐漸降低船體建造材料中的含碳量，并加強與先進國家或地區(qū)間的技術合作、人才交流，從而研發(fā)更符合我國國情的高性能環(huán)保材料。

3.2 船體建造技術的發(fā)展前景

目前，我國在進行技術研究的同時，積極借鑒國際先進技術，并對相關技術進行了優(yōu)化，在很多技術層面取得了突破。我國船舶建造企業(yè)正在積極與美、韓等國的機構和企業(yè)開展技術交流和合作，船體建造技術水平將會逐漸提高。在技術人員方面，加大了對技術人員的培養(yǎng)，提高了其對數(shù)字化造船的分析和探究能力。未來，在借鑒國際先進數(shù)字化造船技術的基礎上，應結(jié)合我國船體建造行業(yè)的自身情況實行數(shù)字化造船技術的改革工作，不斷提升系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，積極研發(fā)更適合船舶建造的計算機系統(tǒng)。

3.3 船體建造系統(tǒng)的發(fā)展前景

在今后的研究過程中，研究人員要以集成性、完整性和可靠性為出發(fā)點，不斷完善船舶軟件系統(tǒng)的分析和設計功能，從而實現(xiàn)高質(zhì)量的系統(tǒng)模擬分析。三維建模技術是系統(tǒng)模擬分析的重要內(nèi)容，一定要組織技術人員在不斷完善原有系統(tǒng)的基礎上，開發(fā)新技術和新系統(tǒng)，實現(xiàn)新型集成體系，從而提高模擬運行的分析效益；將軟件功能由原來的系統(tǒng)模式逐漸變?yōu)槟K，逐漸形成模塊化的功能一體化結(jié)構；調(diào)整系統(tǒng)拓撲結(jié)構，在船體設計建造技術環(huán)境轉(zhuǎn)變的基礎上優(yōu)化拓撲模型，從而達到降低建造難度的目的；構建以結(jié)構零件為基礎的船舶設計建造系統(tǒng)，優(yōu)化構件之間的邏輯關系，從而實現(xiàn)零件的高效更新和拆分。如果船體建造系統(tǒng)得到了完善和提高，則可促進我國船體建造業(yè)的飛速發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著我國的船舶逐漸向大型化、批量化和標準化發(fā)展，船體建造迎來了鼎盛時期，其發(fā)展空間十分廣闊，國家應繼續(xù)加大對船體建造的支持，相關技術人員應在原有技術的基礎上學習先進的技術和經(jīng)驗，從而提升我國船體建造技術水平和船舶行業(yè)的競爭力。

參考文獻

[1]王丁，楊敏，張倩，等.分析船舶設計建造技術現(xiàn)狀[J].城市建設理論研究，2014（12）.

[2]林昱.論船舶設計建造技術現(xiàn)狀[J].中國科技縱橫，2014（19）.

〔編輯：張思楠〕