淺談多用途拖船結構生產設計中的若干問題處理及解決措施

吳健林

摘 要：本文主要介紹我院設計的多用途海洋拖船在生產設計及施工中遇到的若干結構問題及解決措施，希望能為后續船或其他生產設計項目提供一些借鑒。

關鍵詞：拖船；結構生產設計

中圖分類號：U674.92 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the problems and solutions for them encountered during the production design and construction of hull structure for multi-purpose tug.

Key words： Tug； Production design of hull structure

1 前言

近期，我院受業主委托而研發的一艘多用途海洋拖船最近成功通過驗收，并順利交付使用。該拖船選用了常規長首樓平甲板船型，前傾首柱、雙機雙槳、帶首尾側推，采用固定導管的可調螺旋槳推進，其主要用于出海拖帶、旁拖、頂推、消防、救助、打撈以及其他有關用途。該船自動化程度高，實現了多功能一體化，且具有航速高、續航距離長、拖力大、救助范圍廣等特點。

2 結構生產設計概況

生產設計是解決如何造船的問題，其任務就是在詳細設計基礎上，將相關結構圖所表達的設計意圖，按照分段劃分圖及建造廠的生產習慣，按加工、制造、安裝焊接等相關流程、工藝信息等，設繪、編制成生產設計圖紙和相關工藝文件，作為船廠建造的依據。

本船的結構生產設計是采用SPD系統輔助設計的，即將線型資料、各種結構施工圖紙輸入SPD系統建模，經過線型光順、結構建模、舾裝/機電專業干涉檢查、外板展開信息反饋的修訂后，輸出結構分段圖紙及相關零件表，并提取絕大部分的零件放樣數據（少量零件需手工放樣），再利用SigmaNEST軟件進行零件數控套料。

作為新產品的設計開發，沒有過多的可參考資料，加上建造廠也是首次建造類似船型，故進入生產設計階段，暴露出各種問題。筆者對本船生產設計中結構專業發出的修改單進行分析匯總，發現其主要由下列三方面原因導致生產設計的修改：船廠及業主要求；施工設計圖紙或設備資料影響；生產設計過程中考慮不足或專業不協調影響。本文對上述三方面情況分別加以說明，以便后續船及類似項目借鑒。

3 生產設計存在的問題分析

3.1 因船廠及業主要求而導致生產設計圖紙修改

（1）項目開始之初，生產設計項目組與船廠的協調工作做得不夠，沒有很好地理解船廠對生產設計的出圖要求及相關加工能力等，導致首批交付給船廠的六個分段圖紙需要返工修改。如：船廠要求焊接時應留有至少5 mm的包角焊尺寸、要求增加完工測量圖、增加分段完工檢驗線、修改腰圓人孔面板斷縫位置、修改胎架支柱間距、根據鋼板實際到貨情況更改套料板規格等；

（2）由于船廠的加工能力問題，對護舷材的形式要求一再改變。最初是采用鋼板軋制護舷外包板，后來為了節省加工時間要求用半圓管加墊板的形式，但又因為半圓管訂貨周期長及加工不便，又要求改回用鋼板軋制護舷包板，而且還要求增加護舷包板的邊緣加工余量，導致護舷材圖紙及相關套料圖多次修改；

（3）為便于現場施工及訂貨，船廠建議將上建部分舾裝壁改為鋼結構圍壁，這一修改不但增加了結構的改圖工作量，也給其他專業帶來了不少的修改，如增加穿艙件以及管路等；

（4） 船廠對機艙區域污水井加厚板提出異議，經施工設計項目組討論并報業主同意后，決定對該區域結構進行優化，導致相關分段圖紙需返工修改，增加了很多工作量；

（5）根據業主的要求，增加駕駛甲板兩側的面積、增大消防炮平臺面積等。

3.2 受施工設計圖紙或設備資料影響而導致修改

（1）受舾裝設備資料延誤而導致結構設計滯后。如：絞車設備資料未能及時提供，導致絞車基座反面加強滯后于分段一個多月才能提供，最后只能以修改單形式提供給船廠施工；吊艇架資料也遲遲未能提供，在吊艇架所在結構分段已建造完成后仍未能提供相關圖紙，最終只能以修改單形式反饋到生產設計中，不僅花費設計人員大量時間修改，也造成了船廠的返工以及材料浪費；

（2）受其他專業提供設備資料延誤或資料不符而導致圖紙后續修改。如：受對外消防泵設備資料滯后的影響，對外海水管的開孔及相關加強也相應滯后；因主發電機設備資料延誤而導致發電機基座的修改；部分設備實際到貨尺寸與前期資料不符，導致基座修改；試航后業主提出更改消音器設備而導致基座修改等等；

（3）由于主客觀條件限制，施工設計階段難免對某些結構工藝性問題考慮不足，再加上后續舾裝、機電等專業協調要求，導致生產設計圖紙修改。如：在結構分段建造完成后，根據舾裝專業要求及相關功能需求，增加消防水帶箱、增加飲水機開孔、在甲板面上新增樓梯開孔及增設擋水扁鐵、修改部分艙壁門孔尺寸、增加防火門開孔門檻等。

3.3 因生產設計過程中設計或工藝考慮不足而導致修改

（1）設計人員沒有按照施工圖紙建模及出圖。如：首部分段主甲板加厚區域沒有按施工圖紙建模，導致板厚下料有誤，需對該區域甲板進行換板；施工圖紙上某艙壁人孔已經移位，但設計人員沒有及時更新生產設計圖紙，導致該開孔有誤，需現場補孔及重新開孔；設計及校審人員沒有仔細核對施工圖紙，某些結構沒有體現到生產設計圖紙上，需補充套料，如首部分段的半肋位加強結構等；

（2）設計人員建模時在某些水密結構上誤開了流水孔、過焊孔等，但在整理圖面出圖時將其刪除了，但實際在SPD軟件導出的零件上該孔并沒有刪除，而校審人員只是校對了圖紙，而沒有對分段模型或零件進行核對，導致零件下料時該孔也一并切割出來了，需對這些零件的誤開孔加設水密補板；endprint

（3）根據輪機專業以及船廠的要求，將廚房部分風管改為結構風道，導致相關分段圖紙修改；

（4）某些分段外板零件劃分不合理，雖然其展開尺寸滿足套料板的要求，但超出了船廠的實際加工能力，需要調整板縫，導致相關圖紙修改；

（5）結構模型修改更新后，沒有及時通知其他專業進行干涉檢查，導致現場安裝時出現碰撞，只能調整結構進行修改；

（6）設計及現場經驗不足，部分液艙構件漏開了流水孔，導致結構在施工中形成積水。

4 采取的主要解決措施

（1）在項目初期，本船結構零件按批次套料，但每批套料所產生的余料編號定義很不規范，編號中只顯示了余料板厚及序列號，并沒有顯示余料所在批次，導致后面套料使用余料時追溯余料源頭比較困難。在項目中后期，采取在余料編號前增加所在的套料批次方式解決；

（2）圍壁扶強材的上下端一般都會設置肘板，但由于部分圍壁要求用裝飾板裝修而該艙室空間有限時，這些肘板就會妨礙裝飾板的安裝；或者艙室設備布置空間有限，確實需要結構調整肘板。在這種情況下，我們采取了如圖1所示的方法，將部分艙室的肘板設計成與扶強材一體化，從而滿足舾裝施工要求；

（3）在建造過程中，現場反饋尾側推電機設備控制箱與其他設備干涉，控制箱無法正常開閉。經與各方協調后，采取將該設備順時針旋轉90o安裝，并擴大平臺甲板開孔的方式來解決這一干涉問題；

（4）現場反饋，首尖艙分段由于線型問題空間狹小，部分結構無法焊接。經與現場人員協商，在滿足規范要求的前提下，將首尖艙93肋位處的直徑100的減輕孔在原有基礎上擴大，以保證施工人員能有足夠的空間將焊槍伸到里面焊接，如圖2所示；

（5）桅桿與消防炮平臺互有干涉，導致安裝桅桿時需臨時切割消防炮平臺局部區域，安裝桅桿后再把切割部分焊接回去，浪費不少時間。其實這項工作若能在圖紙建模階段發現，則可將干涉區域單獨劃分并做成散件，待桅桿定位安裝后再安裝這些散件，這點后續船應加以重視；

（6）在進行艙底水系統試驗過程中，發現尾部6號壓載艙排水嚴重不暢，是由于在6號壓載艙內新增了固定壓載，這些固定壓載的布置改變了艙內壓載水的流向，導致抽吸時的不暢。經與現場協商，在滿足規范的前提下，在艙內肋板上新增流水孔來使6號壓載艙排水順暢；

（7）規范規定肘板趾端200 mm范圍內不能開通焊孔、透氣孔、流水孔等，以往設計時只注意到縱向構件，但本船因構件和肘板較小，因此舭部及舷側肋骨等橫向肘板和大接頭之間也存在趾端200 mm范圍內必須開通焊孔的問題，而在生產設計時沒有注意到這方面，導致后期需現場增加補板，因此后續船的設計應對此類問題予以重視；

（8）本船的機艙逃生通道內嵌在左舷3號壓載邊艙內，由于設計時考慮不足，導致該通道圍壁與內底板形成了一個封閉的狹小空間，現場無法施焊。經協調，采取在該封閉空間的前、后壁板上增開直徑300 mm的圓孔，作為壓載邊艙的減輕孔及流水孔，同時在內底板上開設兩個直徑400 mm的臨時工藝孔，以便進入空間內部進行構件的焊接，待焊接完工后再補水密。

5 結束語

本船設計建造過程中，雖然有不少問題，但作為新開發船型總的來說是成功的。遵循在技術設計階段“特殊情況特殊考慮，精心設計合理結構”及生產設計階段“在強度及規范許可的情況下，適當進行結構修改來解決布置上的難題及各種干涉問題”等設計原則，我們在本船設計中取得了成功經驗。經驗告訴我們，要做好結構生產設計，技術人員除需嚴格遵守結構設計原則外，還需要花更多的時間和精力去考慮一些工藝性問題以及進行各專業之間的協調，在遇到施工設計與生產設計有矛盾時，只有也必須經過協調才能使問題很好地解決，才能達到既滿足結構要求、減少現場修改，又能快速解決施工中存在的問題。endprint