高速客船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造分析

杜曉雄 廣東珠江船務(wù)集團(tuán)有限公司

高速客船從設(shè)計(jì)到建造完成，中間需要經(jīng)歷復(fù)雜的過程，其中包括產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)建造，舾裝工程，試航及交船的整個(gè)過程，整個(gè)周期往往超過1年的時(shí)間。船體結(jié)構(gòu)作為舞臺(tái)，要為舾裝專業(yè)創(chuàng)造良好的施工條件。

1.高速客船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

在進(jìn)行高速客船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，主機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、救生艇、帶纜樁、導(dǎo)纜孔、設(shè)備座架（推進(jìn)器、客艙座椅、水密艙壁、船首構(gòu)件）等要充分考慮如何做好結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，按照船級(jí)社規(guī)范要求，要做好圖紙送審工作，大設(shè)備加強(qiáng)要在詳細(xì)設(shè)計(jì)前期做好區(qū)域優(yōu)化，小型設(shè)備在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段做好完善即可。

根據(jù)船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算結(jié)果，一般也要相應(yīng)的采取加強(qiáng)措施，從而保證結(jié)構(gòu)的抗振性能。振動(dòng)計(jì)算一般是對(duì)主機(jī)和螺旋槳的激振力來作為響，所以在設(shè)計(jì)前期要充分考慮規(guī)范要求，滿足客船和商船適居性振動(dòng)測(cè)量、報(bào)告和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則計(jì)算對(duì)象，局部振動(dòng)不考慮其他大設(shè)備的影響。按照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來說，一般需要對(duì)船上的通風(fēng)設(shè)備，例如風(fēng)機(jī)等做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。但是振動(dòng)計(jì)算一般需要很長(zhǎng)時(shí)間，船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作進(jìn)度很受其影要求。

1.2 機(jī)艙區(qū)域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

機(jī)艙區(qū)域一般沒有單獨(dú)設(shè)置泵艙，泵浦設(shè)備與其他輪機(jī)設(shè)備一起集中布置，因此，船上的設(shè)備管路相對(duì)多而且復(fù)雜，使得機(jī)艙區(qū)域顯得狹小，機(jī)艙區(qū)的布置往往是船東最關(guān)注的地方之一，這與日后船舶的營(yíng)運(yùn)、船上人員的維修保養(yǎng)工作息息相關(guān)，機(jī)艙布置圖一般需要經(jīng)過大量反復(fù)優(yōu)化完善，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到的影響是非常明顯的。

按照設(shè)計(jì)程序來說，船體的詳細(xì)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)設(shè)計(jì)有較長(zhǎng)的時(shí)間并行推進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式及零件編碼會(huì)因此而產(chǎn)生一定的修改，機(jī)艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意重復(fù)做好設(shè)計(jì)校對(duì)。按照后期現(xiàn)場(chǎng)施工情況來看，提前介入設(shè)計(jì)優(yōu)化工作是非常關(guān)鍵的，所以，在設(shè)計(jì)過程中，可以借鑒來自類似船舶的設(shè)計(jì)參考和船東或使用者們的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，進(jìn)行提前介入的優(yōu)化工作。

1.3 管子與風(fēng)管布置及有限元分析

高速客船由于船型特殊，一般需在船體結(jié)構(gòu)上布置很多管子貫通（電纜）開孔和結(jié)構(gòu)風(fēng)管，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段舾裝設(shè)計(jì)無法細(xì)致做到精準(zhǔn)的方案，但是該項(xiàng)工作詳細(xì)設(shè)計(jì)前期要開展相應(yīng)的策劃。開孔旁需要注意結(jié)構(gòu)加強(qiáng)的問題，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)開孔方面還要做有限元計(jì)算校核。風(fēng)管設(shè)計(jì)也是一個(gè)難點(diǎn)，一般需要結(jié)合實(shí)際需求多次進(jìn)行修改完善，否則在后期生產(chǎn)設(shè)計(jì)工作推進(jìn)中將會(huì)產(chǎn)生很大的困難。高速客船設(shè)計(jì)中為了防止生產(chǎn)設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面出現(xiàn)，一般需要提前在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段構(gòu)思和進(jìn)行初步放樣，盡量把所有的開孔都反映在詳細(xì)設(shè)計(jì)的圖紙上。

2.高速客船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

2.1 生產(chǎn)設(shè)計(jì)主要任務(wù)

首先，在船舶設(shè)計(jì)軟件AM系統(tǒng)中進(jìn)行完整建模，為整體設(shè)計(jì)提供了非常好的基礎(chǔ)，這樣也可以做到非常精準(zhǔn)的材料統(tǒng)計(jì)和放樣。

其次，設(shè)計(jì)人員在建模出圖、出零件表提交放樣預(yù)套料，并要求各位設(shè)計(jì)人員能嚴(yán)格安照排版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，如有修改及時(shí)與放樣主辦溝通。實(shí)現(xiàn)船體和舾裝設(shè)計(jì)一體化，確保船體與舾裝專業(yè)可以協(xié)同設(shè)計(jì)。鋼材等材料清單更為準(zhǔn)確，避免因?yàn)楦鶕?jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)材料統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的誤差，可以讓更多設(shè)計(jì)人員，提高材料利用率降低采購成本，對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)放樣大有好處。

再者，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，這是一種大膽的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，與質(zhì)量體系建設(shè)中重要的組成部分，比如全船的肘板和補(bǔ)板進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析，從而選取超過50件以上的補(bǔ)板與肘板形成標(biāo)準(zhǔn)件，完成了標(biāo)準(zhǔn)件圖冊(cè)，創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)托盤管理的理念進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)用托盤的理念，就可以利用物流的概念實(shí)現(xiàn)材料的按某個(gè)分段或批次來集中配送，一些零件制作分包，實(shí)現(xiàn)定向制作和加工，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)件和通用件的使用以提高材料及零部件利用率和生產(chǎn)效率。

最后就是設(shè)備加強(qiáng)，管子開孔以及門窗開孔等，一定要在開展生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模過程中對(duì)照檢查，與舾裝專業(yè)做好溝通，以保證開孔的正確，減少對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的負(fù)面影響。舾裝設(shè)施等日后維護(hù)保養(yǎng)工作繁重，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該盡可能可能考慮這部分的需求以減輕不合理的設(shè)備使用狀況以及維修難度。

2.2 生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中保證設(shè)計(jì)質(zhì)量控制

生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中克服時(shí)間緊的困難，堅(jiān)持所有設(shè)計(jì)校對(duì)人員按設(shè)計(jì)校審指導(dǎo)問題開展設(shè)計(jì)工作，并要求設(shè)計(jì)人員按要求填寫過程檢查表；

作為船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，一定要認(rèn)真對(duì)待和消化詳細(xì)建造策劃方針書，要設(shè)法把有關(guān)要求落實(shí)到生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中去，精度、對(duì)合線、吊裝順序、建造工藝等應(yīng)嚴(yán)格按工藝課所提供有關(guān)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，遇到問題不定期組織討論，統(tǒng)一設(shè)計(jì)方法，要定期把遇到的新問題和要注意的地方進(jìn)行分解培訓(xùn)，特別是要提醒設(shè)計(jì)人員按照高速客船的實(shí)際情況，不能死板地按照傳統(tǒng)的方式套用和處理問題，同時(shí)留下相應(yīng)的過程監(jiān)控的記錄，以便實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制和積累經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按照排版圖設(shè)計(jì)，并按物料清單所注明的專板專用范圍要求選用，避免物料浪費(fèi)和積壓，為控制空船重量，施工時(shí)嚴(yán)格控制材料代用，如果必須改變板厚或者材質(zhì)代用，必須要經(jīng)過設(shè)計(jì)人員的確認(rèn)；提前安排負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)區(qū)域中的外板及骨材建模人員名單并發(fā)布告知，要求圖紙?jiān)O(shè)繪人員將圖紙交出之前，完成全船所有結(jié)構(gòu)建模，從而保證自己所做的結(jié)構(gòu)圖紙與模型保持一致。

舾裝專業(yè)要求重新協(xié)議或協(xié)議后續(xù)修改，請(qǐng)舾裝聯(lián)系主辦進(jìn)行登記并修改，以保證船體協(xié)議處理的完整，設(shè)計(jì)人員不能輕易同意協(xié)議修改，在結(jié)構(gòu)完成設(shè)計(jì)之后，要把各專業(yè)之間的協(xié)議文件進(jìn)行完整收集并統(tǒng)一保存。

3.高速客船建造階段相關(guān)任務(wù)分析

高速客船現(xiàn)場(chǎng)施工要做好高度重視，整個(gè)過程都必須認(rèn)真對(duì)待，一定要主動(dòng)關(guān)注建造現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題，因?yàn)橥ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)問題的解決，能夠有效提高設(shè)計(jì)水平和增加自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。下面將結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)建造設(shè)計(jì)問題的典型案例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

高速客船與普通的民船相比，在設(shè)計(jì)和施工方面都容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)修改，一方面高速客船結(jié)構(gòu)、設(shè)備較為復(fù)雜容易出現(xiàn)考慮不足，另一方面很多從事船舶設(shè)計(jì)建造的人員對(duì)于高速客船的設(shè)計(jì)建造能力還是存在著較大的能力短板的。

一般來說，由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤產(chǎn)生的建造修改，主要分為設(shè)計(jì)建模錯(cuò)誤引起的修改、設(shè)計(jì)零件下料指令錯(cuò)誤引起的修改、對(duì)船體建造現(xiàn)場(chǎng)施工工藝不了解引起的修改、船級(jí)社退審意見修改圖紙引起的修改。

修改和補(bǔ)料最多的是因?yàn)榻ｅe(cuò)誤而引起的修改。因?yàn)楦咚倏痛写w結(jié)構(gòu)均要求建模，而下料資料也是根據(jù)建模的模型得到，如果模型不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)大量的修改，在以后的設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模型的重視程度。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝的不了解也造成了較多的修改，由于高速客船的線型變化較大，設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)上本船有著較多的密閉、狹小空間，這些位置的處理，在設(shè)計(jì)中考慮不夠充分，致使后期現(xiàn)場(chǎng)的大量修改。另外負(fù)責(zé)船體設(shè)計(jì)的人員如果缺乏施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工藝及施工條件難以做到全面熟悉，會(huì)對(duì)建造順序及結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)等方面的處理不夠妥當(dāng)，在施工中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)無法安裝的情況。

4.結(jié)束語

隨著人們的生活水平不斷提高，越來越多人熱衷于乘坐內(nèi)河高速客船便捷舒適的海上出行旅游，陶冶生活情操，也為大流量的海上交通運(yùn)輸高效節(jié)能方案提供了市場(chǎng)，推動(dòng)著船舶修造行業(yè)的發(fā)展。希望通過分享設(shè)計(jì)及建造監(jiān)察過程的經(jīng)驗(yàn)，集思廣益，攻克技術(shù)難關(guān)，為高速客船設(shè)計(jì)建造乃至維修改裝提供參考。