57000dwt散货船余量布置设计优化

［引用格式］熊元元. 57000DWT散货船余量布置设计优化[J].船舶物资与市场,2020(1):9-11.

57000DWT散货船余量布置设计优化

熊元元

（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131）

摘 要 ：本文介绍57000DWT散货船余量布置设计优化的过程及好处，降低造船成本的同时提高了总组搭载速度及缩短船台周期。造船是一个系统性工程，在追求壳舾涂一体化造船的同时，精度造船极为重要。其补偿量设计、余量设计与船舶的建造周期、建造成本息息相关，通过对前期数据的积累对比，把设计余量布置优化应用到新的船型中，执行新的精度标准。通过科学的管理办法和先进的工艺技术手段，对船体零件、部件、小组、中组、大组、分段、总组、搭载和全船舾装件进行尺寸精度控制，减少总组以及搭载修正量、切割量，并为提高舾装率、降低涂装破坏率创造有利条件，达到提高船舶建造质量、降低船舶建造成本、缩短船舶建造周期的目的。

关键词：焊接收缩；余量布置；切修；成本；船台周期

中图分类号：U671.91 文献标识码：A DOI:10.19727/j.cnki.cbwzysc.2020.01.002

0 引言

船体构件余量是指为了补偿结构在各工序中所产生的误差而留的尺寸裕度。船体建造余量可分为总段余量、分段余量、部件余量、零件余量和其他余量等[1]。由于57000DWT散货船在建造搭载过程中，各个环节都存在余量，导致部分分段及总段需要大量切割合拢口，不仅增加施工量而且全船的切修率也增大。而当主船体成型后，船舶报验主尺度时，船长基本都偏长65 mm以上，这无疑对船厂造成了成本损失。尤其是搭载舱口围时，会由于船长偏长，导致舱口围大肘板与甲板下的加强大量错位，开刀换板及切修工作更是大量增加。基于以上问题，现对57000DWT散货船余量布置进行设计优化。

表1 57000DWT散货船主船体分段基本情况

优化前57000DWT

散货船

船艉

机舱 （不含主机开

孔甲板）

双层底下边柜上边柜小甲板横壁船首合计 TOTAL所占比例

设计分段无余量制作

101623236817872.22%

设计分段无余量搭载

5111626266810108100.00%

总组分段数量

5716262400108881.48%

分段数5111626266810108

1 优化前57000DWT散货船分段切修工作大制造成本高

优化前57000DWT散货船分段划分主船体为108个分段，见表1。

优化前57000DWT散货船余量布置图设计时，分段建模总组缝及搭载缝坡口间隙为0，每个分段有一条缝加上4~6 mm焊接补偿量，每个板架根据纵横骨架加放一定比例的焊接收缩量。分段制作阶段，板架间的焊接补偿量都被收缩完毕，合拢口处焊接补偿量依然保留。分段总组时，每个总段在焊接结束后都有24 mm左右的余量，需要进行切割再搭载。而单个分段搭载前，进行模拟搭载，都要进行修割后才能挂钩进行搭载。耗费大量人力物力，给造船造成巨大的成本压力。

2 研究目的与任务

2.1 研究目的

为了降低57000DWT散货船系列船的制造成本，减小分段搭载切修工作量，实现分段大比例无余量制作，减小船台搭载错位现象及提高船台搭载周期。

2.2 研究任务

经过对前阶段57000DWT散货船分段制作及总组搭载情况进行研究，通过焊接试验及搭载数据的积累，整合一套适合现场分段制作及总组搭载的余量布置图。新图纸设计结合现场数据及试验结果来设计，最终来指导生产设计与现场施工，提高分段制作精度及搭载速度。

收稿日期：2019-11-12

作者简介：熊元元（1983-），男，学士，工程师，研究方向为船舶与海洋工程。

船舶物资与市场 9

基础科技

3 技术方案

3.1 制订船体结构余量的基本要求[2]

1）制订余量前，应了解船体建造方法及其工艺程序，熟悉结构零件、部件的装配关系与技术要求。

2）制订余量前，应了解结构零件号料与加工方法。3）余量的数值，在满足施工需要和建造技术要求的前提下，应尽量减少。从减少加工工序、减轻劳动强度、并利于促进加工的装配技术水平的提高出发，对可取可不取的余量，应尽量取消。

4）余量的性质与数值应标注清楚。

3.2 通过做焊接试验来加放焊接收缩量的方案设计

通过对不同板厚不同剖口形式的拼板试验，分段内部对接焊缝收缩补偿量按板厚区分，厚薄板对接以薄板板厚为基准加放。对接焊缝焊接收缩补偿量加放（如果板材在FCB上面拼板，对接缝单边焊接收缩量为0.75），板厚5～13（AI）单边加放0.5收缩量，板厚14～30(AYS/AYN) 单边加放0.5收缩量。

根据不同的板厚及不同的焊角大小及焊接形式分别做角焊缝焊接收缩试验，参考试验结果得到数据如表2、表3所示。

表2 手工角焊缝收缩补偿量加放原则

表3 CO2角焊缝板材收缩补偿量加放原则

通过以上试验结果，根据57000DWT散货船结构形式、板厚大小及焊接方法设计相应的焊接收缩量。

3.3 通过对搭载数据的积累来加放相应的收缩量

通过现场对2条船内底板不同部位焊接收缩量的收集，来进一步优化补偿量的加放。2条船具体数据见表4。

10 船舶物资与市场

表4 2条船内底板不同部位焊接收缩量对比情况

船号具体部位

焊前数值焊后数值收缩量备注22#F01C与B13C左内底板900　22#F01C与B13C右内底板90073　22#B12与B11P中内底板1100109　22#B11P与B10左内底板100099　22#B11P与B10右内底板10009973　22#H110S与H109S内底板10009973　22#H110P与H109P内底板10009973　22#H109S与H108S内底板100099　22#H107S与H108S内底板10009973　22#H106S与H107S内底板10009991　22#B01C与B02C内底板10009955　22#B07C与B06C内底板10009946　22#H106S与H105S内底板10009973　22#H105S与H104S内底板10009973　22#E01C与B01C内底板100099　22#E01C与B01C船底板10009973　22#B10C与B11P船底板100099　20#B01C与B02C左内底板10009973　20#B01C与B02C右内底板1000994.55.5　20#B02C与B03C左内底板10009982　20#B02C与B03C右内底板10009973　20#B10C与B09C左内底板10009973　20#

B10C与B09C右内底板100099　20#B03P与B04P内底板10009973　20#B03S与BO4S内底板10009973　20#B11P与B10C内底板10009973　20#B11P与B12P内底板1000997.52.5　20#B12S与B13C内底板10009982　20#B11P与B10P内底板10009982　20#B11S与B12S内底板10009973　20#B12P与B13C内底板1000997.52.5　20#B12P与B13C船底板10009973　20#

B11P与B12P船底板100099　20#B01C与B02C船底板10009955　20#

B02C与B03C船底板

1000

997.5

2.5

可知：22#内底板平均收缩3 mm，船底板平均收缩3.5mm；20#船内底板平均收缩3 mm，船底板平均收缩3.6mm。

3.4 设计加放焊接收缩量的方案实现

1）从生产设计开始，建模阶段分段合拢口留6 mm间隙前57000DWT散货船建模阶段合拢口二氧焊间隙没有留出，导致分段长度偏长，总组后长度更长，使得总段进行切修处理。57000DWT散货船主甲板横向合拢缝总共有16条，合计省掉96 mm长的钢板，约2 t。总组焊接补偿量取消，共计9条总组缝，合计省掉41 mm长度的钢材，约1 t。全船新设计余量布置图在船长方向省掉长度为137 mm，省掉钢材重量约3 t。

2）货舱区船宽方向下舷侧与双层底合拢口补偿量取消前57000DWT散货船由于船宽加放了焊接补偿量且没有留间隙建模，导致双层底合拢口切修量大。现在在设计阶段取消船宽方向合拢口的焊接补偿量以及在建模阶段留出二氧焊间隙，船宽方向内底板及船底外板设计阶段少了22 mm，重约1 t的钢板。完全避免搭载阶段合拢口处的切割量，缩短了搭载时间，保证了船长及半宽值。

表4 余量布置优化的结果

优化后57000DWT

设计分段设计分段散货船

分段数无余量制无余量搭总组分段作

载

数量

船艉

5355机舱 （不含主机开

孔甲板）

1701717双层底14141414下边柜26262626上边柜26262626小甲板66横壁4444船首1021010合计 TOTAL108

81108106所占比例

75.00%

100%

98.15%

基础科技

3 )余量布置优化过程

结合焊接试验数据及现场搭载数据，建模阶段合拢口留出二氧焊间隙，总组缝焊接补偿量取消，下舷侧与双层底搭载缝焊接补偿量取消。外板展开图中，线型变化较小的艏艉区域设计为无余量制作。分段总组及搭载前必须经过模拟搭载，确认分段状态，使分段真正实行无余量制作、无余量总组及无余量搭载。

4 )余量布置优化的结果

经过对余量布置的优化，分段无余量制作及总组比例提高，对分段总组及搭载阶段的切修量提供了保障。

4 结语

经过对57000DWT散货船余量布置的优化，全船分段无余量制作及无余量总组比例提高，减小了全船的切修量，总组段尺寸也符合标准。全船主尺度在不进行大量修割的情况下，满足公差要求。

分段无余量设计，直接提高了分段搭载速度，缩短分段总组时间及船台周期。根据前后2艘57000DWT散货船对比，优化后的散货船制造成本明显低于优化前的，仅余量修割这一块节省成本约15万元，节省钢材约5万元。余量布置的设计优化提高分段搭载速度及缩短了船台周期，为船厂的利润增长起到至关重要的作用。通过经验数据的积累，科学造船的理念，余量布置优化将会更加全面深入地进行下去，争取全船实现无余量造船，为公司的降本增效提供技术保障。这次余量布置优化的结果是成功的，同时为后续同类船型的余量布置提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]李忠林,魏莉洁,张子睿.船舶建造工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006.

[2]黄浩.船体工艺手册[M].北京：国防工业出版社，2013.

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