GPA696海工船甲板分段工艺设计【开题报告】.doc

1、 毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 GPA696 海工船甲板分段工艺设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 世界能源危机的加剧和未来陆地上油气储存量的逐渐枯竭 向 人类提出了更广泛的开发海上油气资源的必要性问题。未来世界油气需求的增长将越来越大的程度上由海上来满足。全球的海底石油总储存量约有 1400 亿至 2000 亿吨，为整个陆上油气总储存量的 30-50%。目前，世界上已有 100 多个国家和地区在海上开采石油，发现的油气田总量约有 1600 多个，其中已有 200 多个油气田投入生产，海上油气产量在整个油气采 量中所占的比例已由 1970 年的 10%迅速增加到了

2、2009 年的 65-70%。未来几年内，海上石油和油气的产量还会增加 1。但是由于近、沿海地区的油气田基本上已经开发，油气田离岸越来越远，油田服务的难度也越来越高。为了顺应油气田人员及补给的快速供应，一种叫做 “海洋供应船 ”的多功能海上交通工具首先出现 2。海洋供应船是为海上石油钻井平台提供生产和生活服务的船舶，早期的海洋供应船是由拖船演变而来的。最初，拖曳海上钻进平台的拖船和为海上钻井平台提供各项服务的船舶是互相独立的，后来为了是拖船在平台移泊定位后不至闲置 以提高其经济性，就把供应、拖曳、救助、消防等其他功能合于一船，演变为专业海洋平台供应船。世界上第一艘专用海洋供应船是美国海事公司在

3、 1955 年建造的 3。海洋供应船的主要功能有供应功能、拖曳功能、抛起锚功能、对外消防灭火功能、救助和守护等功能。 现代造船生产工艺流程是以区域为基础，将船体建造、舾装和涂装三种不同类型的作业相互协调和有机结合地组织生产，形成壳、舾、涂一体化建造技术 4。海洋工程船的工艺设计 包括船体放样和号料、钢料加工、 船体装配、船舶舾装 和 涂装 、船舶下水 。船体装配、船舶舾装和涂装在整个工艺流程 中起着重要的作用，所以应着重研究。 船舶装配是将加工合格的船体零件组合成部件、分段、总段，直至船体的工艺过程 5。在这个过程中主要的难点与重点就是结构预装焊、精度管理与总组合拢。船体结构预焊装包括部、组件

4、装焊、分段装焊、大型分段和总段的组装。 由于船舶流线型结构和内部设备的要求，所以需要对船舶进行预焊接。目前预测焊接的方法主要有实验法、解析法、数值分析法和等效载荷法 6。 20 世纪 30 年代的焊接变形研究是以实验和经验来导出各类焊接变形模型，称为实验法。解析法是基于经典弹性理论、忽略热弹 -塑性过程的焊接变形研 究法。 20 世纪 50 年代，苏联的 H.O.奥凯尔布朗母首先用图解的形式提出了一维解析残余塑变法， C.A.库茨米诺夫在此理论上做了进一步的发展，并形成了一个较完整的理论体系。数值分析法是从 20 世纪 60 年代 -70 年代随着计算机技术的发展，出现了有限差分法、有限元法、

5、边界元法等数值分析法之后开始的。 20 世纪 70 年代出现了等效载荷法。等效载荷法是把等效载荷作用在结构上，通过弹性有限元分析，计算出结构最终变形量的方法。 在海洋工程船甲板焊接中只要用到薄钢板，构件就会产生无法消除的扭曲变形 。国内发现一种 消除变形最具有经济效益 和管理效益的方法就是Terac 热矫正方法 【 7】 。造船精度管理是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学的管理方法与先进的工艺技术手段，对船体零部件、分段和全船舾装件进行尺寸精度控制，最大限度地减少装配作业现场的修整工作量，并为提高预舾装率和降低二次除锈创造有利条件 【 8】 。 30 多年来，国内许多船厂的精度管理都局限在

6、船体领域，对舾装件的精度管理不够全面。实际上对船体和舾装实施精度控制都是追求高效，两者是相辅相成的。国外如日、韩在分段组装的，同时完成对该分段上所有具备安装条件的舾装件进行安装9。 无余量是精度造船 的重要组成部分。分段无余量建造指所有零件下料就没有余量或仅预留一定的补偿量，经历一系列工艺阶段后，分段不需修整即可满足建造精度要求 【 10】 。分段无余量建造的关键和重点是确定各构件在各个施工阶段中的补偿量。 日韩等先进造船企业基本上达到从下料开始全方位无余量建造，均以补偿量和焊接收缩量的形式代替余量，合拢阶段基本不需要切割余量上船台。国内目前总的方向是从分段无余量上船台逐步向分段无余量建造发展

7、 【 11】 。由于海洋工程船甲板的线型和分段结构相对复杂，装焊过程的变形也更明显，相邻分段间难以相互弥补偏差，导致分段间的补 偿量难以计算。船舶总装是在部件装焊、分（总）段装焊及舾装、涂装的基础上，在船台完成船舶整体装焊和舾装、涂装的工艺阶段，它对保证船舶的建造质量，缩短船舶建造周期有着直接的联系 【 12】 。 船舶舾装是 对船体进行系统化处理和安装的生产活动。它包括机舱内各种装置、系统和属具；船上控制船舶运动方向、保证航行安全和营运作业所需要的各种设备和用具等。船舶舾装一般分为住舱舾装，甲板舾装，机舱舾装和电器舾装 13。船舶建造周期的长短与先行舾装量的大小有着密切的关系，提高先行舾装量

8、，缩短船坞内舾装所占时间，就能有效减少船舶建造 周期 14。国内主要采用船壳付舾装品的船壳部材化来提高先行舾装量。船舶中船壳付的梯子、平台、栏杆是其主要的舾装品，占船舶舾装品的15%-20%，如何使这些舾装品的安装尽量控制在小组、大组、定盘阶段以减少船坞内所占时间是关键 15。首先要了解梯子、平台舾装品的装配状态，并设法提高这些舾装品的预舾装量；其次要了解船壳结构分段的划分，只有这样，才能正确确定梯子、栏杆、扶手等船壳付舾装品状态的安装。南通中远川崎采用日本先进的设计和生产管理技术，从提高先行舾装量着手力争把先行舾装完成 90%以上，减少船坞内舾装、岸 壁舾装所占时间，缩短船舶建造周期。 船舶

9、涂装是为了防止材料的腐蚀，延长船舶寿命，对原材料、器件和船体等进行除锈、清理和涂漆等处理工程，还具有外表装饰和船底防污作用 1617。常规甲板涂装工艺的缺点是喷射产生的大量粉尘，会造成大面积广泛性的环境污染，由于涂装面积大，喷砂涂装只能分块进行，速度慢延长生产周期。对海洋工程船的甲板涂装采用了甲板抛丸设备以磨料喷射的方法进行抛丸除锈，抛丸机具有封闭功能，磨料自动循环使用，灰砂自动分离，而且工作效率高，工作时不产生污染 1819。 海洋工程船具有附加值高、制 造难度大、科技含量高等特点，一艘船的单价最高可达 1 亿美元，远高于一般的散货船、集装箱船等 【 20】 。 GPA696IMR 海洋工程

10、船是一种新的船型，该船的甲板分段施工工艺在焊接，精度管理和涂装上与 三大主流船舶 有 所 区别，具有研究意义。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： （ 1）： GPA696 海洋工程船总体建造工艺； （ 2）： GPA696 海洋工程船典型分段建造工艺。 三、研究步骤、方法及措施： （ 1）：分析任务书与母型资料； （ 2）：编制总体建造工艺原则； （ 3）：编制分段建造方案； （ 4）：选取装配及面； （ 5）：编制装配工艺； （ 6）：编制焊接工艺； （ 7）：施工工艺技术要求。 四、参考文献： 1 金健民 .海洋供应船的总体设计 D.上海：上海交通大学， 2009： 1-11. 2

11、吴南活 .基于斧头首概念的 45m高速海洋平台供应船的型线设计 J.广东造船， 2009（ 12）： 28-29. 3 王传荣 .海洋特种船舶发展现状及趋势分析 J.船舶物资与市场， 2007（ 06）： 15-20. 4 徐兆康，胡毛宇 .船舶建造工艺学 J.北京：人民交通出版社， 2010:217-220. 5 陈彤 ，陈岗军 .两次定位法船体总段大合拢 J.船海工程， 2007（ 04）： 38-41. 6 王正 .船甲板焊接变形矫正新方法 J.金属加工， 2009（ 10）： 16-20. 7 杜佳悦，李聂 .浅谈无余量分段搭载合拢的精度控制与船体成型精度的关系 J.创新技术， 201

12、0（ 05）： 36-39. 8 刘善德，翟永兴 .造船精度管理是实施总装造船的支撑性技术 J.造船技术， 2007（ 03）：23-26. 9 韦林毅 .中小型船舶分段无余量建造共育实践 J.建造工艺， 2010： 49-52. 10 王传 荣 .海洋特种船舶发展现状及趋势分析 J.船舶物资与市场， 2007（ 06）： 15-20. 11 宋平，钱存双 .滚装船货物甲板无污染磨料抛射除锈 J.造船技术， 2004（ 02）： 38-40. 12 吴南活 .基于斧头首概念的 45m高速海洋平台供应船的型线设计 J. 广东造船， 2009（ 12）： 28-29. 13 张言才 .75m海洋平

13、台供应船设计 J.江苏船舶， 2005（ 01）： 1-4. 14 张平，洪伟宏 .舰船总体区域设计技术研究 J.中国舰船研究， 2009（ 06）： 33-37. 15 马强，李文龙 .船体分段合拢设备方案设计 J.科技资讯， 2010： 65. 16 潘学光 .浅海海洋工程的结构型式 N. 中国船检， 2005（ 06） . 17 张庙银 .提高先行舾装量，缩短船舶建造周期 N.船舶工业技术， 2003（ 06）： 26-28. 18 Kallak， B.H. A process-centric ship design management frameworkJ. ORIGINAL ARTICLE,2010(03):23-33. 19 Zimmermann， M R.Bronsart. Knowledge Modeling in Ship Design using Semantic Web TechniquesJ. University of Rostock， 2009（ 07） ： 999-1010. 20 Diez， M D.Peri. Robust optimization for ship conceptual designJ.Ocean Engineering,2010（ 01） :966-977.