1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 118000DWT散货船底部典型分段总组合拢工艺设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 散货船是当前世界三大主流船型之一，目前世界散货船船队总运力约 4.54 亿载重吨，占世界船队总运力的近 37%。由于技术相对成熟，散货船通常是一国造船业进入世界造船市场的首选船型之一。按手持订单载重吨计算，截止 2009 年末，中国造船业在世界散货船市场的份额高达 48.7%。远远地把日本（ 24.5%）、韩国（ 20.5%）甩在了背后，当仁不让地坐稳了 “ 世界第一 ” 的 头 把交椅 1。如此多的订单，表明我国在造船数量上已经达到一个高峰，但在造船技
2、术上还是与其他造船强国有一定差距，这主要体现在分段总组合拢的速度和精度上，由于船厂中船台（坞）数量有限，船台周期很大程度上制约着船厂的生产。船台装配俗称 “ 大合拢 ” ，是船体结构整体装配的工艺阶段，船台装配是一道技术性强、质量要求高的关键工序，也是一道费时最多、劳动强度最大、工作环境最差、严重影响船台周期和船体建造质量的老大难工序 2。 从 1995 年中船总公司在第二次缩短造船周期会议上对现代造船模式做了定义以来，各造船企业大面积学习韩日等先进国家的 造船技术和造船模式。围绕缩短造船周期，推行分段总组造船法，发展单元组装、预舾装和模块化技术，发展精度造船和先进涂装技术，加强船台（坞）总装
3、工艺方法研究 3。 在船台装配合拢中，底部分段装配定位工作量颇大，一般占船台上主船体装配工作量的 40%50%。但是由于船体分段结构形式的多样性和复杂性，船体分段合拢设备并不能适用于所有的分段，其适用范围为平直的或是底部外板曲度较小的船底分段 ， 以及带有平直或曲度较小底部的总段。传统的底部分段的船台定位作业处于繁重而落后的手工操作状态，底部分段的高度位置主要依靠安放在墩位 上的油压千斤顶进行调节。为了搁置分段，必须经常搬运及叠放沉重的墩木。这些手工操作的装备数量多、重量大，而且船底与船台表面之间的距离仅 1.2m 1.6m，作业往往是在人不能直立的条件下进行，工效低、工时多、劳动繁重。而船体
4、分段合拢设备，其主要作用是在船台装配时完成待定位分段相对于基准分段在空间位置、姿态的定位和调整，改变以往船台合拢作业长期占用吊机、依靠工人手工操作状态，提高船台装配合拢的质量和效率，缩短船台周期 4。 针对船体装配工艺设计自动化程度低 ， 影响船舶建造周期和建造质量等问题 ,孔凡凯 、 张家泰 、钟宇 光 设计了分段模块的装配单元决策系统 ， 建立了分段模块装配信息模型 ,基于模糊数学理论 ,应用模糊聚类方法实现了分段模块装配工艺的自动编制 。 实例表明 ,该方法是合理的和可行的 。 应用该方法在较高的装配层次上实现了船体模块装配工艺的制定 ,为船舶模块化生产提供了有效的工具 5。 现在大部分
5、船厂都在积极地推行分段总组建造法，要求尽量减少分段数量，增大总段重量 6。为了显著增加船舶总装区域的产量，并显著增大建造船舶的吨位。韩国和日本已把造船厂的起重、移位和定位的能力从数百吨提升到数千吨乃至突破万吨，以在总装区域合拢巨型总段 或船段 7。 目前我国船体分段或总段的顶举、平移、调整和合拢 ,大多采取人工操作 ,费时费力 ,而且精度低 ,存在安全隐患 ,不能满足舰船总段模块化建造合拢对举船能力和对中精度的要求。针对这些问题，刘文艳，徐平运用计算机、自动控制及机械液压等技术设计了一种大型舰船分段自动合拢系统 ,它采用船台墩形式 ,自动完成大型船体分段或总段的顶举、平移、姿态调整和合拢对中
6、,节省了大量的人力和物力 ,而且操作安全 ,推力大 ,对中精度高 ,并且可以参与下水移船 8。 通过长期的探索研究，各船厂都提出了各自的解决办法来应对船台（坞）分段装配合 拢的难题，在这个过程中，船台无余量装配工艺逐渐发展起来。在当代，日本造船比较发达，在控制分段的施工误差和施工变形方面取得了较好的进展。日本相关船厂在建造大、中型船舶时，控制造船各道工序的施工误差施放适量的工艺余量，实现了平行中体部位的分段无余量建造和船台无余量装配，而在型线复杂的首尾部的分段还是采用在一端放 20-30mm余量两次定位的工艺 9。在西欧的一些船厂则是通过分段预修整（即分段制造完毕后，进行余量划线、切除其余量）
7、的方法来达到船台无余量装配。上述方法大大降低了船台装配的劳动强度，提高了生产效率和船 台大吊车的利用率，缩短了船台周期 10。 目前，在日韩等先进造船企业，基本已达到从下料开始，加工、分段建造、合拢，分段全方位无余量建造，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。由于船体的精度得到控制，给舾装、管系的提前施工和精度控制奠定了基础，达到了缩短船台（坞内）合拢周期的目的 11。随着造船业的发展，现在国内各船厂都已进入了精度造船时代 12，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。就如国内大部分骨干船厂，已经基本达到从生产设计开始将精度信息反映 到工作
8、图上，使在每个工艺阶段明确精度的要求，在生产设计阶段进行精度设计，体现精度管理和控制的意图，精度控制值、精度补偿值、各种信息均反映到船舶放样的零件上（补偿值），实现所有零件、部件和分段的精度控制，基本达到内部构件无余量下料，绝大部分分段切割余量后无余量上船台合拢，部分分段无余量建造 13-15。 但由于分段结构和制作过程的特殊性，偏差的形成、传递和叠加等都极为复杂，尤其是分段完全冷却后出现的焊接变形会给船体下一阶段的焊接和装配带来很大的困难 ， 还会引起舱壁和外（壳）板的凹凸变形，使船体结构强度降低。在分 段合拢时，需要花费大量的时间进行矫正和修正工作 16， 因此， 在设计阶段对焊接变形的预
9、测和控制一直是大多数船厂的重要任务，以确保更高质量，以及更高的造船生产力。对于一些简单的结构的焊接变形预测已经做了许多研究，然而，很少对实际分段进行研究 17， 所以无余量建造的技术难度相当大。 随着技术水平提高 ， 我国在逐步实施无余量造船技术中某些方面，如尝试对建造过程的精度管理 ， 提高设备性能等方面也取得可喜进步 18。但在分段合拢工艺上还是存在一些问题，例如，在分段总组或合拢过程中，合拢缝的对接间隙精度要求不够，工艺设 计人员缺乏经验，生产现场凭感觉提供的数据，导致部件装焊经常出现非长即短、分段组装后在端部合拢缝处不同步、 T形肘板趾端焊接变形无法修复等情况 ， 使分段合拢后的修割率
10、和垫板率提高 ， 造成材料与工时的浪费。另外，推广运用分段总组技术，围绕快速搭载等关键环节，开发和应用能够提高生产效率的造船新工艺、新方法，保证分段总组建造变形的控制，加强船台总装工艺方法研究 1920； 推广双斜切分段无余量制造技术、扩大分段无余量合拢比例都是国内船厂分段总组工艺上所面临的问题 21。 目前，我国是散货船的制造大国，订单量世界第一 ，通过对散货船建造工艺的研究，可以为建造高技术含量的船舶积累经验， 使散货船建造向大型化，高性能化发展， 而船体分段总组合拢技术又是决定一艘船建造周期和建造精度的关键。因此，对 118000DWT这类大型 散货船 底部 分段总组合拢工艺设计的研究是
11、很有必要的。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1. 船舶总体建造工艺； 2. 船体分段建造方案； 3. 底部典型分段是施工方案。 三、研究步骤、方法及措施： 拟定论文的整体框架，查阅相关资料，为论文打下理论基础。 在实习期间，了解所研究船型的相关数据以及相应的建造工 艺，把实际的工艺结合到先前的理论中去。 四、参考文献： 1 刘江洁 .散货船制造大国之路 J.中国船捡， 2010（ 2）： 29-31 2 叶超 .船体分段合拢设备机械结构模型研究 D.武汉理工大学， 2009： 2-4 3 M. HADJINA. Simulation Modelling Based Methodolo
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