1、 本科毕业论文 （ 20 届） 4800HP 拖轮施工初步设计 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 摘要 2 前言 港作拖轮是一种为大型船舶进出港口提供助泊、拖带、协助掉头、沿海抢险救助等服务的小型船舶，其充足的拖力、灵活的操纵性是能否 提供优质服务、保障大船安全进出港口的基本要求。 近年来，随着我国经济的持续快速发展，沿海港口的货物吞吐量也逐年大幅提升，进出港口的营运船舶也越来越集装化、大吨位化。普通港作拖轮受拖力、操纵性能和船型结构的限制，协助一艘超大型船舶进出港时，其作业效率与经济性的滞后性开始日益凸显。 目前全国港口的港作
2、拖轮都以全回转拖轮为主，且已能实现小范围的灵活回转，但传统的船型结构和设备的性能所决定的操纵性能已逐渐不能满足辅助大型船舶在狭窄和繁忙港口航行的要求，也不能胜任大风浪中拖带、护航等任务。因此，港作拖轮如何改进船型、 提高性能，适应港口发展需要，已成为拖轮建造厂和经营单位亟待解决的问题。 现代造船工艺是在综合采用先进制造技术和现代科学管理的条件下研究船舶建造过程及方法的一门应用科学。 造船工艺的主要任务是 :一方面应根据现有的技术条件，为船厂生产造船生产制定优良的工艺方案和工艺方法，以缩短周期、降低生产成本、提高质量和改善生产条件；另一方面应大力研究开发新工艺、新技术，不断提高造船工艺水平，以适
3、应社会经济不断发展的需要。 改革开放 30年来，我国造船工艺技术获得了巨大的发展，但与我国世界造船大国强国以及世界第一的志向和追求而言 ，发展还任重而道远。虽然发展愿望和需求非常迫切，但是我国造船工艺及创新能力，与世界第一的造船强国需求尚有不少差距；这将为奋发有为的造船人提供了广阔的施展聪明才智和想象力的空间。 造船工艺的发展水平和趋向 , 是属于决定整个造船业以及各造船企业未来科技进步的主要因素。在过去，造船工艺一般分为船体建造和舾装工艺两大类；自进入 20世纪 70年代 由于船舶大型化导致涂装工程大量增加，质量要求不断提高，涂装技术得到迅速发展，从而促使涂装作业从舾装作业中分离出来，形成独
4、特的涂装生产作业系统；同时也把造船工艺分为船体建造、舾装和涂装三种不同类型的制造技术。 此次设计的主要内容是根据现今拖轮的发展情况与建造工艺，在原有母型船的基础上依据各类规范、要求，对其分段划分、分段建造、合拢等生产工艺做部分设计。 本科毕业论文 摘要 3 目录 摘要 .4 ABSTRACT.4 第一章 船体建造工艺总述 .6 1.1 船舶概况 . 6 1.2 船体基本结构 . 7 1.3 船体结构主要材料 . 7 1.4 船体建造的基本方案 . 8 1.5 主船体大合拢安装主要步骤及要点 . 9 1.6 主船体焊接质量 检验 . 10 第二章 主船体划分 . 12 2.1 船体总段划分原则
5、. 12 2.2 船体总段划分依据 . 12 2.3 总段重量计算 . 13 第三章 焊接工艺陈述 . 17 3.1 概述 . 17 3.2 手工电弧焊焊接工艺规范 . 17 3.3 CO2 气电垂直自动焊工艺规范 . 23 第四章 总段建造工艺 . 29 4.1 总段建造 方法 . 29 4.2 主船体离胎前的工作 . 33 第五章 船体合拢工艺 . 34 5.1 船台大合拢前的准备工作 . 34 5.2.船体大合拢 . 34 第六章 密性试验 . 36 6.1 密性试验 . 36 本科毕业论文 摘要 4 6.2 船体密性试验基本要求及密性试验舱室的完整性要求 . 37 6.3 船体密性试验
6、的检验程序 . 38 第七章 船舶下水 . 39 设计总结 . 41 参考文献 . 42 外文文献 . 错误 !未定义书签。 译 文 . 错误 !未定义书签。 摘要 本拖轮是一艘以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮。 本船主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱船靠离泊位作业以及大连港 30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。可航行沿海航区，航行稳性及结构强度满足近海航区要求。拖带作业稳性满足沿海航区的要求。本船船体结构的设计满足 B 级冰区的强度要求。 本次设计内容均严格按有关规范法规进行，并综合考虑了设计船的结构特点及船舶生产的经济性问题，旨在
7、使质量与成本最优化 。 关键词 4800HP 拖轮 ； 施工设计 ；焊接工艺； 总段 合拢 4800HP Tug preliminary design of construction Abstract The tug is a full-rotary propulsion device driven, evading the best ability, stability and maneuverability of the tug. The ship is mainly used for operations in Dalian Port area and meet by the seven
8、th generation of container ships from the berth, and 30 million tons of crude oil terminal in Dalian Port, and 25 million tons of ore terminal fire support requirements. Navigable coastal navigation areas, sailing stability and structural strength to meet the requirements of recent naval area. Towin
9、g operations to meet the stability requirements of coastal navigation areas. The ship hull structure is designed to meet Class B requirements of the strength of ice. The contents are designed in strict accordance with the relevant norms and regulations, and took into account the structural features
10、of ship design and ship production and economic issues, designed to make quality and cost optimization. Key words 4800HP tugboat; Construction Design; Welding Technology; District 本科毕业论文 摘要 5 construction本科毕业论文 正文 6 第一章 船体建造工艺总述 1.1 船舶概况 船 名： 港作拖船 航 区： 沿海航区 船型特征： 本拖轮是一艘以全回转推进装置驱动的、具有最佳推拖能力、稳性和操纵性的拖轮
11、。 用 途： 本船主要用于在大连港域内作业，并满足对第七代集装箱船靠离泊位作业以及大连港 30 万吨原油码头和 25 万吨矿石码头的消防配套要求。 主 尺 度： 总 长： 36.50m 两柱间长： 31.85m 型 宽： 10.40m 型 深： 4.70m 设计吃水： 3.60m 海水排水量： 680.5t 方形系数： 0.5525 舯横剖面系数： 0.8868 水线面系数： 0.9807 棱形系数： 0.6230 主甲板 桥楼甲板（在 F49 肋位） 2.50m 桥楼甲板 驾驶甲板 2.40m 驾驶甲板 罗径甲板 2.40m 艏舷弧 1.220m 艉舷弧 0.582m 梁拱（主甲板） 0.2
12、0m 原始纵倾 1.220m 舭部升高 0.565m 舭部半径 1.336m 肋 距： 0.50m 船船体结构： 本船结构材料 采用 CCS 认可的普通强度船用结构钢，钢板为 CCS-B（除 5、 6mm 板外）型材为 CCS-A 级，所有钢材（包括锻钢件和铸钢件）的化学成份和强度指标，必须满足中国船级社钢质海船入级与建造规范有关船体结构用钢的规定 。 全船肋距均为 500mm。 总体布置： 本船共设 4 道水密舱壁，分别在 #10、 #39、 #53、 #58 肋位 。船底采用单层底结构，每道肋位上设置肋板。机舱和船员舱的部分区域采用双层底结构，作为循环水舱、污油舱、燃油舱、滑油舱、泡沫舱、
13、淡水舱和压载水舱。 本科毕业论文 正文 7 1.2 船体基本结构 1.2.1 船 底结构 由于本船船 长较短，总长为 36.5 米，船体线形沿舷侧、船底变化较大，所以在船底采用横骨架式 结构 。 (1) 全船在每个肋位设置肋板 ； (2) 从 艉 至肋 艏 位布置一道舷侧纵桁，遇肋骨、肋板 、横舱壁 断开，并设置工艺开口 ； (3) 中内龙骨为组合 “T” 型材，遇水密舱壁断开，以 腹板升高到原来 1.5 倍的形式 与横 舱壁进行连接 ； (4) 螺旋桨围阱具有足够强度，能够承受一定的重量和舵桨的振动及其作用力。 1.2.2 甲板结构 甲板结构由甲板板、甲板 横梁 、甲板纵桁、甲板强横梁等组成
14、。 甲板横梁 每道肋位设有甲板横梁，横梁由甲板中纵桁和支柱 支撑。带缆桩处采用足够尺寸和数量的短纵梁进行加强。在每道强肋骨处设强横梁。 甲板纵桁用肘板或加大端部与横梁和横舱壁连接。 主甲板为全通主甲板，横向框架结构，由甲板横梁和甲板纵桁支撑，机舱开口角度隅处做成圆弧形，并为加厚板。锚机，拖钩，拖桩，带缆桩等下面的甲板按船厂标准，用短纵桁、覆板、进行适当加强。升高甲板开有圆口，供舵桨装卸用。机舱棚顶有足够空间，可以拆卸主机大件。在船舯生活舱室处，将其甲板开口，四周的围板伸入开口，在机舱内形成 T 型材，中间开口部分单独形成一平面甲板，以便舾装及增大机舱空间。 1.2.3 甲 板室和机舱棚 甲板室
15、、机舱棚、厕所、厨房外壁采用钢质舱壁。 1.3 船体结构主要材料 1.3.1 主要材料 本船结构材料采用 CCS 认可的普通强度船用结构钢，钢板为 CCS-B（除 5、 6mm板外）型材为 CCS-A 级，所有钢材（包括锻钢件和铸钢件）的化学成份和强度指标，必须满足中国船级社钢质海船入级与建造规范有关船体结构用钢的规定。 本科毕业论文 正文 8 1.3.2 焊接材料 手工焊焊条采用结 422 及结 507。二氧化碳保护焊焊丝采用 TWE-711 及埋弧自动焊丝 H08A。 1.4 船体建造的基本方案 1.4.1 船体总段划分 设计将本船主船 体划分为 5 个总段，由于船身短小，不再作分段划分处
16、理。其具体划分为： 第 总段： 艉 #10 第 总段： #10 #20 第 总段： #20 #39 第 总段： #39 #53 第 总段： #53 艏 详细划分情况 参见 总段划分图。 1.4.2 船体 建造方法 (1) 正造法有施工条件好，型线易保证的优点， 并结合本船实际， 所以主船体 单层底分 段设计采用正造法进行生产 ，双层底分段采用反造法生产； (2) 部分 分 段端部（ #20、 #39、 #53 肋位，这三个端部横剖面积相对较大）的肋骨框应进行加强，便于环形大接头的安装合拢 ； (3) 为保证 分 段组成船体后的主尺度，留有一定的尺寸裕度 -总段余量。具体数值可根据船体主尺度公差
17、、船台装配反变形值，以及焊接和火工矫正收缩量而定。本船在 分 段对接处统一放 50mm 左右余量，以便施工 ； (4) 大接缝两侧的外板板边接焊缝、甲板板边接焊缝，甲板与外板的角接焊缝，纵向构件与外板及甲板焊缝，均应留 100 500mm 左右暂不施焊，待大合拢后再补焊 ； (5) 总装和船台大合拢时由工厂确定反 变形措施，同时采用有效的工艺措施确保主机座装焊的公差要求。 本科毕业论文 正文 9 1.5 主船体大合拢安装主要 步骤及要点 1.5.1 船体大合拢前的 场地 准备工作 (1)船体总段大合拢在船台上进行 ,对船台场地应进行必要的打扫和清理。 (2)船台中心线处戡划船体中心线的船台地面
18、扁钢条应除锈涂防锈漆 ,所戡划船中心线肋位站号应明显、永久、精确。 (3)在船台一侧设立永久性标杆涂上油漆 ,并在标杆上设置分段水平检验标志 ,该标志要求醒目 ,在船台合拢区域内不得有妨碍激光寻标的任何物件。 (4)船台定位肋骨线 ,根据排楞图中滑落机的位置 ,定出船体在船台上的布置位置 ,用 40X40 肋位样条在船体基线一定高度位置 ,定出船台面中心线肋位号标志 ,该标志应明显、永久、精确。 1.5.2 船台大合拢前总段合拢要点 (1)定位总段上船台前两端余量割净 ,按焊接型式要求两端开出坡口。 (2)主船体其它各总段拼接端的余量上船台后套割 ,其另一端自由端在上船台前割去余量 ,开出焊接
19、坡口。艏楼、甲板室分段下端余量上船台合拢时套割。 (3)船体双层底开口上侧余量 50mm,用企口接缝线 +10mm,作为上口线激光划线 ,然后割去余量。 (4)总段两端构件尽可能一刀切 ,为保证 分段的强度和构件的完整性 ,纵向构件碰到横舱壁时 ,构件应延伸到舱壁 ,大接缝环缝尽量在同一平面内。 (5)为保证底部双层底总段长度和减少舷侧分段与双层底分段的肋位的错位现象 ,在双层底分段的大合拢接口处的肋位 ,船台定位考虑环缝焊接收缩量后 ,装配误差应控制在 03mm 之内。 1.5.3 船台装配方式 本船船台大合拢采用总段建造法，这种方法具有船台装焊工作量最少、减小船体焊接总变形、提高预舾装作业
20、量、提前进行密性试验等优点。 分段合拢时以定位分段为基准 ,然后向艏艉方向发展的舯岛式建造方法。 其具体步骤为： (1) 吊装第 总段到船台上定位固定； (2) 吊装第 总段，校正后划大接头线，切除余量，修正边缘，准确定位后点焊； (3) 分别吊装第 、 、 总段，按 第 (2)步骤 进行总段合拢； (4) 进行总段大接头对接缝和纵向构件焊接； (5) 进行全船施工质量和焊缝质量总检查验收。 本科毕业论文 正文 10 其步骤示意如下图： 图 1.5.1 总段建造法示意图 1.6 主船体焊接质量检验 1.6.1 焊缝表面质量检验 焊缝表面质量检验是焊缝质量检验时首先应检查的项目。 (1) 焊缝不
21、得存在表面裂纹、烧穿、未熔合、夹渣和未填满的弧坑等； (2) 焊缝表 面不允许有高于 2mm 的淌挂的焊瘤； (3) 焊缝表面不允许存在由于熔化金属淌到焊缝以外未熔化的基体金属上的满溢； (4) 船体外板、强力甲板和舱口围板等重要部位的对接焊缝，咬边深度 d 允许值为： 当板厚 t 不大于 6mm 时， d 不大于 0.3mm，局部 d不大于 0.5mm； 当板厚 t 大于 6mm 时， d 不大于 0.5mm，局部 d不大于 0.8mm。 其他部位的对接焊缝及角接焊缝的咬边深度 d 允许值为： 当板厚 t 不大于 6mm 时， d 不大于 0.5mm； 当板厚 t 大于 6mm 时， d 不大于 0.8mm。 (5) 船体外板、甲板等重要部位以及要 求水密的焊缝不允许有表面气孔 ； (6) 其他部位的焊缝， 1m 长范围内允许存在 2 只气孔，气孔的最大允许直径： 当构件的板厚 t 不大于 10mm 时，为 1mm； 当构件的板厚 t 大于 10mm 时，为 1.5mm。 (7) 其他内部焊缝在 100mm 长度两侧，飞溅应不多于 5 个，飞溅颗粒直径不得大于1.5mm。 1.6.2 焊缝内部质量检验
