船舶優化設計全文(5篇)

摘要:文章主要以船舶焊接工藝為研究對象，針對傳統焊接工藝的焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題與不足，從船舶焊接工藝的質量要求出發，探討分析出一種船舶修造中的高效焊接工藝，介紹了其設計方案和焊接流程，并從檢測結果等方面論證了該焊接工藝具有焊接質量好、經濟成本低、焊接效率高、焊接變形能得到很好的控制等優點。

關鍵詞:船舶;焊接工藝;優化設計

在當下的船舶修造中，焊接是其中的關鍵技術，而且，焊接的總工時和成本各占船體建造的總工時和成本的30%～40%，焊接的質量更是反映船體修造質量優劣的重要指標。傳統焊接工藝存在著焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題［1－3］。因此，研究開發機械化、自動化的高效焊接技術，不僅使企業提高船舶修造質量、提高生產效率、降低建造成本、縮短周期，而且也是實現船舶現代化技術進步新的增長點。

1船舶焊接工藝的要求分析

針對傳統焊接工藝的焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題。并參考其他船舶焊接工藝的設計，探析出一種船舶建造中的高效焊接工藝［4－6］，具體要求如下。1)技術方面。盡可能基于已有焊接工藝和研究成果來確保本方案的可行性和可靠性。2)操作方面。充分考慮工作場環境的復雜程度，并結合人機操作的感受，將個人體驗與實時檢測相結合，實現人機操作最優化。3)經濟方面。確定合理方案及分配裝置相關可靠性能指標，通過人性化設計，來保障結構的安全性。

2船舶焊接工藝的原理分析

依據現在船舶焊接的各種技術參數要求［7－9］，設計出一種船舶建造中的高效焊接工藝，以實現建立高效、節能、環保的現代船舶高效焊接技術的目標，焊接流程方案示意圖如圖1所示。圖1中，選擇需焊接位置，先采用刨邊機和碳弧氣刨來制備坡口，其中碳弧氣刨壓縮空氣的工作壓力不得高于0.8MPa。制備好坡口后，在焊接前，要仔細檢查坡口的尺寸以及所需要裝配的質量是否符合船舶焊接等級的有關要求。如果坡口尺寸及裝配質量不合格，則重新利用刨邊機和碳弧氣刨來制備坡口。如果坡口尺寸及裝配質量合格，則需要對制備好的坡口進行有效的清理，在坡口內部以及坡口邊緣兩側各35mm內的正反面與端面除去掛渣及碳刨殘留的積碳、水漬、油污、鐵銹。如果未清理好上述雜質，則再次進行清理，清理合格后，接下來進行焊接工作，在拼板區則采用雙絲熔化極活性氣體保護電弧焊(MAG)焊接技術。在小組裝區則是在CO2氣體保護作用下，采用自動角焊或半自動角焊來焊接小構件和T型構件，在船體縱骨制造處則采用裝焊一體化的縱骨安裝焊接技術。最后采用大合龍工藝，在甲板和雙層底的內底板對接縫，采用CO2陶質襯墊焊打底，埋弧自動焊蓋面，在船體首部和尾部等線型變化較大部位，采用CO2氣體保護焊進行焊接;在密閉和狹小空間采用手工電弧焊焊接方法;大合龍縫的焊接應先焊總段或分段之間的殼板對接縫，再焊其結構間的對接焊縫，然后焊其結構與殼板的角焊縫;先焊立角焊，后焊平角焊;手工焊時，對較長的焊縫應采用分中對稱分段退焊法;大合龍焊縫裝配報檢合格后，須在20h內進行焊接。

摘要：搭跳工作對于船臺船塢周期有著巨大的影響，一直以來南京金陵船廠采用的是鋼管跳，2011年開始，南京金陵船廠引進棧橋式搭跳，大大提高了合攏階段搭跳工作的效率，減少了超過50%的工作量，隨著船舶建造的提速，對于搭跳工作的要求也更高。

關鍵詞：搭跳工作；創新；優化；船臺船塢周期

引言

搭跳工作改進的目的是最大程度地提高合攏工作的效率，即效率第一，而且是隨著現場的實際需求而變化的，當現場在精度很差、合攏速度很慢的時候，鋼管跳就完全能滿足需求，隨著合攏速度和精度大幅提高，鋼管跳不能滿足現場需求，出現了等跳的情況，而棧橋式搭跳的形式大幅減少了等跳的情況，棧橋式搭跳從最開始實施，到現在已經6年，分段質量、合攏精控又取得了長足的進步，棧橋式搭跳成為了合攏進度的瓶頸。本文首先羅列目前搭跳的情況，同時針對各個區域搭跳形式的改進提出一些建議。南京船臺和江蘇金陵船塢，不管什么船型，艙內的搭跳都一樣，區別主要是在外板區域，本文分開討論南京船臺和江蘇金陵塢內合攏的各種類型船頭的搭跳形式。

1外板區域

1.1南京船臺

1）南京船臺目前不管是散貨船、滾裝船、集裝箱船等船型的搭跳方式，都大相徑庭，艏部、機艙和艉部區域采用棧橋式搭跳，貨艙采用掛籠高墩相結合的形式，詳見圖1。2）改進建議外板位置的改進主要是高架車的使用，全部或大部取消棧橋式搭跳。南京船臺的布置相對緊湊，以下諸多原因導致高架車在船臺大規模施工困難較多：①船臺間距較小，刨去舷側的高墩，剩下的寬度非常窄，而且總有一舷離門吊軌道非常近，吊車和高架車的交叉工作安全隱患較大，南京金陵船廠也發生了吊車撞倒高架車的事故。舷側較低位置處，可以考慮用升降小車來代替高墩，這樣可以有效增加船臺間空間，如圖1所示的形式，但是需要將舷側位置清理的比較干凈，否則會影響小車前后行走；②船臺艏部空間尚可，擺放的焊機設備等雜物較少，然而艉部較多，而且因為大多數上船的設備都是從艉部上，還有軸系舵系的施工，需要大量的配套設備，所以艉部區域高架車較難施展；③目前合攏的精度還沒有到分段落位——燒焊卡馬——貼襯墊——電焊的程度，還是存在不少的配縫、余量修割，甚至部分開調甚至挖換的問題，如果使用高架車，施工效率較低；④高架車數量較少，在合攏的時候，至少一舷需要一臺高架車，而且需要占用相對較長的時間，全部使用高架車目前情況看數量不足。

摘要：本文主要分析在開展船舶設計的過程中，如何對船體結構生產設計進行優化，以此來保證船體結構的安全性和穩定性，從整體上提高船體結構的合理性，這是保證船體安全的基礎和關鍵，通過對船體結構進行改進和優化能有效保證船體的安全性，同時實現對生產設計工藝的改進和優化。

關鍵詞：船體結構；生產優化設計；安全性；合理性

引言

隨著我國航海事業的不斷發展，船舶的使用范圍不斷拓展，在使用船舶進行運輸的過程中，人們開始注重船體的性能，因此需要對船體結構進行設計方面的優化，以此來保證船體的安全性和穩定性，從而保證船舶整體的合理性，提高運用船舶進行運輸的效率和質量，從而推動航海事業的不斷發展。

1安全性和合理性

在船體結構設計的過程中，要注重保證船體結構的安全性，繼而通過對船體結構進行優化設計來保證船體結構整體的合理性，提高船舶整體運行的效率和質量。因此，在進行船體結構生產優化的過程中要注重明確安全性的重要性，安全性是前提和基礎，在保證安全性的基礎上提高船體結構的合理性，有利于對船體性能進行優化和改進。通過對船體結構進行合理性改進和優化，能有效提高船舶的性能，從而提高船舶運行的效率和質量。在進行船體結構設計的過程中要注重明確設計的重要性，其中最關鍵的在于明確船體建造的總工程量，雖然在總工程量中設計工程量所占比重不多，但是設計工作自身較為全面且涉及到較多的內容，因此在設計的過程中要注重綜合運用多種專業，以此來提高設計的有效性。在開展設計工作的過程中，需要制定完善的設計方案，同時要根據實際情況進行相應的圖紙設計，要針對管理和設計人員開展相應的強化和管理工作，在開展工作的過程中要注重加強設計和管理團隊之間的溝通和交流，以此來提高設計方案的可行性，從而推動船體結構生產優化設計工作順利推進[1]。

2船體結構設計理念

摘要：以減小主機基座結構重量為目標，采用離散式基座代替原有主機基座，并以滿足結構尺寸、穩定性、許用應力等方面的約束條件，創建了一種新型船舶主機基座結構模型，并采用有限元對主機基座的模型進行了分析。通過研究優化設計后的基座結構，說明基座結構在設計初期主要構件尺寸留有很大的余度，分析結果表明此結構優化策略是有效的。

關鍵詞：主機基座；離散式主機；船舶基座

引言

主機基座是船舶基座中的大型基座，在設計基座時應滿足基座結構本身足夠的強度和剛度。在滿足規范等各種要求的前提下，主機基座結構設計的合理性始終是結構設計者的首要關心問題。主機基座一般均采用高強度鋼，且使用的鋼板厚度都是比較大的，這就使得基座本身的重量很大。對于某些郵輪使用多個發電機，基座的增加，使得空船重量增加，而客船本身對于自重控制的比較嚴格，減重就成為設計過程中的一個比較關鍵的問題。本文以有限元為分析工具，結合強度分析，并以減少結構重量為目標，對某郵輪主機基座進行結構優化設計。

1主機基座的主要作用和所受應力

主機基座的主要作用是將輔機和主機進行一個有效固定，為防止船舶發生偏移時，內部設備不受影響，可以正常運行。另外主機基座所受應力要將動力、靜力載荷的作用考慮進去[1]。

1.1船舶基座所承受的應力載荷包括：

摘要：為使學生更好地理解船舶分段吊裝工藝，設計了船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實驗。基于該實驗，學生可自主學習船舶分段吊裝工藝知識，進行船舶分段吊裝工藝設計，并通過執行靜力學仿真、運動學仿真及結構強度仿真校驗對工藝設計方案進行改進完善。該虛擬仿真實驗激發了學生進行主動思考的積極性，對于學生進行知識實踐、知識擴展以及創新能力提升具有積極作用。

關鍵詞：船舶分段；吊裝工藝；虛擬仿真

船舶分段吊裝工藝設計是以安全性、經濟性、工藝適用性為目標，綜合考慮船舶分段參數、起重設備參數、作業工藝要求等要素的復雜設計問題，該問題的建模和求解具有鮮明的組合優化和多目標優化特征，且決策空間大、對象復雜、約束條件多[1-4]。船舶分段吊裝工藝是船舶與海洋工程專業“船舶建造工藝學”“現代造船技術”等主干課程的重要內容。長期以來，課程教學中由于缺少有效的交互式學習和實驗驗證手段，導致學生對該項工藝的知識要點理解起來比較困難。針對這一問題，設計了船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實驗，使學生能更直觀地了解認識船體分段吊裝工藝，并更深入理解掌握船體分段吊裝工藝設計要點，實現學生自主開展工藝設計、自主獲取工藝知識。

1虛擬仿真實驗設計

基于虛擬仿真實驗，學生可自主進行船舶分段吊裝工藝設計，包括三維吊裝對象查看、設計要素測算、吊點空間布放、工裝部件選型等內容。基于自主設計的工藝方案，學生可執行靜力學仿真、運動學仿真及結構強度仿真校驗；根據仿真校驗結果，學生可對設計方案進一步優化完善，達到由學生自主控制實驗、自主分析實驗、自主獲得知識的目的。該實驗設置了任務書下達、吊裝工藝設計、交互式工藝仿真、設計方案評定4個功能模塊，各模塊具體功能如圖1所示。

2實驗平臺開發

船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實驗平臺基于跨平臺的三維圖形引擎Unity3D進行程序開發。前端三維分段模型以STEP或DXF文件格式導入并通過圖形程序自動執行簡化和渲染，其他三維模型基于MAYA和3DMAX軟件制作；數據庫接口通過MySql進行創建。平臺整體程序架構如圖2所示。