船舶优化设计全文(5篇)

摘要:文章主要以船舶焊接工艺为研究对象，针对传统焊接工艺的焊接效率低、焊接易变形且不能得到很好的控制等问题与不足，从船舶焊接工艺的质量要求出发，探讨分析出一种船舶修造中的高效焊接工艺，介绍了其设计方案和焊接流程，并从检测结果等方面论证了该焊接工艺具有焊接质量好、经济成本低、焊接效率高、焊接变形能得到很好的控制等优点。

关键词:船舶;焊接工艺;优化设计

在当下的船舶修造中，焊接是其中的关键技术，而且，焊接的总工时和成本各占船体建造的总工时和成本的30%～40%，焊接的质量更是反映船体修造质量优劣的重要指标。传统焊接工艺存在着焊接效率低、焊接易变形且不能得到很好的控制等问题［1－3］。因此，研究开发机械化、自动化的高效焊接技术，不仅使企业提高船舶修造质量、提高生产效率、降低建造成本、缩短周期，而且也是实现船舶现代化技术进步新的增长点。

1船舶焊接工艺的要求分析

针对传统焊接工艺的焊接效率低、焊接易变形且不能得到很好的控制等问题。并参考其他船舶焊接工艺的设计，探析出一种船舶建造中的高效焊接工艺［4－6］，具体要求如下。1)技术方面。尽可能基于已有焊接工艺和研究成果来确保本方案的可行性和可靠性。2)操作方面。充分考虑工作场环境的复杂程度，并结合人机操作的感受，将个人体验与实时检测相结合，实现人机操作最优化。3)经济方面。确定合理方案及分配装置相关可靠性能指标，通过人性化设计，来保障结构的安全性。

2船舶焊接工艺的原理分析

依据现在船舶焊接的各种技术参数要求［7－9］，设计出一种船舶建造中的高效焊接工艺，以实现建立高效、节能、环保的现代船舶高效焊接技术的目标，焊接流程方案示意图如图1所示。图1中，选择需焊接位置，先采用刨边机和碳弧气刨来制备坡口，其中碳弧气刨压缩空气的工作压力不得高于0.8MPa。制备好坡口后，在焊接前，要仔细检查坡口的尺寸以及所需要装配的质量是否符合船舶焊接等级的有关要求。如果坡口尺寸及装配质量不合格，则重新利用刨边机和碳弧气刨来制备坡口。如果坡口尺寸及装配质量合格，则需要对制备好的坡口进行有效的清理，在坡口内部以及坡口边缘两侧各35mm内的正反面与端面除去挂渣及碳刨残留的积碳、水渍、油污、铁锈。如果未清理好上述杂质，则再次进行清理，清理合格后，接下来进行焊接工作，在拼板区则采用双丝熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)焊接技术。在小组装区则是在CO2气体保护作用下，采用自动角焊或半自动角焊来焊接小构件和T型构件，在船体纵骨制造处则采用装焊一体化的纵骨安装焊接技术。最后采用大合龙工艺，在甲板和双层底的内底板对接缝，采用CO2陶质衬垫焊打底，埋弧自动焊盖面，在船体首部和尾部等线型变化较大部位，采用CO2气体保护焊进行焊接;在密闭和狭小空间采用手工电弧焊焊接方法;大合龙缝的焊接应先焊总段或分段之间的壳板对接缝，再焊其结构间的对接焊缝，然后焊其结构与壳板的角焊缝;先焊立角焊，后焊平角焊;手工焊时，对较长的焊缝应采用分中对称分段退焊法;大合龙焊缝装配报检合格后，须在20h内进行焊接。

摘要：搭跳工作对于船台船坞周期有着巨大的影响，一直以来南京金陵船厂采用的是钢管跳，2011年开始，南京金陵船厂引进栈桥式搭跳，大大提高了合拢阶段搭跳工作的效率，减少了超过50%的工作量，随着船舶建造的提速，对于搭跳工作的要求也更高。

关键词：搭跳工作；创新；优化；船台船坞周期

引言

搭跳工作改进的目的是最大程度地提高合拢工作的效率，即效率第一，而且是随着现场的实际需求而变化的，当现场在精度很差、合拢速度很慢的时候，钢管跳就完全能满足需求，随着合拢速度和精度大幅提高，钢管跳不能满足现场需求，出现了等跳的情况，而栈桥式搭跳的形式大幅减少了等跳的情况，栈桥式搭跳从最开始实施，到现在已经6年，分段质量、合拢精控又取得了长足的进步，栈桥式搭跳成为了合拢进度的瓶颈。本文首先罗列目前搭跳的情况，同时针对各个区域搭跳形式的改进提出一些建议。南京船台和江苏金陵船坞，不管什么船型，舱内的搭跳都一样，区别主要是在外板区域，本文分开讨论南京船台和江苏金陵坞内合拢的各种类型船头的搭跳形式。

1外板区域

1.1南京船台

1）南京船台目前不管是散货船、滚装船、集装箱船等船型的搭跳方式，都大相径庭，艏部、机舱和艉部区域采用栈桥式搭跳，货舱采用挂笼高墩相结合的形式，详见图1。2）改进建议外板位置的改进主要是高架车的使用，全部或大部取消栈桥式搭跳。南京船台的布置相对紧凑，以下诸多原因导致高架车在船台大规模施工困难较多：①船台间距较小，刨去舷侧的高墩，剩下的宽度非常窄，而且总有一舷离门吊轨道非常近，吊车和高架车的交叉工作安全隐患较大，南京金陵船厂也发生了吊车撞倒高架车的事故。舷侧较低位置处，可以考虑用升降小车来代替高墩，这样可以有效增加船台间空间，如图1所示的形式，但是需要将舷侧位置清理的比较干净，否则会影响小车前后行走；②船台艏部空间尚可，摆放的焊机设备等杂物较少，然而艉部较多，而且因为大多数上船的设备都是从艉部上，还有轴系舵系的施工，需要大量的配套设备，所以艉部区域高架车较难施展；③目前合拢的精度还没有到分段落位——烧焊卡马——贴衬垫——电焊的程度，还是存在不少的配缝、余量修割，甚至部分开调甚至挖换的问题，如果使用高架车，施工效率较低；④高架车数量较少，在合拢的时候，至少一舷需要一台高架车，而且需要占用相对较长的时间，全部使用高架车目前情况看数量不足。

摘要：本文主要分析在开展船舶设计的过程中，如何对船体结构生产设计进行优化，以此来保证船体结构的安全性和稳定性，从整体上提高船体结构的合理性，这是保证船体安全的基础和关键，通过对船体结构进行改进和优化能有效保证船体的安全性，同时实现对生产设计工艺的改进和优化。

关键词：船体结构；生产优化设计；安全性；合理性

引言

随着我国航海事业的不断发展，船舶的使用范围不断拓展，在使用船舶进行运输的过程中，人们开始注重船体的性能，因此需要对船体结构进行设计方面的优化，以此来保证船体的安全性和稳定性，从而保证船舶整体的合理性，提高运用船舶进行运输的效率和质量，从而推动航海事业的不断发展。

1安全性和合理性

在船体结构设计的过程中，要注重保证船体结构的安全性，继而通过对船体结构进行优化设计来保证船体结构整体的合理性，提高船舶整体运行的效率和质量。因此，在进行船体结构生产优化的过程中要注重明确安全性的重要性，安全性是前提和基础，在保证安全性的基础上提高船体结构的合理性，有利于对船体性能进行优化和改进。通过对船体结构进行合理性改进和优化，能有效提高船舶的性能，从而提高船舶运行的效率和质量。在进行船体结构设计的过程中要注重明确设计的重要性，其中最关键的在于明确船体建造的总工程量，虽然在总工程量中设计工程量所占比重不多，但是设计工作自身较为全面且涉及到较多的内容，因此在设计的过程中要注重综合运用多种专业，以此来提高设计的有效性。在开展设计工作的过程中，需要制定完善的设计方案，同时要根据实际情况进行相应的图纸设计，要针对管理和设计人员开展相应的强化和管理工作，在开展工作的过程中要注重加强设计和管理团队之间的沟通和交流，以此来提高设计方案的可行性，从而推动船体结构生产优化设计工作顺利推进[1]。

2船体结构设计理念

摘要：以减小主机基座结构重量为目标，采用离散式基座代替原有主机基座，并以满足结构尺寸、稳定性、许用应力等方面的约束条件，创建了一种新型船舶主机基座结构模型，并采用有限元对主机基座的模型进行了分析。通过研究优化设计后的基座结构，说明基座结构在设计初期主要构件尺寸留有很大的余度，分析结果表明此结构优化策略是有效的。

关键词：主机基座；离散式主机；船舶基座

引言

主机基座是船舶基座中的大型基座，在设计基座时应满足基座结构本身足够的强度和刚度。在满足规范等各种要求的前提下，主机基座结构设计的合理性始终是结构设计者的首要关心问题。主机基座一般均采用高强度钢，且使用的钢板厚度都是比较大的，这就使得基座本身的重量很大。对于某些邮轮使用多个发电机，基座的增加，使得空船重量增加，而客船本身对于自重控制的比较严格，减重就成为设计过程中的一个比较关键的问题。本文以有限元为分析工具，结合强度分析，并以减少结构重量为目标，对某邮轮主机基座进行结构优化设计。

1主机基座的主要作用和所受应力

主机基座的主要作用是将辅机和主机进行一个有效固定，为防止船舶发生偏移时，内部设备不受影响，可以正常运行。另外主机基座所受应力要将动力、静力载荷的作用考虑进去[1]。

1.1船舶基座所承受的应力载荷包括：

摘要：为使学生更好地理解船舶分段吊装工艺，设计了船舶分段吊装工艺虚拟仿真实验。基于该实验，学生可自主学习船舶分段吊装工艺知识，进行船舶分段吊装工艺设计，并通过执行静力学仿真、运动学仿真及结构强度仿真校验对工艺设计方案进行改进完善。该虚拟仿真实验激发了学生进行主动思考的积极性，对于学生进行知识实践、知识扩展以及创新能力提升具有积极作用。

关键词：船舶分段；吊装工艺；虚拟仿真

船舶分段吊装工艺设计是以安全性、经济性、工艺适用性为目标，综合考虑船舶分段参数、起重设备参数、作业工艺要求等要素的复杂设计问题，该问题的建模和求解具有鲜明的组合优化和多目标优化特征，且决策空间大、对象复杂、约束条件多[1-4]。船舶分段吊装工艺是船舶与海洋工程专业“船舶建造工艺学”“现代造船技术”等主干课程的重要内容。长期以来，课程教学中由于缺少有效的交互式学习和实验验证手段，导致学生对该项工艺的知识要点理解起来比较困难。针对这一问题，设计了船舶分段吊装工艺虚拟仿真实验，使学生能更直观地了解认识船体分段吊装工艺，并更深入理解掌握船体分段吊装工艺设计要点，实现学生自主开展工艺设计、自主获取工艺知识。

1虚拟仿真实验设计

基于虚拟仿真实验，学生可自主进行船舶分段吊装工艺设计，包括三维吊装对象查看、设计要素测算、吊点空间布放、工装部件选型等内容。基于自主设计的工艺方案，学生可执行静力学仿真、运动学仿真及结构强度仿真校验；根据仿真校验结果，学生可对设计方案进一步优化完善，达到由学生自主控制实验、自主分析实验、自主获得知识的目的。该实验设置了任务书下达、吊装工艺设计、交互式工艺仿真、设计方案评定4个功能模块，各模块具体功能如图1所示。

2实验平台开发

船舶分段吊装工艺虚拟仿真实验平台基于跨平台的三维图形引擎Unity3D进行程序开发。前端三维分段模型以STEP或DXF文件格式导入并通过图形程序自动执行简化和渲染，其他三维模型基于MAYA和3DMAX软件制作；数据库接口通过MySql进行创建。平台整体程序架构如图2所示。