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机电111熊发开论文电话678784
海事与港航学院
2013～2014学年第一学期
毕业设计（论文）
课题对双层底分段设计与生产的探讨
姓名熊发开
系部轮机工程系专业船体建造与维修
班级111学号10
指导教师陈文彬
船舶建造与修理专业毕业论文开题报告
学生姓名
熊发开
学号
10
班级
111
题目
对双层底分段设计与生产的探讨
研究的目标、内容和拟解决的关键问题
船底位于船体的最下部，是保证船体总纵强度和局部强度的重要构件。
作用在船底上的力主要有：
（1）总纵弯曲引起的压伸应力和压缩应力。
（2）局部横向载荷：
船底板架承受底部水压力，液舱内液体的压力，货物和机器设备的重力及船舶进坞时龙骨墩的反支力。
（3）偶然载荷：
船舶搁浅或航行于浅水时，船底可能与河床摩擦。
当船底在触礁和搁浅等意外情况下遭到破损时，双层底能保证船舶的安全。
双层底结构有利于提高船舶抗沉性，确保航行安全。
特设和创新之处
研究造船生产过程中完成各道工序必需的工艺操作，研究各项施工时可能出现的质量问题和尺度精度的控制，最大限度地运用现代科学技术成果，不断革新造船工艺及设备。
计划进度
9月14—20号去图书馆借我们有关的书籍。
9月20—25号上查找有关双层底的有关资料。
9月26号开始写论文。
指导教师意见
签名：
年月日
系（部）意见
签名
年月日
目录
目录........................................................................3
摘要........................................................................4
第一章双层底结构设计原则....................................................5
（1）底纵桁................................................................6
（2）纵骨..................................................................6
（3）肋板..................................................................7
（4）开孔..................................................................7
第二章双层底结构的号料......................................................8
（1）样板号料..............................................................8
（2）草图号料..............................................................8
（3）号料注意事项..........................................................9
第三章双层底结构的装配.....................................................10
（1）双层底分段流程分析和质量要求以.......................................10
（2）船体装配过程中常见的几种缺陷及处理...................................10
（3）双层底分段反身建造的胎架.............................................12
（4）画纵横骨架线.........................................................13
（5）安装纵横骨架外板装配.................................................14
（6）分段组装完毕.........................................................15
（8）双层底分段装焊.......................................................15
（9）分段装配的原则要求...................................................15
（10）分段装配需要注意的事项...............................................18
（11）分段矫正及检验.....................................................19
结论.......................................................................21
参考文献...................................................................22
对双层底分段设计与生产的探究
摘要
双层底结构，是指由船底板，内地板，内底边板，舭列板及其骨架组成的底部结构。
双层底可以增加船体的总纵强度，横向强度和船底的局部强度；可以作油水舱装载燃油，润滑油和淡水；也可以作压载水舱以调整船舶吃水，纵倾，横倾，稳性和提高空载时车叶和舵的效率，进而改善航行性能；如果船底板意外破损，内地板仍能防止海水进入舱内，从而提高了船舶的抗沉性，对液体船亦可提高船体的抗泄露能力；它还能承受舱内货物和机械设备的负
载。
关键词：
船舶双层底
第一章双层底结构设计原则
在船舶总体设计一开始就应考虑船体结构的骨架形式。
船体结构的骨架形式有三种：
横骨架式结构，纵骨架式结构，混合骨架式结构。
在横骨架式结构中，密集的横向构件十分有利于船体的横向强度及局部强度。
横骨架式结构工艺较简单，造价也比较低。
纵骨架式结构，纵向构件较为密集，有较多的梁可以计入船体等值梁剖面，因此总纵强度及稳定性较好。
由于纵骨架式板格的短边平行于板宽方向，因此与横骨架式结构相比，在总总强度中，应力合成结果要小一些，有利于总纵强度。
纵骨架式结构，单位排水量的钢料质量较横骨架式小，这对于减轻自重和节省材料是有利的。
纵骨架式的横向强度较弱。
另外，从工艺性和使用条件考虑，纵骨架式结构节点复杂，装配与焊接施工比较困难，且仓容、净空损失较大。
内河大型船舶、海洋船舶及军用船舶，对于总纵强度要求较高，应采用纵骨架式结构。
有些较大的船舶，对于保证总纵强度起着重要作用的甲板及船底采用纵骨架式结构，而在主要承受局部弯曲的舷侧采用横骨架式结构，形成了混合骨架式结构。
本文的散货船属于海船，要求较高的总纵强度和稳定性，故选用纵骨架式结构。
纵骨架式双层底结构是由内外底纵骨、肋板和底纵桁组成。
内外底板由密集的纵骨支持，它增加了板的刚性和稳定性。
纵骨本身也是保证总纵强度的连续构件，因此纵骨架式内外底板厚度可以比横骨架式的内外底板薄，这样可有减轻结构重量。
（一）底纵桁
中底桁是水密的连续构件。
因为纵骨架式的肋板间距比横骨架式的大，所以在两肋板之间的中底桁的跨距较大，其两侧应设置一对通达邻近纵骨的肋板来加强它的刚性。
水密的中底桁在肋板与肋板之间还应设垂直的加强筋。
旁底桁为非水密的构件，它垂直于基平面保持延续。
船中区域旁底桁平行于中线面布置，靠近首尾区域随着船宽减小，旁底桁改为折线形布置，并逐渐减少旁底桁的数目，旁底桁的折点应放在横舱壁或主肋板处。
一起中断的旁底桁数目不应少于两道。
旁底桁中断时在舱壁或肋板的另一侧还应装置延伸肋板，延伸长度不小于两档肋距。
纵骨架式双层底内的底纵桁，其间距较横骨架式底纵桁的间距可放宽，并尽可能均匀设置，但旁底桁的间距不大于4.5米
（二）纵骨
1、纵骨：
分为内底纵骨和船底纵骨，其中位于船底板上的纵骨叫船底纵骨，位于内底板上的纵骨叫内底纵骨，是保证船体总纵强度的构件。
纵骨通常与球扁钢制成，大型船舶用T型材。
内底纵骨的剖面模数应不小于船底纵骨的0.85倍。
船底纵骨的剖面模数应为单底船底纵骨的0.8倍。
为了排除双层底内的积水以及疏通灌水时剩留的空气，在内底纵骨上要开透气孔，在底纵骨上要开流水孔。
流水孔、透气孔和通焊孔都应做成圆形或带圆角的开孔。
2、纵骨的安装布置：
纵骨沿船长方向和中底桁平行，并在船宽方向均匀设置，万吨级货船纵骨间距约为700～900mm。
此分段的纵骨间距为820mm。
习惯上将纵骨型材的凸缘朝向中线面，但是临近中底桁的的根纵骨应背向中线面。
以便于安装中底桁两侧的肘板。
内外底纵骨上下对应布置。
3、纵骨与横向构件的连接：
纵骨是沿船长方向设置的构件，每根纵骨在纵向都要遇到肋板，为了保证纵向连续，通常在肋板上开切口让纵骨穿过或纵骨间断用肘板连接。
纵骨与非水密肋板连接有两种方法：
一是采用腹板焊接型切口的节点形式。
它是在肋位上开切口让纵骨穿过，骨材腹板的一侧与肋板焊接；二是采用具有非水密衬板型切口的节点形式。
它是在腹板焊接型切口的基础上加上非水密衬板的连接形式，可用于承载较大载荷处。
切口的大小和形状与所用的骨材有关，开口和衬板的尺寸在有关标准中有具体规定。
纵骨与水密肋板的连接也有两种方法：
一是纵骨穿过水密肋板，用衬板封焊起来；二是纵骨切断，用衬板与水密板连接。
普遍采用的是第二种方法。
当船长大于200m时，必须采用纵骨通过水密肋板的结构形式。
（三）肋板
纵骨架式双层底中的肋板有主肋板和水密肋板两种形式
1、纵骨架式双层的主肋板上开有人孔和减轻孔，开孔的长轴沿船宽方向布置。
在中桁材和旁桁材中间的纵骨位置处设垂直加强筋。
主肋板与主肋板之间的距离不大于2.5米。
2、水密肋板：
水密舱壁下应设置水密肋板，水密肋板的厚度与实肋板厚度相同。
加强筋的设置要求与中桁材相同。
其间距应不大于双层底高度。
对于双壳船，水密肋板腹板厚度应较实肋板腹板厚增加1mm。
（四）开孔
为了便于施工，在内底板、旁桁材和实肋板上可开设人孔。
内底板上的人孔应尽可能开在内底板的对角线上。
这样有利于双层底内通风和方便通达双层底内各个部位。
人孔口应用水米盖封闭，保证内底板的水密性。
主肋板与旁桁材上开设的人孔，其高度应不大于双层底高度的一半，宽度不大于双层底高度，孔与孔的间距应不小于双层底高度的一半，否则应予以补强。
补强的具体方法有：
在开孔的上、下方加焊扁钢或角钢或者在开孔边缘加焊扁钢圈。
直接位于支柱下方的主肋板或旁桁材上不允许开孔，以防止腹板失稳。
所有主肋板和旁桁材都应有适当的流水孔和透气孔，以保证水和空气的流通。
开孔半径一般不小于30mm。
第二章双层底结构的号料
所谓的号料就是在进行过预处理的钢材上，按照实际形状与大小画出船体零件的图形，并标注其船名、构件名称、有关结构线、加工符号、装配标记、施工余量等。
号料有使用样板和草图进行的普通号料法；普通号料是指采用样板和草图进行号料的工艺方法。
（一）样板号料
即将号料样板平放于钢板或型钢上，用石笔依照样板画出船体零件的形状及各种标记符号，并按要求加放施工余量，然后用统头或錾子作出永久性记号，揭去油毛毡后用色漆写上文字符号。
（二）草图号料：
进行草图号料时，首先在钢板上适当的位置画出相互垂直的两根坐标轴，然后根据草图上所标注的各个特殊点、过渡点以及余量点的坐标值，找点并连线，然后用统头或錾子将切割线、加工线、装配线等敲出记号，并且用色漆写上文字与符号。
一般来说样板号料适用于大批造船，草图号料适用于单船或小批量造船；对于一膄船来说，样板号料能解决复杂构件的号料问题，而草图号料只能解决简单构件的号料问题。
（三）号料注意事项
1、号料前，钢板或型钢进行预处理，矫正需符合下列技术要求：
钢板：
板厚为5～8mm者，每米长度内允许不平度为2.5mm;板厚大于或等于9mm者，每米长度内允许不平度2mm。
型钢：
每米长度内不平直度不大于2mm，全长范围内的不平直度不大于8mm.。
2、号料前，应验明来连规格（长、宽、厚度）与钢种牌号是否符合设计要求，以免造成返工浪费。
3、号料时，应将样板或草图上所有的线条及符号都画到钢材上，要求简明清晰不得遗漏，特别是装配定位的对合线，还有加效的送余量线，并且用统头及錾子敲出印痕记号，再用色漆标明。
4、号料时，为了充分利用钢材，必须合理排料。
凡是要求钢材规格牌号相同的船体零件，应尽可能在通一张钢材上套料。
套料时不仅要考虑钢材的合理利用，还应熟悉加工设备的能力、尺度及加工方法，从而考虑套料后惊醒加工的可能性，否则，号料后无法进行加工。
又如型钢需用撑床进行弯曲加工时，型钢两端必须留出撑床两支点间距一半以上长度的余量（通常为200mm），否则型钢两端就无法弯制。
对需折边的构件，讲统、錾等记号敲在内侧面，不然敲在外侧面的统、錾眼除折边时会撕裂。
5、号料时，需气割的钢板割缝线取值一般为：
板厚≤25mm，割缝线取3mm为宜，板厚＞25mm时，割缝线则取4～5mm。
此外，钢板边缘并非平直，所以号料时需留5mm作为板边拉直用。
对于需刨边余量应不小于3mm。
草图和样板上注明加放余量的地方，号料时需画出余量线，不得遗漏。
6、凡左右对称的两块构件号料时，通常只做一块样板，号料时需注意正面号一块料后，将样板翻一个面后在号另一块料；草图号料时同样号一块正面的料后，把坐标轴中的任意一根反向后再号另一块料。
7、凡是构件上的人孔、减轻孔、型钢穿孔、流水孔等切口应在号料时一起完成。
8、对于曲型构件（如宽肋骨），号料时应标出检验线，或按放样要求画出逆直线，以便检查构件在加工、装焊后的曲型是否符合型线要求。
9、需要进行冷弯或热弯加工的复杂曲型构件，号料时仅作初步画线并留有充足的余量俗称号毛料。
待制成船体构件后再进行精确画线，即二次号料。
10、号料结束后，必须认真地进行检查，注意零件尺寸、开孔位置及数量、对称性、加工线、装配线、检测线等是否正确，如有遗漏或错误，应及时补画或改正，以免造成反工或报废。
第三章双层底结构的装配
（一）双层底分段流程分析和质量要求以
内底板为基准，制作胎架→内底板拼板→刨槽→焊接、局部矫正→划纵、横骨架线→安装纵、横骨架→（可采用分离装配法或混合装配法）→焊接→矫正构架变形→（修顺构架底部型线）→装外板→焊接→装焊吊环→划出分段中心线及检验肋位线→检验与测量→脱离胎架吊出翻身→焊接外板上构件的部分角焊缝，同时进行内底板封底焊→火工矫正→完工测量→焊缝密性试验及透视→分段完工
（二）船体装配过程中常见的几种缺陷及处理
船体装配过程中常见的几种缺陷及处理如表2-1。
表2-1船体装配过程中常见的几种缺陷及处理
序号
缺陷情况
技术规定
处理方法
1
焊缝重合或平行焊缝间距过小
1两平行对接焊缝间距不小于100毫米。
2两焊缝交叉角度不小
于12度。
1在设计和放样过程中尽量避免.
2适当移动使板缝之间错开或者板缝与结构缝错开
2
横梁与外板或肋板间隙过大
目前结构设计一般要求为10到12毫米。
1间隙超过300毫米的一般应割掉，换板材时应离肋板边缘不小于100毫米。
2间隙相差较小的可适当增大肘板尺寸。
3
平面分段合成总段时肋骨与横梁不在同一垂直平面内
按设计要求，肋骨与横梁应在同一垂直平面内以使甲板骨架与舷侧骨架有效的连接
1当横梁与肋骨的错位不超过其腹板厚度时，允许不作返修。
2超过以上范围要“开刀”重新装配。
4
强横梁的肘板与肋骨之间存在空隙
按设计要求强横梁的肘板与肋骨之间应保证刚性连接。
1空隙较小时，部分割除肘板使间隙大于100毫米然后再补足肘板。
2空隙较大时应更换肘板。
5
横梁穿过纵桁或纵骨穿过肋板时，骨材与边缘开口间隙过大，不能焊接
按规范规定，在甲板横梁穿过纵行其间隙不应过大能够实施焊接。
1增加补板然后进行焊接
（三）双层底分段反身建造的胎架
因双层底的内底板是平面，一般在设计时要根据分段平面图而做，建造分段胎架则还要考虑甲板梁拱，通常胎架的基准面是平面或带梁拱，若考虑焊接变形的影响，要作相应的反变形措施：
双层底分段反身建造，在胎架上焊接后的横向变形往往是两舷向外翘曲，纵向亦有两头向上翘曲的变形，故需在胎架上作出相应的反变形措施。
1、横向反变形Y计算：
（1）当双层底半宽B≤7500mm，双层底高度H≤950mm时,Y=（2/1000～3/1000）×Bx,式中Bx为至中心线任意距离X=（2/1000～3/1000）×H
（2）当双层底半宽B>7500mm，双层底高度>950mm，则X、Y值可取上式计算所得数值0.8倍。
2、纵向反变形计算：
（1）分段长度L≤6m可不放反变形。
（2）当分段长度L=6～12m时，则Y=（2/1000）×Lx,式中：
Lx为至1/2L处的任意距离，Y为分段胎架放反变形值
（3）当分段长度L>12m时，则Y=（1.5/1000）×Lx
如果胎架上不作反变形措施，则要求在分段制造中采用加强固定措施，把内底的周围和中部搭焊牢固。
焊工要严格遵守工艺规程采用合理的焊接程序选择正确的焊接顺序内底板进行定位：
内底板在吊上胎架前可拼焊好，并经校平。
内底板吊上胎架后，将内底板的中线与胎架中线对准，并摆准首端或尾端肋位后，则内底板可与胎架电焊固定，搭焊固定时，不仅四周要搭焊，且在中间部位的中线和内部构架位置均作75-150或75-225间断焊固定，以免造成分段严重变形。
（四）画纵横骨架线
图3-1划纵横骨架线
先把胎架的中心线和检验肋位线如图3-1，引到内底板上划出中心线和检验肋位线，再根据图纸或草图划出纵骨、肋板中、旁桁材肘板等纵横构架线，并标上肋骨零件及构件理论线厚度方向，由于分段是反装划线，须对调骨架的左右方向，即原来的左变右、右变左，这点要特别注意。
（五）安装纵横骨架
图3-2安装纵横骨架
一般采用分离装配法，如图3-2，其装配程序：
内底纵骨安装→旁桁材→肋板→插入中桁材→肘板或内底纵骨、中桁材安装→肋板与旁桁材交错装→肘板内部骨架，在安装时，均需要用角尺或水平尺检查其垂直度，特别是中桁材和肋板，都应确保其垂直，必要时可以用临时支撑加固，以防变形。
安装和如要插入构件（或中桁材插入肋板间）的话，则其空间的间隔为插入构件板厚加1～2mm，其间隙不得随意扩大造成焊接收缩变形量增大，一定要确保装配的质量，因为返工比较麻烦。
（六）外板装配
外板装配时，一般先做好脚手架，便于工作，曲度平坦的外板，视平坦程序，可将整体外板或中间三行外板先拼缝好再吊上分段装配，外板曲度大的，可一行板一行板对称吊装。
先吊装K行板（K行板两边接缝匀为正确边口可预先开好坡口），将K行板的中心线对准分段中心，并摆准前后位置，与肋板和中桁材搭焊定位，定位时应从中间向两端定位，或从一端顺向定位。
其余外板均由中间向两边，按照外口对准板路线装配，其余量放在靠船中一边板口，当外板吊上分段时迭在前一列板上，因此在前一列板上接缝板口50～100mm（根据余量多少而定），外划一根线作为基准线，供下列板划余量，当该行板位置放对后，即可根据该线划出余量，割掉拼合最后吊装转圆板（R板），吊装前在转圆板上先焊好靠板，防止下滑，装配好后即完毕报验。
（七）分段组装完毕
在分段吊出胎架前应将中心线及肋位检验线复到外板上，以作大合拢的依据，在划线同时可安装吊耳，为了防止分段吊运时将外板与骨架间的焊缝拉裂，在吊耳安装区骨架与外板的焊接加强、加大，须较吊攀焊缝长一倍以上。
然后将分段吊离胎架翻身，摆平垫实后，进行外板内缝与外底纵横骨架的焊接以及内底板接缝进行碳刨封底焊，焊接工作结束后，火工矫正。
然后做外板焊缝密性试验及透视双层底分段在装配过程中尚应注意下述二点：
1、凡安装放水塞的分段，应在分段外板安装时，按图纸要求装焊放水塞
2、转圆板（即R板）与底板靠外面的角焊缝不应焊接，因焊接后外板易朝里凹，在船台上装配时与相邻底部及舷部参数以减少分段的变形。
（八）双层底分段装焊
1、平台准备：
水平度控制在5mm之内。
2、铺设内底板进行装配划线：
内底板铺在平台上，不平处用重物压平，用马板固定。
划出中心线和中间肋骨线、内底纵骨、肋板、纵桁位置线和内底板轮廓线，画出厚度和型钢符号，将构件处焊缝批平。
3、装内底纵骨：
误差控制在2毫米之内。
4、装纵桁和肋板。
一定要校正好后再进行焊接，且要焊接牢靠。
5、装外底纵骨：
分段两端200毫米范围不焊接，以便于船台合拢。
6、焊构架焊缝：
控制焊接变形，一般由8至12位焊工同步焊接。
7、分段舾装：
在未装外板前将一些零部件，组件进行组装，即预舾装
8、装外板：
首先装龙骨底板，其余依次安装。
9、分段划线和余量切割：
装配结束，用激光仪画出分段中心线和肋骨检验线，画出分段两端轮廓线，按要求留补偿切割余量。
10、分段翻身、焊接：
完成外板和骨架间的平角焊和内底板上面的衬底焊。
同时进行完工测量和结构性验收。
11、分段二次除锈和涂装。
（九）分段装配的原则要求
1、双层底分段的“T”型梁、纵桁、肋板、型材等部件装配应预先在钢质平台上进行小组装，装焊完毕应进行火工矫正，之后吊上分段进行装配。
2、不同板厚的板对接，若厚度差大于3mm，应按1:
3比例或按图纸要求将厚度大的板削斜。
3、除大接头处外，“T”型材的腹板和面板不允许断在同一截面上，其焊缝错位应大于100mm。
4、塞焊孔通常为长形椭圆孔，孔的最小宽度至少为板厚的两倍，孔长应不小于75mm，孔的节距不大于150mm。
根据不同用途塞焊孔可不必填满焊内，必要时用600号水泥填满搪平。
5、型钢端接应尽量在平台拼接，如必须在分段上拼接时，必须开好坡口，另一面碳刨清根后再焊，以确保焊缝焊透，坡口形式详见《船体结构节点图册》及分段结构图。
6、“T”形材拼接及各种型钢与板材搭焊均应保证角度的正确，并用辅助材料进行加强以防焊接后变形。
7、原则上不允许手工切割。
否则，切割后产生的缺陷应修补完整，并将切割边打磨光。
8、双层底分段结构采用散装法进行装配。
对纵骨架式结构，先安装纵骨、纵桁等纵向构件，再安装横向构件；对横骨架式结构，先安装肋板等横向构件，再安装纵向构件。
装配工作完工后再进行焊接。
9、交叉构件装配时，填角焊的通焊孔应成圆形，其半径一般为30mm。
特殊情况视图纸要求而定，如下图。
10、交叉构件装配时，对接焊的通焊孔应成圆形，其半径一般为25mm。
特殊情况视图纸要求而定，如下图。
对于在安装前已经完成对接焊接工作的交叉构件，就不必开通焊孔，只需在安装前把凸出在板平面的焊缝金属批平即可，但沿焊缝方向过渡要光顺。
11、为利于船台大合拢，分段端头的旁路焊缝，纵向构件腹板与底板、外板、甲板的焊缝留300mm不焊，待船台合拢后焊。
若无余量上船台的分段应全焊接完毕。
12、本船的余料应设置适当的堆放场地并由专人保管。
余料的材质应用不同颜色明显地标示在材料端面，以示区别。
不同材质材料应进行转移。
（十）分段装配需要注意的事项
1、平台与舷侧分开制造，然后合拢组装，必须考虑外板板缝排列和内部横梁与强肋骨框架连续部分
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