3100TEU集装箱建造工艺 船舶工程系毕业设计.docx

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3100TEU集装箱建造工艺船舶工程系毕业设计

威海职业学院

毕业设计任务书

系部

　船舶工程系

专业

　船舶工程技术

年级

　10级

班级

　船舶二班

姓名

　杨帅帅

学号

　20101401050

指导教师

鲁凤莲、马红荣

职称

　副教授

教务处编印

毕业设计指导须知

一、毕业设计是专业教学计划的一个重要的实践教学环节，是学生毕业前进行综合训练和模拟从业训练的重要实践性教学环节，是高职教育培养高技能适应性人才的基本要求，是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验，是衡量高职教育和办学效益的重要评价内容。

毕业设计的目的是培养学生综合应用所学知识和相应技能，解决问题的本领。

毕业设计应坚持校企合作，贯彻以“生产性实训”为特征的工学结合的人才培养理念，以能力培养为主线，培养学生的创新能力、就业能力和综合能力等。

毕业设计的选题注重科学性、创造性、针对性、应用性和实践性。

二、毕业设计应包括教学目的、选题、调查、撰文（目录→前言→正文→结论→答谢→参考目录→附录等）、指导、答辩、评语等活动。

三、指导教师具有讲师以上或相应职称的相关专业人员，且专业对口。

经系、教务处审查同意后，方能指导学生进行毕业设计。

指导过程中，指导教师加强对学生的思想教育工作，培养学生的严谨、勤奋、求实、创新的学风。

抓好关键环节的指导，既不包办代替，也不要放任自流。

要按照进度计划，加强对学生各个阶段设计完成情况的登记、提问。

要求每位学生以热情好学、求实创新的态度参加毕业设计每个环节，综合运用所学知识解决实际问题，获取新知识，提高独立工作能力，在完成学习任务的同时，创造出良好的设计成果。

四、学生应以严肃认真、实事求是的态度按期完成任务书中规定的项目；能熟练地综合运用所学理论和专业知识，有结合实际的具体项目设计或对某具体课题进行有独立见解的论证，并有一定的技术含量。

根据指导教师给定的课题，独立思考。

自己动手，不得抄袭或找人代笔。

毕业设计要做到内容完整，结构严谨合理，分析处理科学；文字顺畅，技术用语准确，符号

统一，编号齐全，书写工整规范，符合国家有关标准和部颁标准，图纸、图表完备、整洁、清晰、正确；论文结果有应用价值。

在规定时间内完成。

五、答辩委员会成员应由具备讲师以上职称的教师或相应职称的专业人员组成，提出的问题要有针对性、专业性、准确性、典型性。

六、学生答辩的过程中要严肃认真，文明礼貌。

答辩时，思路清晰，论点真确，回答问题基本概念清楚，对主要问题回答正确，深入。

设计题目

指导教师评语：

成绩：

指导教师签名：

年月日

教研室复审意见：

成绩：

复审人签名：

职称：

年月日

系部终审意见：

公章年月日

答辩情况记录：

答辩委员会（或小组）评语：

成绩：

主持答辩人签名：

职称：

年月日

毕业设计进度计划：

起止时间

工作内容

备注

2013.3.6-4.2

2013.4.3-4.15

2013.4.16-4.23

2013.4.23-5.3

2013.5.4-5.17

2013.5.17-5.20

2013.5.21

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主要工作者：

杨帅帅、张玉柱、孙超、孟祥迪、魏本旭、陈兵、王野、申思博

3100TEU集装箱建造工艺

[摘要]随着世界航运贸易的迅速发展，集装箱船具有日益广阔的开发前景。

目前，世界上主要的集装箱班轮公司都已经建造或正在订造集装箱船，集装箱船越来越成为亚欧航线和亚洲到美西航线的主流船型。

然而对于船舶而言，精度控制是船舶建造过程中的一项关键技术，精度控制是保证船舶运营过程中的重要因素。

本文将以3100TEU集装箱船为研究对象，通过对船体建造生产过程中关于精度方面有关问题的研究分析，制定相应的解决措施方案与质量控制技术，试图通过再后续船只建造中的应用，不断的进行总结和完善。

[关键词]船舶建造集装箱船精度控制

Abstract:

Withtherapiddevelopmentofworldtrade,shippingcontainershiphasincreasinglybroaddevelopmentprospects.Atpresent,themajorcontainerlinerworldhasbeenbuiltoraretheordermakecontainerships,containershipsasia-curoperoutesandAsiabecomethemainstreamofthewestroutetobeautifulboat.Yetforshipisconcerned,precisioncontrolisintheprocessofshipbuildingakeytechnology,precisioncontrolistoguarancetheimportantfactorsshipoperatingprocess.Thispaperwilltake3100TEUcontainershipsastheresearchobject,byshiphullbuildingprocessoftherelevantproblemabouttheprecisionanalysis,formulatecorrespondingsolutiontoplanandqualitycontroltechnology,theshipsarebuiltinthesubsequentattemptsthroughtheapplication,continuouscarryonthesummaryandperfect.

Keywords:

Shipbuilding,Containerships,Precisioncontrol

引言

进入21世纪以来，随着科学技术的不断发展和管理科学化、现代化的要求，现代造船理念不断更新，造船模式从“整体制造模式”、“分段制造模式’,到“分道制造模式”、“集成制造模式”的发展，然而要推行现代化的造船模式，我们需要构建合理的理论框架，探讨正确的造船理论和应用方法，因此，我们需要更加开拓我们的思维，从历史的角度和发展的眼光，用全面和整体的概念建立先进的造船体系。

然而，精度控制在船舶建造过程中担任了一个相当重要的角色。

因此，要提高造船工业的整体水平，就必须再精度控制方面加以推进改善，开发和引进先进的测量技术，改进加工工艺，减少修正量，提高工作效率，降低成本，以保持船舶的各项技术性能，是船舶质量得到保证，从而总体提高船体的建造水平。

然而，随着技术的不断发展，造船市场也出现了以往前所未有的繁荣。

其中，集装箱船的建造与运输的迅速发展显得尤为突出。

集装箱船是高技术、高附加值产品，是目前世界上重点发展的高端船型之一，尤其在日、韩等先进造船国家。

集装箱运输因具有“快速、安全、优秀、廉价”等特点而得到了快速的发展。

然而，中国作为世界第三造船大国，与之相比，国内船厂由于接触大型集装箱船的时候较晚，而且在船体结构建造精度控制方面存在较大的基础差距，因此，再集装箱船的建造精度质量技术上的差距显得更为明显。

因此，本文将以3100TEU集装箱船为例，分析集装箱船的建造规范标准、施工要求和建造工艺顺序。

第一章现代造船模式

1.1现代造船模式的涵义

通过对各类造船模式从组织造船生产采取对产品作业任务的分解原则和分解后的组合方式所作的分析，所谓现代造船模式，可以理解为以统筹优化理论为指导，应用成组技术原理，以中间产品为导向，按区域组织生产，（船体建造）、舾、涂作业在空间上分道，时间上有序，实现设计、生产、管理一体化，均衡、连续地总装造船。

这就是1995年5月，船舶总公司在广州召开第二次缩短造船周期会议对现代化造船模式所统一的认识。

为便于对其内涵的深入了解，有必要对现代造船模式形成的技术基础——成组技术与系统工程技术在造船中应用分别于阐述。

1.2应用成组技术的原理

成组技术是研究事物间的相似性，并以其合理应用的一种技术。

这一技术后经前苏联、东欧的推广应用，以及60年代传播到西欧，使成组技术超出了当初仅限于用在零件机械加工的范围，而扩展到各种工艺领域，乃至从产品设计、制造工艺、生产组织到经营管理等企业生产的各个方面。

成组技术是促使现代造船模式形成的主要技术基础之一，运用其如下两种原理。

1.2.1中间产品导向型的作业分解原理，简称产品制造原理

该原理是把最终产品按其形成的制造及，以中间产品的形式对其进行作业任务的分解和组合。

所谓中间产品是指生产的作业单元，是对最终产品进行作业任务分解的一个组成部分，也是逐级形成最终产品的组成部分。

它具有明显的“产品”特征。

那就是：

1．有特定的“产品”作业任务，而且其作业任务并非由单一工种完成；

2．有明确的“产品”质量（尺寸精度）指标；

3．有完成“产品”作业任务所需的全部生产资源（含人、财、物），或称生产任务包。

上述原理应用到造船，是把船舶作为最终产品，船舶建造从采购材料、加工零件开始，然后以中间产品的生产任务包形成组装成装配件，进行再组装成更大的装配件，这样逐级组装，最终总装成船舶产品。

现代造船模式所确立的产品作业任务的分解原则，实际上就是应用了成组技术产品制造原理，为现代造船模式的形成提供了理论基础。

1.2.2相似性原理

相似性原理是对产品作业任务分解成门类繁多的中间产品，按作业的相似特征，遵循一定准则进行分类成组，以便用相同的施工处理方法扩大中间产品的成组批量，以建立批量性的流水定位，或流水定员的生产作业体系。

根据船舶产品的生产特点，相似性分类成组有如以下四方面准则

1．按生产作业的性质分类成组，即把船舶建造分为船体（壳）、舾装（舾）、涂装（涂）三种不同作业性质的类型，在各自分类成组作业。

2．按生产作业对象所处的产品空间部位分类成组，按产品划分的区域进行分类成组作业。

对船舶生产而言，一般可划分为机舱区、货舱区、上层建筑居住区等三个大区域。

根据船舶类型的不同，还可按其不同的空间部位划分其他区域。

同时在划分的各大区域内在可划分中、小区域以进行分类成组作业。

3．按生产作业在生产过程中的相似内容分类成组，即按区域内划分的中间产品按其类型进行分类成组作业。

以船体分段作为中间产品为例，可分平面、曲面和上层建筑三种不同类型的分段。

再以舾装的中间产品为例，则可分为各类舾装托盘（或单元）。

4．按生产作业在生产过程中的作业时序分类成组，即按区域划分的中间产品按其所处的作业阶段，或制造级进行分类成组作业。

对船体建造而言，可划分为零件加工，部件（含组合件）装配（小组），分段装配（中组），分段组合（总组），船台合拢等五个作业阶段；舾装作业可分为单元、模块、管件等制作，托盘集配分段舾装，总段（总组）舾装，船内舾装等五个阶段；涂装则可分为原材料处理，分段涂装，船台涂装，以及码头涂装等四个作业阶段。

相似性分类成组需要考虑的因素包括：

满足作业场地、设施要求；充分考虑到分段组立过程的工艺，如搬运、堆放等；为工人施工提供良好的工作环境；未实行高效的焊接方法和提高焊接质量提供便利；有利于实行先行舾装，特别是提前完成结构化舾装件，尽量做到通用化；最大限度的扩大中、小组立，大组立时间、胎位时间最短；分段组立过程的精度控制点，在各组立阶段需要得到控制；分段吊马利用本身船体结构来处理，最大限度减少在外板上设置吊马；各阶段所用的脚手架马板全部在中、小组立阶段完成。

现代造船模式所确立的壳舾涂按区域/阶段/类型的生产作业方式，就是应用成组技术的相似性原理为其模式的形成提供了另一理论基础。

从而使该模式形成的生产作业体系，其中间产品具有明显的区域性、阶段性，又有一定批量的特征。

1.3船舶建造的准备工作

1.3.1技术准备

船舶建造的技术准备应该包括船舶建造技术、船舶舾装技术、船舶涂装技术、船舶焊接技术、船舶建造精度控制技术、船舶建造编码技术、船舶建造计算机应用技术，各技术彼此互相支撑、互相协调、互相补充，邮寄给合为一体供船舶建造之用。

在船舶建造技术当中，目前应用比较广泛的是船体分道建造技术，它是现代造船模式的重要组成部分，是现代造船模式的基础技术；与船体分道建造技术相关的又区域舾装技术、区域涂装技术、高效焊接技术、信息控制技术及精度控制技术。

分到建造技术在很大程度上决定了舾装、涂装及高效焊场的场所、时间、范围、内容和效果。

按照分道的原则，各项施工作业有机给和，有利于实施空间分道、时间有序，壳舾涂一体化的现代化造船。

分道建造技术是以成组技术为理论基础，根据相似性原理，以中间产品为导向，按系统部件、多系统模块、分段和总段的建造过程，合理配置场地、设施、人员，组成几个相对独立，最大限度平行推进作业的生产单元，形成逐级制造的设计、作业和管理一体化的船舶建造的工艺流程。

可以说，船舶建造技术的分道建造技术是其他技术的龙头，它同时也包容了其他技术的存在。

1.3.2生产准备

船舶生产准备是指产品开工前的准备工作。

它的任务就是通过生产要素进行充分的准备，以保证产品按时开工和开工后能连续有效地进行造船生产。

1、设计准备

船舶设计包括初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。

生产设计中的纲领性工艺文件，诸如建造方案的决定，建造方针的编制和施工要领的编制等，是初步设计和详细设计平行进行的；而各工艺阶段、区域和单元的工作管理图表，则是在详细设计的基础上进行的。

初步设计、详细设计和生产设计是相互关联的。

初步设计是详细设计和生产设计的依据；详细设计又是生产设计的依据，而生产设计的意图和要求又反应在前两个阶段的工作中。

2、工艺和计划准备

现代造船模式中的工艺准备作业是通过造船生产设计来体现的，而现代造船模式的组织生产方式是与造船工艺流程中的工艺阶段密切相关的。

工艺阶段是在船舶建造周期中，按生产性质或生产区域划分的一部分船舶建造工程，也就是把造船工艺流程划分为若干个具有相对独立性的工艺阶段，以便于组织生产和编制计划。

计划准备就是编制生产管理中的各种生产计划。

建造日程计划是生产计划通过日程管理来实施的一种计划方式。

造船生产计划与生产负荷分析是相互关联的。

该计划与生产计划平行协调地进行。

工程计划按其计划的性质、范围和深度被分为订货计划、日程计划。

它们的内容是从整体到局部、从总计划到细化的月度作业计划。

3、材料与设备准备

船舶建造需要的材料种类十分复杂，而且数量庞大。

供应部门应根据原材料和主要机电设备供应交货期表、大型铸锻供应交货表，按计划向有关厂商订货。

对到场的材料和设备按技术要求和造船用材规范进行验收和入库保管。

4、工厂场地和实施准备

根据承建船舶的需要，队专用工装和共夹模具提前进行设计、制造和订货。

对船厂原用的场地设施，如平台、船台、滑道、船坞、码头、起吊设施和各种设备和动力供应等，应根据新造船的要求特点进行必要的扩建或改造。

5、人员与管理准备

队全厂人员要首先做好安全教育、爱厂如家教育、敬业和团队精神教育。

根据需要，对劳动组织和人员进行合理的调整和补充；对在建造中应用新技术、新工艺和特殊工艺的有关人员，以及计划补充人员分别进行组织和技术培训。

第二章概述

2.1规范和入级

2.1.1定义

1．船长L（m）——沿满载水线自首柱前缘量至舵柱后缘的长度；无首柱船舶的船长应自船体中纵剖面前缘与满载水线的交点量起；无舵柱船舶量至舵杆中心线；但均应不大于满载水线长度，亦不小于满载水线长度的96%。

无舵船舶的船长取满载水线长度。

满载水线系指船旗国主管机关或主管机关授权本社核定的船舶的最高级别航区载重线对应的水线。

满载水线长度系指船舶的满载水线面在中纵剖面上的投影长度。

2．船宽B（m）——不包括船壳板在内的船体最大宽度，舷伸甲板宽度不计入。

3．型深D（m）——在船长中点处沿舷侧自平板龙骨上表面量至干舷甲板下表面的垂直距离。

对甲板转角为圆弧形的船舶，应由平板龙骨上表面量至干舷甲板下表面的延伸线与舷侧板内缘延伸线的交点。

4．吃水d（m）——在船长中点处由平板龙骨上表面量至满载水线的垂直距离。

5．中部——船长L中点向前、后各0.2L长度范围。

6．首、尾部——船长L中点前、后各0.4L以外的长度范围。

7．过渡区域——介于中部与首、尾部之间的区域。

8．干舷甲板——用以量计干舷的甲板，它应符合主管机关的规定。

9．强力甲板——构成船体等值梁剖面最上层翼板的纵通连续甲板。

10．上层建筑及甲板室——位于强力甲板以上，由一舷伸至另一舷或其侧壁板离

11．船体舷侧板向内不大于船宽（B）4%的围蔽建筑称为上层建筑，即桥楼、首楼、尾楼；其他围蔽建筑称为甲板室。

12．深舱——除双层底以外的压载舱、船用水舱、货油舱及燃油舱等。

2.1.2入级

中国船级社

第三章主要技术参数

3.1船型参数

总长228.30M

两柱间距218.80M

型宽32.20M

型深20.50M

设计吃水12.00M

结构吃水12.75M

3.3结构设计原则

3.3.1一般要求

1．船体结构可采用横骨架式、纵骨架式或纵横混合骨架型式。

2．无论采用何种骨架型式,纵向构件均应有良好的结构连续性；甲板、舷侧及船底骨架应有效地连接，构成完整的刚性整体。

3．航行于J级航段船舶的船体结构应符合B级航区船舶的规定。

4．肋骨或纵骨间距一般应不大于600mm。

5．在甲板、平台、纵舱壁（或内舷壁）终断处，应设肘板或其它能降低应力集中的过渡结构。

3.3.2构件尺寸的确定

1．本篇引用增量方法确定构件尺寸时，均应以计算值为基础进行增量。

2．按本篇计算所得板厚值如果小于10mm，其小数点后的数值小于0.25mm时舍去；大于或等于0.75mm时进1mm；大于或等于0.25mm并小于0.75mm时取0.5mm，如无此规格板材则应进1mm。

如果计算所得板厚大于10mm，小数点后的数值可按四舍五入取舍。

3.3.3构件剖面模数和惯性矩

1．当骨材直接与板相连接时，要求的剖面模数和惯性矩为连带板的最小要求值；普通骨材的带板宽度取骨材间距；强骨材带板宽度取强骨材跨距的1/6，但不大于负荷平均宽度，亦不小于普通骨材间距。

若骨材仅一侧有带板时，则带板宽度取上述规定的50%。

2．当骨材不直接与板相连时，要求的剖面模数和惯性矩仅为骨材不含带板的最小要求值。

3．甲板上开口宽度b大于或等于该处甲板宽度的5%时，则开口面积和阴影面积不能计入剖面模数计算。

3.4分段的划分

1.环形接缝应尽可能避免布置在船体总强度或局部强度的受力位置,如船舯、船梁剖面突变处，以及每一肋骨间距的中点。

2.结构应力集中的区域,如甲板大开口（货舱口）的角隅、上层建筑的末端、主机基座纵桁末端、双层底向单底结构过渡的部位（与分段接缝距离应超过一档肋距或纵桁间距）、机舱海水箱,应避免布置分段接缝。

3.对纵骨架式的船体，应尽可能减少横向分段接缝的数目；为保持一定的长度，必要时可将分段作纵向划分。

对横骨架式的船体，一般尽可能减少纵向划分，以保持结构的连续性。

4.对同类型结构，如横向封闭型结构（如边水舱、双层底）、甲板或舷侧的平面板架结构等，应尽可能采用同一的划分方法。

5.分段接缝应尽可能选择在结构原有板缝或节点零件（如肘板）的连接部位。

尽量采用优化设计使分段的长度与结构强度要求的分布区域相匹配，达到减少钢板拼缝的目的。

6.分段应具有足够的刚性,使不致因焊接、火工校正及翻身吊运而引起较大的变形。

第四章各工艺阶段工作要领

4.1船体放样

船体放样是把设计好的船体型线图按照1:

1的比例绘在地板上，或运用数字方法编程在计算机中进行数字放样。

在放样中，需要光顺船体型线、修真理论型值，同时绘制肋骨型线图并进行结构放样，展开结构件和各种舾装件，并为后续工序提供各种放样资料。

根据放样资料提供的数据来制造样板和样箱，同时对胎架型值、各种构件的加工信息和后续工序的连续数据提供全部施工信息

船体放样是船体建造的第一道工序，它既是设计意图的体现，又是船体生产设计中建模、出图前的重要依据。

从船体生产设计的角度看，船体型线光顺的目的是要消除型线图上因比例限制而隐匿的型值误差和曲面不光顺因素，使后续的船体建模获得光顺的船体型表面，为以后的船体外板展开、加工提供正确的依据，提高船体型表面的依据，提高船体型表面的质量。

4.1.1型线光顺原则和要求

1．三组视图中的每一根曲线都应是光顺的，三个视图中型值都是一致的。

2．船体曲面上任一点在三个投影面上的型值必须相互吻合，即保持投影一致性，其型值误差不得大于+-2mm。

3．所有的型线必须是光顺的；

4．型线修改光顺后，各点型值应接近原设计值，以免影响船舶性能。

对于船舶主尺度（总长、垂线间长、形宽和型深），主要剖面（满载水线面、中横剖面）的设计性值，各设计水线的进水角和出水角，推进器部位的船体型线等，原则上不能改动。

4.1.2型线修改的原则及方法

船体表面型线是光顺的曲面，要保证船体曲面光顺，应该使横剖线、水线、纵剖线达到光顺。

由于设计图纸比例小，不可避免地隐匿了许多误差。

修改型线是一项细致的工作，对型线某一处的修改，常会引起型线上相邻部分的变化，并且涉及其他型线。

所以在修改型线之前，要对型线有关部分加以观察和分析，然后着手进行，以求得船体线型三向光顺。

1.修改原则

型线修改是一项技术性高、难度大的工作，需要多次反复才能完成。

型线修改的原则：

型线一致性误差不大于±2mm；设计水线以下各点的修正量应以小于图纸上的比例尺寸的分母值为原则，设计水线以上各点的修正量可以放宽些；船体型线修改前后排水量保持不变；对总体性能、船体容积有关的设计部门（船体主尺度、载重水线进水角及中横剖面型线）不能任意修改；主甲板边线型值在一般情况下不宜改动。

2.修改方法

修改型线是一个反复修正、互相对应、逐步达到船体型线光顺的工作过程。

如果光顺方法不当，容易使光顺过程出现多次反复而陷于复杂，影响光顺的进度和效果。

型线修改方法要根据光顺的部位、操作者的习惯和经验而定。

一般修改交角较小的型线，并应减少修改点的数量及型线修改量。

4.1.3型线检验

型线绘制结束后，需要对型线的精确性进行检验。

型线的精确性体现在型线的光顺、协调和投影一致性三方面，通常就是从这三方面入手进行检验的。

1.检验型线的光顺性、协调性和投影一致性

型线的光顺性是指各型线的曲率应和缓地变化，不应有局部凹凸起伏和突变现象存在；型线的协调性是指同组型线间的间距大小应有规律的变化，不应有时大有时小的象存在；型线的投影一致性是指性线上任一点在三视图中的投影应符合长对正、高平齐、宽相等的投影规律。

型线的光顺性和协调性可以通过目测来检验，投影一致性可用样条来检验。

2.绘制斜剖线检验型线

对型线精度综合检验的方法通常是绘制斜剖线。

斜剖线一般是侧垂面与外板型表面的交线。

如果得到的斜剖线是一条光顺的曲线，则表明该处的型线绘制正确，即这部分型线的光顺性、协调性和投影一致性是满足要求的。

如果得到的斜剖线不光顺，则需要修改斜剖线上某些点，使