浅谈多用途拖船结构生产设计中的若干问题处理及解决措施

吴健林

摘 要：本文主要介绍我院设计的多用途海洋拖船在生产设计及施工中遇到的若干结构问题及解决措施，希望能为后续船或其他生产设计项目提供一些借鉴。

关键词：拖船；结构生产设计

中图分类号：U674.92 文献标识码：A

Abstract： This paper introduces the problems and solutions for them encountered during the production design and construction of hull structure for multi-purpose tug.

Key words： Tug； Production design of hull structure

1 前言

近期，我院受业主委托而研发的一艘多用途海洋拖船最近成功通过验收，并顺利交付使用。该拖船选用了常规长首楼平甲板船型，前倾首柱、双机双桨、带首尾侧推，采用固定导管的可调螺旋桨推进，其主要用于出海拖带、旁拖、顶推、消防、救助、打捞以及其他有关用途。该船自动化程度高，实现了多功能一体化，且具有航速高、续航距离长、拖力大、救助范围广等特点。

2 结构生产设计概况

生产设计是解决如何造船的问题，其任务就是在详细设计基础上，将相关结构图所表达的设计意图，按照分段划分图及建造厂的生产习惯，按加工、制造、安装焊接等相关流程、工艺信息等，设绘、编制成生产设计图纸和相关工艺文件，作为船厂建造的依据。

本船的结构生产设计是采用SPD系统辅助设计的，即将线型资料、各种结构施工图纸输入SPD系统建模，经过线型光顺、结构建模、舾装/机电专业干涉检查、外板展开信息反馈的修订后，输出结构分段图纸及相关零件表，并提取绝大部分的零件放样数据（少量零件需手工放样），再利用SigmaNEST软件进行零件数控套料。

作为新产品的设计开发，没有过多的可参考资料，加上建造厂也是首次建造类似船型，故进入生产设计阶段，暴露出各种问题。笔者对本船生产设计中结构专业发出的修改单进行分析汇总，发现其主要由下列三方面原因导致生产设计的修改：船厂及业主要求；施工设计图纸或设备资料影响；生产设计过程中考虑不足或专业不协调影响。本文对上述三方面情况分别加以说明，以便后续船及类似项目借鉴。

3 生产设计存在的问题分析

3.1 因船厂及业主要求而导致生产设计图纸修改

（1）项目开始之初，生产设计项目组与船厂的协调工作做得不够，没有很好地理解船厂对生产设计的出图要求及相关加工能力等，导致首批交付给船厂的六个分段图纸需要返工修改。如：船厂要求焊接时应留有至少5 mm的包角焊尺寸、要求增加完工测量图、增加分段完工检验线、修改腰圆人孔面板断缝位置、修改胎架支柱间距、根据钢板实际到货情况更改套料板规格等；

（2）由于船厂的加工能力问题，对护舷材的形式要求一再改变。最初是采用钢板轧制护舷外包板，后来为了节省加工时间要求用半圆管加垫板的形式，但又因为半圆管订货周期长及加工不便，又要求改回用钢板轧制护舷包板，而且还要求增加护舷包板的边缘加工余量，导致护舷材图纸及相关套料图多次修改；

（3）为便于现场施工及订货，船厂建议将上建部分舾装壁改为钢结构围壁，这一修改不但增加了结构的改图工作量，也给其他专业带来了不少的修改，如增加穿舱件以及管路等；

（4） 船厂对机舱区域污水井加厚板提出异议，经施工设计项目组讨论并报业主同意后，决定对该区域结构进行优化，导致相关分段图纸需返工修改，增加了很多工作量；

（5）根据业主的要求，增加驾驶甲板两侧的面积、增大消防炮平台面积等。

3.2 受施工设计图纸或设备资料影响而导致修改

（1）受舾装设备资料延误而导致结构设计滞后。如：绞车设备资料未能及时提供，导致绞车基座反面加强滞后于分段一个多月才能提供，最后只能以修改单形式提供给船厂施工；吊艇架资料也迟迟未能提供，在吊艇架所在结构分段已建造完成后仍未能提供相关图纸，最终只能以修改单形式反馈到生产设计中，不仅花费设计人员大量时间修改，也造成了船厂的返工以及材料浪费；

（2）受其他专业提供设备资料延误或资料不符而导致图纸后续修改。如：受对外消防泵设备资料滞后的影响，对外海水管的开孔及相关加强也相应滞后；因主发电机设备资料延误而导致发电机基座的修改；部分设备实际到货尺寸与前期资料不符，导致基座修改；试航后业主提出更改消音器设备而导致基座修改等等；

（3）由于主客观条件限制，施工設计阶段难免对某些结构工艺性问题考虑不足，再加上后续舾装、机电等专业协调要求，导致生产设计图纸修改。如：在结构分段建造完成后，根据舾装专业要求及相关功能需求，增加消防水带箱、增加饮水机开孔、在甲板面上新增楼梯开孔及增设挡水扁铁、修改部分舱壁门孔尺寸、增加防火门开孔门槛等。

3.3 因生产设计过程中设计或工艺考虑不足而导致修改

（1）设计人员没有按照施工图纸建模及出图。如：首部分段主甲板加厚区域没有按施工图纸建模，导致板厚下料有误，需对该区域甲板进行换板；施工图纸上某舱壁人孔已经移位，但设计人员没有及时更新生产设计图纸，导致该开孔有误，需现场补孔及重新开孔；设计及校审人员没有仔细核对施工图纸，某些结构没有体现到生产设计图纸上，需补充套料，如首部分段的半肋位加强结构等；

（2）设计人员建模时在某些水密结构上误开了流水孔、过焊孔等，但在整理图面出图时将其删除了，但实际在SPD软件导出的零件上该孔并没有删除，而校审人员只是校对了图纸，而没有对分段模型或零件进行核对，导致零件下料时该孔也一并切割出来了，需对这些零件的误开孔加设水密补板；endprint

（3）根据轮机专业以及船厂的要求，将厨房部分风管改为结构风道，导致相关分段图纸修改；

（4）某些分段外板零件划分不合理，虽然其展开尺寸满足套料板的要求，但超出了船厂的实际加工能力，需要调整板缝，导致相关图纸修改；

（5）结构模型修改更新后，没有及时通知其他专业进行干涉检查，导致现场安装时出现碰撞，只能调整结构进行修改；

（6）设计及现场经验不足，部分液舱构件漏开了流水孔，导致结构在施工中形成积水。

4 采取的主要解决措施

（1）在項目初期，本船结构零件按批次套料，但每批套料所产生的余料编号定义很不规范，编号中只显示了余料板厚及序列号，并没有显示余料所在批次，导致后面套料使用余料时追溯余料源头比较困难。在项目中后期，采取在余料编号前增加所在的套料批次方式解决；

（2）围壁扶强材的上下端一般都会设置肘板，但由于部分围壁要求用装饰板装修而该舱室空间有限时，这些肘板就会妨碍装饰板的安装；或者舱室设备布置空间有限，确实需要结构调整肘板。在这种情况下，我们采取了如图1所示的方法，将部分舱室的肘板设计成与扶强材一体化，从而满足舾装施工要求；

（3）在建造过程中，现场反馈尾侧推电机设备控制箱与其他设备干涉，控制箱无法正常开闭。经与各方协调后，采取将该设备顺时针旋转90o安装，并扩大平台甲板开孔的方式来解决这一干涉问题；

（4）现场反馈，首尖舱分段由于线型问题空间狭小，部分结构无法焊接。经与现场人员协商，在满足规范要求的前提下，将首尖舱93肋位处的直径100的减轻孔在原有基础上扩大，以保证施工人员能有足够的空间将焊枪伸到里面焊接，如图2所示；

（5）桅杆与消防炮平台互有干涉，导致安装桅杆时需临时切割消防炮平台局部区域，安装桅杆后再把切割部分焊接回去，浪费不少时间。其实这项工作若能在图纸建模阶段发现，则可将干涉区域单独划分并做成散件，待桅杆定位安装后再安装这些散件，这点后续船应加以重视；

（6）在进行舱底水系统试验过程中，发现尾部6号压载舱排水严重不畅，是由于在6号压载舱内新增了固定压载，这些固定压载的布置改变了舱内压载水的流向，导致抽吸时的不畅。经与现场协商，在满足规范的前提下，在舱内肋板上新增流水孔来使6号压载舱排水顺畅；

（7）规范规定肘板趾端200 mm范围内不能开通焊孔、透气孔、流水孔等，以往设计时只注意到纵向构件，但本船因构件和肘板较小，因此舭部及舷侧肋骨等横向肘板和大接头之间也存在趾端200 mm范围内必须开通焊孔的问题，而在生产设计时没有注意到这方面，导致后期需现场增加补板，因此后续船的设计应对此类问题予以重视；

（8）本船的机舱逃生通道内嵌在左舷3号压载边舱内，由于设计时考虑不足，导致该通道围壁与内底板形成了一个封闭的狭小空间，现场无法施焊。经协调，采取在该封闭空间的前、后壁板上增开直径300 mm的圆孔，作为压载边舱的减轻孔及流水孔，同时在内底板上开设两个直径400 mm的临时工艺孔，以便进入空间内部进行构件的焊接，待焊接完工后再补水密。

5 结束语

本船设计建造过程中，虽然有不少问题，但作为新开发船型总的来说是成功的。遵循在技术设计阶段“特殊情况特殊考虑，精心设计合理结构”及生产设计阶段“在强度及规范许可的情况下，适当进行结构修改来解决布置上的难题及各种干涉问题”等设计原则，我们在本船设计中取得了成功经验。经验告诉我们，要做好结构生产设计，技术人员除需严格遵守结构设计原则外，还需要花更多的时间和精力去考虑一些工艺性问题以及进行各专业之间的协调，在遇到施工设计与生产设计有矛盾时，只有也必须经过协调才能使问题很好地解决，才能达到既满足结构要求、减少现场修改，又能快速解决施工中存在的问题。endprint