高速客船结构设计及建造分析

2020-11-30杜晓雄广东珠江船务集团有限公司

珠江水运 2020年13期

杜晓雄广东珠江船务集团有限公司

高速客船从设计到建造完成，中间需要经历复杂的过程，其中包括产品的详细设计，生产设计，结构建造，舾装工程，试航及交船的整个过程，整个周期往往超过1年的时间。船体结构作为舞台，要为舾装专业创造良好的施工条件。

1.高速客船结构设计

1.1 结构加强设计与优化

在进行高速客船结构设计的时候，主机、发电机、风机、救生艇、带缆桩、导缆孔、设备座架（推进器、客舱座椅、水密舱壁、船首构件）等要充分考虑如何做好结构加强，按照船级社规范要求，要做好图纸送审工作，大设备加强要在详细设计前期做好区域优化，小型设备在生产设计阶段做好完善即可。

根据船体结构振动计算结果，一般也要相应的采取加强措施，从而保证结构的抗振性能。振动计算一般是对主机和螺旋桨的激振力来作为响，所以在设计前期要充分考虑规范要求，满足客船和商船适居性振动测量、报告和评价准则计算对象，局部振动不考虑其他大设备的影响。按照设计经验来说，一般需要对船上的通风设备，例如风机等做好相应的结构加强。但是振动计算一般需要很长时间，船体结构的设计工作进度很受其影要求。

1.2 机舱区域结构设计优化

机舱区域一般没有单独设置泵舱，泵浦设备与其他轮机设备一起集中布置，因此，船上的设备管路相对多而且复杂，使得机舱区域显得狭小，机舱区的布置往往是船东最关注的地方之一，这与日后船舶的营运、船上人员的維修保养工作息息相关，机舱布置图一般需要经过大量反复优化完善，结构设计受到的影响是非常明显的。

按照设计程序来说，船体的详细设计及生产设计有较长的时间并行推进，结构形式及零件编码会因此而产生一定的修改，机舱结构设计要注意重复做好设计校对。按照后期现场施工情况来看，提前介入设计优化工作是非常关键的，所以，在设计过程中，可以借鉴来自类似船舶的设计參考和船东或使用者们的经验总结，进行提前介入的优化工作。

1.3 管子与风管布置及有限元分析

高速客船由于船型特殊，一般需在船体结构上布置很多管子贯通（电缆）开孔和结构风管，详细设计阶段舾装设计无法细致做到精准的方案，但是该项工作详细设计前期要开展相应的策划。开孔旁需要注意结构加强的问题，而且对于结构开孔方面还要做有限元计算校核。风管设计也是一个难点，一般需要结合实际需求多次进行修改完善，否则在后期生产设计工作推进中将会产生很大的困难。高速客船设计中为了防止生产设计的被动局面出现，一般需要提前在详细设计阶段构思和进行初步放样，尽量把所有的开孔都反映在详细设计的图纸上。

2.高速客船的生产设计

2.1 生产设计主要任务

首先，在船舶设计软件AM系统中进行完整建模，为整体设计提供了非常好的基础，这样也可以做到非常精准的材料统计和放样。

其次，设计人员在建模出图、出零件表提交放样预套料，并要求各位设计人员能严格安照排版图进行设计，如有修改及时与放样主办沟通。实现船体和舾装设计一体化，确保船体与舾装专业可以协同设计。钢材等材料清单更为准确，避免因为根据详细设计材料统计产生的误差，可以让更多设计人员，提高材料利用率降低采购成本，对生产设计放样大有好处。

再者，船体结构设计工作尽量采用标准件，这是一种大胆的设计创新，与质量体系建设中重要的组成部分，比如全船的肘板和补板进行详细统计分析，从而选取超过50件以上的补板与肘板形成标准件，完成了标准件图册，创新性地实现托盘管理的理念进行船体结构设计。运用托盘的理念，就可以利用物流的概念实现材料的按某个分段或批次来集中配送，一些零件制作分包，实现定向制作和加工，实现标准件和通用件的使用以提高材料及零部件利用率和生产效率。

最后就是设备加强，管子开孔以及门窗开孔等，一定要在开展生产设计建模过程中对照检查，与舾装专业做好沟通，以保证开孔的正确，减少对结构强度的负面影响。舾装设施等日后维护保养工作繁重，在设计阶段应该尽可能可能考虑这部分的需求以减轻不合理的设备使用状况以及維修难度。

2.2 生产设计过程中保证设计质量控制

生产设计过程中克服时间紧的困难，坚持所有设计校对人员按设计校审指导问题开展设计工作，并要求设计人员按要求填写过程检查表；

作为船体结构设计人员，一定要认真对待和消化详细建造策划方针书，要设法把有关要求落实到生产设计过程中去，精度、对合线、吊装顺序、建造工艺等应严格按工艺课所提供有关图纸设计，遇到问题不定期组织讨论，统一设计方法，要定期把遇到的新问题和要注意的地方进行分解培训，特别是要提醒设计人员按照高速客船的实际情况，不能死板地按照传统的方式套用和处理问题，同时留下相应的过程监控的记录，以便实现质量控制和积累经验。

设计时严格按照排版图设计，并按物料清单所注明的专板专用范围要求选用，避免物料浪费和积压，为控制空船重量，施工时严格控制材料代用，如果必须改变板厚或者材质代用，必须要经过设计人员的确认；提前安排负责设计区域中的外板及骨材建模人员名单并发布告知，要求图纸设绘人员将图纸交出之前，完成全船所有结构建模，从而保证自己所做的结构图纸与模型保持一致。

舾装专业要求重新协议或协议后续修改，请舾装联系主办进行登记并修改，以保证船体协议处理的完整，设计人员不能轻易同意协议修改，在结构完成设计之后，要把各专业之间的协议文件进行完整收集并统一保存。

3.高速客船建造阶段相关任务分析

高速客船现场施工要做好高度重视，整个过程都必须认真对待，一定要主动关注建造现场出现的问题，因为通过现场问题的解决，能够有效提高设计水平和增加自身设计经验。下面将结合现场建造设计问题的典型案例进行简要分析。

高速客船与普通的民船相比，在设计和施工方面都容易出现设计修改，一方面高速客船结构、设备较为复杂容易出现考虑不足，另一方面很多从事船舶设计建造的人员对于高速客船的设计建造能力还是存在着较大的能力短板的。

一般来说，由于设计错误产生的建造修改，主要分为设计建模错误引起的修改、设计零件下料指令错误引起的修改、对船体建造现场施工工艺不了解引起的修改、船级社退审意见修改图纸引起的修改。

修改和补料最多的是因为建模错误而引起的修改。因为高速客船所有船体结构均要求建模，而下料资料也是根据建模的模型得到，如果模型不准确，会导致现场大量的修改，在以后的设计中应进一步加强对模型的重视程度。

对现场工艺的不了解也造成了较多的修改，由于高速客船的线型变化较大，设备众多，结构上本船有着较多的密闭、狭小空间，这些位置的处理，在设计中考虑不够充分，致使后期现场的大量修改。另外负责船体设计的人员如果缺乏施工现场经验，对现场的工艺及施工条件难以做到全面熟悉，会对建造顺序及结构的细节等方面的处理不够妥当，在施工中出现结构无法安装的情况。