船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)全文(5篇)

摘要:文章主要以船舶焊接工藝為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)焊接工藝的焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題與不足，從船舶焊接工藝的質(zhì)量要求出發(fā)，探討分析出一種船舶修造中的高效焊接工藝，介紹了其設(shè)計(jì)方案和焊接流程，并從檢測(cè)結(jié)果等方面論證了該焊接工藝具有焊接質(zhì)量好、經(jīng)濟(jì)成本低、焊接效率高、焊接變形能得到很好的控制等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:船舶;焊接工藝;優(yōu)化設(shè)計(jì)

在當(dāng)下的船舶修造中，焊接是其中的關(guān)鍵技術(shù)，而且，焊接的總工時(shí)和成本各占船體建造的總工時(shí)和成本的30%～40%，焊接的質(zhì)量更是反映船體修造質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)焊接工藝存在著焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題［1－3］。因此，研究開發(fā)機(jī)械化、自動(dòng)化的高效焊接技術(shù)，不僅使企業(yè)提高船舶修造質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低建造成本、縮短周期，而且也是實(shí)現(xiàn)船舶現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)步新的增長點(diǎn)。

1船舶焊接工藝的要求分析

針對(duì)傳統(tǒng)焊接工藝的焊接效率低、焊接易變形且不能得到很好的控制等問題。并參考其他船舶焊接工藝的設(shè)計(jì)，探析出一種船舶建造中的高效焊接工藝［4－6］，具體要求如下。1)技術(shù)方面。盡可能基于已有焊接工藝和研究成果來確保本方案的可行性和可靠性。2)操作方面。充分考慮工作場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜程度，并結(jié)合人機(jī)操作的感受，將個(gè)人體驗(yàn)與實(shí)時(shí)檢測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作最優(yōu)化。3)經(jīng)濟(jì)方面。確定合理方案及分配裝置相關(guān)可靠性能指標(biāo)，通過人性化設(shè)計(jì)，來保障結(jié)構(gòu)的安全性。

2船舶焊接工藝的原理分析

依據(jù)現(xiàn)在船舶焊接的各種技術(shù)參數(shù)要求［7－9］，設(shè)計(jì)出一種船舶建造中的高效焊接工藝，以實(shí)現(xiàn)建立高效、節(jié)能、環(huán)保的現(xiàn)代船舶高效焊接技術(shù)的目標(biāo)，焊接流程方案示意圖如圖1所示。圖1中，選擇需焊接位置，先采用刨邊機(jī)和碳弧氣刨來制備坡口，其中碳弧氣刨壓縮空氣的工作壓力不得高于0.8MPa。制備好坡口后，在焊接前，要仔細(xì)檢查坡口的尺寸以及所需要裝配的質(zhì)量是否符合船舶焊接等級(jí)的有關(guān)要求。如果坡口尺寸及裝配質(zhì)量不合格，則重新利用刨邊機(jī)和碳弧氣刨來制備坡口。如果坡口尺寸及裝配質(zhì)量合格，則需要對(duì)制備好的坡口進(jìn)行有效的清理，在坡口內(nèi)部以及坡口邊緣兩側(cè)各35mm內(nèi)的正反面與端面除去掛渣及碳刨殘留的積碳、水漬、油污、鐵銹。如果未清理好上述雜質(zhì)，則再次進(jìn)行清理，清理合格后，接下來進(jìn)行焊接工作，在拼板區(qū)則采用雙絲熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊(MAG)焊接技術(shù)。在小組裝區(qū)則是在CO2氣體保護(hù)作用下，采用自動(dòng)角焊或半自動(dòng)角焊來焊接小構(gòu)件和T型構(gòu)件，在船體縱骨制造處則采用裝焊一體化的縱骨安裝焊接技術(shù)。最后采用大合龍工藝，在甲板和雙層底的內(nèi)底板對(duì)接縫，采用CO2陶質(zhì)襯墊焊打底，埋弧自動(dòng)焊蓋面，在船體首部和尾部等線型變化較大部位，采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接;在密閉和狹小空間采用手工電弧焊焊接方法;大合龍縫的焊接應(yīng)先焊總段或分段之間的殼板對(duì)接縫，再焊其結(jié)構(gòu)間的對(duì)接焊縫，然后焊其結(jié)構(gòu)與殼板的角焊縫;先焊立角焊，后焊平角焊;手工焊時(shí)，對(duì)較長的焊縫應(yīng)采用分中對(duì)稱分段退焊法;大合龍焊縫裝配報(bào)檢合格后，須在20h內(nèi)進(jìn)行焊接。

摘要：搭跳工作對(duì)于船臺(tái)船塢周期有著巨大的影響，一直以來南京金陵船廠采用的是鋼管跳，2011年開始，南京金陵船廠引進(jìn)棧橋式搭跳，大大提高了合攏階段搭跳工作的效率，減少了超過50%的工作量，隨著船舶建造的提速，對(duì)于搭跳工作的要求也更高。

關(guān)鍵詞：搭跳工作；創(chuàng)新；優(yōu)化；船臺(tái)船塢周期

引言

搭跳工作改進(jìn)的目的是最大程度地提高合攏工作的效率，即效率第一，而且是隨著現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求而變化的，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)在精度很差、合攏速度很慢的時(shí)候，鋼管跳就完全能滿足需求，隨著合攏速度和精度大幅提高，鋼管跳不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，出現(xiàn)了等跳的情況，而棧橋式搭跳的形式大幅減少了等跳的情況，棧橋式搭跳從最開始實(shí)施，到現(xiàn)在已經(jīng)6年，分段質(zhì)量、合攏精控又取得了長足的進(jìn)步，棧橋式搭跳成為了合攏進(jìn)度的瓶頸。本文首先羅列目前搭跳的情況，同時(shí)針對(duì)各個(gè)區(qū)域搭跳形式的改進(jìn)提出一些建議。南京船臺(tái)和江蘇金陵船塢，不管什么船型，艙內(nèi)的搭跳都一樣，區(qū)別主要是在外板區(qū)域，本文分開討論南京船臺(tái)和江蘇金陵塢內(nèi)合攏的各種類型船頭的搭跳形式。

1外板區(qū)域

1.1南京船臺(tái)

1）南京船臺(tái)目前不管是散貨船、滾裝船、集裝箱船等船型的搭跳方式，都大相徑庭，艏部、機(jī)艙和艉部區(qū)域采用棧橋式搭跳，貨艙采用掛籠高墩相結(jié)合的形式，詳見圖1。2）改進(jìn)建議外板位置的改進(jìn)主要是高架車的使用，全部或大部取消棧橋式搭跳。南京船臺(tái)的布置相對(duì)緊湊，以下諸多原因?qū)е赂呒苘囋诖_(tái)大規(guī)模施工困難較多：①船臺(tái)間距較小，刨去舷側(cè)的高墩，剩下的寬度非常窄，而且總有一舷離門吊軌道非常近，吊車和高架車的交叉工作安全隱患較大，南京金陵船廠也發(fā)生了吊車撞倒高架車的事故。舷側(cè)較低位置處，可以考慮用升降小車來代替高墩，這樣可以有效增加船臺(tái)間空間，如圖1所示的形式，但是需要將舷側(cè)位置清理的比較干凈，否則會(huì)影響小車前后行走；②船臺(tái)艏部空間尚可，擺放的焊機(jī)設(shè)備等雜物較少，然而艉部較多，而且因?yàn)榇蠖鄶?shù)上船的設(shè)備都是從艉部上，還有軸系舵系的施工，需要大量的配套設(shè)備，所以艉部區(qū)域高架車較難施展；③目前合攏的精度還沒有到分段落位——燒焊卡馬——貼襯墊——電焊的程度，還是存在不少的配縫、余量修割，甚至部分開調(diào)甚至挖換的問題，如果使用高架車，施工效率較低；④高架車數(shù)量較少，在合攏的時(shí)候，至少一舷需要一臺(tái)高架車，而且需要占用相對(duì)較長的時(shí)間，全部使用高架車目前情況看數(shù)量不足。

摘要：本文主要分析在開展船舶設(shè)計(jì)的過程中，如何對(duì)船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以此來保證船體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，從整體上提高船體結(jié)構(gòu)的合理性，這是保證船體安全的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，通過對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化能有效保證船體的安全性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝的改進(jìn)和優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：船體結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)；安全性；合理性

引言

隨著我國航海事業(yè)的不斷發(fā)展，船舶的使用范圍不斷拓展，在使用船舶進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中，人們開始注重船體的性能，因此需要對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化，以此來保證船體的安全性和穩(wěn)定性，從而保證船舶整體的合理性，提高運(yùn)用船舶進(jìn)行運(yùn)輸?shù)男屎唾|(zhì)量，從而推動(dòng)航海事業(yè)的不斷發(fā)展。

1安全性和合理性

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要注重保證船體結(jié)構(gòu)的安全性，繼而通過對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來保證船體結(jié)構(gòu)整體的合理性，提高船舶整體運(yùn)行的效率和質(zhì)量。因此，在進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)優(yōu)化的過程中要注重明確安全性的重要性，安全性是前提和基礎(chǔ)，在保證安全性的基礎(chǔ)上提高船體結(jié)構(gòu)的合理性，有利于對(duì)船體性能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。通過對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理性改進(jìn)和優(yōu)化，能有效提高船舶的性能，從而提高船舶運(yùn)行的效率和質(zhì)量。在進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要注重明確設(shè)計(jì)的重要性，其中最關(guān)鍵的在于明確船體建造的總工程量，雖然在總工程量中設(shè)計(jì)工程量所占比重不多，但是設(shè)計(jì)工作自身較為全面且涉及到較多的內(nèi)容，因此在設(shè)計(jì)的過程中要注重綜合運(yùn)用多種專業(yè)，以此來提高設(shè)計(jì)的有效性。在開展設(shè)計(jì)工作的過程中，需要制定完善的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，要針對(duì)管理和設(shè)計(jì)人員開展相應(yīng)的強(qiáng)化和管理工作，在開展工作的過程中要注重加強(qiáng)設(shè)計(jì)和管理團(tuán)隊(duì)之間的溝通和交流，以此來提高設(shè)計(jì)方案的可行性，從而推動(dòng)船體結(jié)構(gòu)生產(chǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作順利推進(jìn)[1]。

2船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

摘要：以減小主機(jī)基座結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)，采用離散式基座代替原有主機(jī)基座，并以滿足結(jié)構(gòu)尺寸、穩(wěn)定性、許用應(yīng)力等方面的約束條件，創(chuàng)建了一種新型船舶主機(jī)基座結(jié)構(gòu)模型，并采用有限元對(duì)主機(jī)基座的模型進(jìn)行了分析。通過研究優(yōu)化設(shè)計(jì)后的基座結(jié)構(gòu)，說明基座結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)初期主要構(gòu)件尺寸留有很大的余度，分析結(jié)果表明此結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略是有效的。

關(guān)鍵詞：主機(jī)基座；離散式主機(jī)；船舶基座

引言

主機(jī)基座是船舶基座中的大型基座，在設(shè)計(jì)基座時(shí)應(yīng)滿足基座結(jié)構(gòu)本身足夠的強(qiáng)度和剛度。在滿足規(guī)范等各種要求的前提下，主機(jī)基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性始終是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者的首要關(guān)心問題。主機(jī)基座一般均采用高強(qiáng)度鋼，且使用的鋼板厚度都是比較大的，這就使得基座本身的重量很大。對(duì)于某些郵輪使用多個(gè)發(fā)電機(jī)，基座的增加，使得空船重量增加，而客船本身對(duì)于自重控制的比較嚴(yán)格，減重就成為設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)比較關(guān)鍵的問題。本文以有限元為分析工具，結(jié)合強(qiáng)度分析，并以減少結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)，對(duì)某郵輪主機(jī)基座進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1主機(jī)基座的主要作用和所受應(yīng)力

主機(jī)基座的主要作用是將輔機(jī)和主機(jī)進(jìn)行一個(gè)有效固定，為防止船舶發(fā)生偏移時(shí)，內(nèi)部設(shè)備不受影響，可以正常運(yùn)行。另外主機(jī)基座所受應(yīng)力要將動(dòng)力、靜力載荷的作用考慮進(jìn)去[1]。

1.1船舶基座所承受的應(yīng)力載荷包括：

摘要：為使學(xué)生更好地理解船舶分段吊裝工藝，設(shè)計(jì)了船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?；谠搶?shí)驗(yàn)，學(xué)生可自主學(xué)習(xí)船舶分段吊裝工藝知識(shí)，進(jìn)行船舶分段吊裝工藝設(shè)計(jì)，并通過執(zhí)行靜力學(xué)仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真校驗(yàn)對(duì)工藝設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)完善。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)思考的積極性，對(duì)于學(xué)生進(jìn)行知識(shí)實(shí)踐、知識(shí)擴(kuò)展以及創(chuàng)新能力提升具有積極作用。

關(guān)鍵詞：船舶分段；吊裝工藝；虛擬仿真

船舶分段吊裝工藝設(shè)計(jì)是以安全性、經(jīng)濟(jì)性、工藝適用性為目標(biāo)，綜合考慮船舶分段參數(shù)、起重設(shè)備參數(shù)、作業(yè)工藝要求等要素的復(fù)雜設(shè)計(jì)問題，該問題的建模和求解具有鮮明的組合優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化特征，且決策空間大、對(duì)象復(fù)雜、約束條件多[1-4]。船舶分段吊裝工藝是船舶與海洋工程專業(yè)“船舶建造工藝學(xué)”“現(xiàn)代造船技術(shù)”等主干課程的重要內(nèi)容。長期以來，課程教學(xué)中由于缺少有效的交互式學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證手段，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)該項(xiàng)工藝的知識(shí)要點(diǎn)理解起來比較困難。針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)了船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能更直觀地了解認(rèn)識(shí)船體分段吊裝工藝，并更深入理解掌握船體分段吊裝工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主開展工藝設(shè)計(jì)、自主獲取工藝知識(shí)。

1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可自主進(jìn)行船舶分段吊裝工藝設(shè)計(jì)，包括三維吊裝對(duì)象查看、設(shè)計(jì)要素測(cè)算、吊點(diǎn)空間布放、工裝部件選型等內(nèi)容?；谧灾髟O(shè)計(jì)的工藝方案，學(xué)生可執(zhí)行靜力學(xué)仿真、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真校驗(yàn)；根據(jù)仿真校驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生可對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化完善，達(dá)到由學(xué)生自主控制實(shí)驗(yàn)、自主分析實(shí)驗(yàn)、自主獲得知識(shí)的目的。該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了任務(wù)書下達(dá)、吊裝工藝設(shè)計(jì)、交互式工藝仿真、設(shè)計(jì)方案評(píng)定4個(gè)功能模塊，各模塊具體功能如圖1所示。

2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)

船舶分段吊裝工藝虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于跨平臺(tái)的三維圖形引擎Unity3D進(jìn)行程序開發(fā)。前端三維分段模型以STEP或DXF文件格式導(dǎo)入并通過圖形程序自動(dòng)執(zhí)行簡化和渲染，其他三維模型基于MAYA和3DMAX軟件制作；數(shù)據(jù)庫接口通過MySql進(jìn)行創(chuàng)建。平臺(tái)整體程序架構(gòu)如圖2所示。