王少華　孫楠　向登勇　仲繼虹

摘? ? 要：船舶的載重量是船舶的重要技術(shù)指標(biāo)。船舶載重量為船舶最大排水量與空船重量的差值，在船舶主尺度、型線(xiàn)和總體布置確定后，船舶的最大載重量也基本確定。如何保證船舶的載重量滿(mǎn)足建造合同要求，在優(yōu)化設(shè)計(jì)及建造過(guò)程中對(duì)空船重量進(jìn)行有效監(jiān)控顯得尤其重要。

關(guān)鍵詞：空船重量;過(guò)程控制;布置優(yōu)化;數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U673.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：? The deadweight of a ship is an important technical index of a ship. The deadweight of a ship is the difference between the maximum displacement of a ship and the lightship weight. After the determination of the ship's principle dimensions， lines and general arrangement of the ship， the maximum deadweight of the ship is basically determined. In order to ensure that the deadweight of the ship meet the requirements of the construction contract， it is particularly important to effectively monitor the lightship weight in the process of optimizing design and construction.

Key words： Lightship weight; Process control; Arrangement optimization; Data statistics

1? ? 前言

船體結(jié)構(gòu)重量是組成船舶空船重量的重要部分，通過(guò)有效方法對(duì)船體結(jié)構(gòu)重量進(jìn)行有效控制，將對(duì)空船重量控制起到重要作用。

船舶設(shè)計(jì)是一個(gè)集總體、結(jié)構(gòu)、內(nèi)裝、外舾裝、通風(fēng)、甲板機(jī)械、輪機(jī)、電氣等多個(gè)專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)工程，需要通過(guò)各個(gè)專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)作業(yè)，共同實(shí)現(xiàn)降低空船重量的目標(biāo)。

在船舶建造過(guò)程中，對(duì)船舶空船重量要進(jìn)行過(guò)程控制。如：分段建造過(guò)程中對(duì)鋼材使用的嚴(yán)格控制;設(shè)備訂貨階段對(duì)設(shè)備重量的嚴(yán)格約束;生產(chǎn)設(shè)計(jì)管路和電纜走向的設(shè)計(jì)優(yōu)化;對(duì)分段、大型設(shè)備等進(jìn)行嚴(yán)格的稱(chēng)重記錄等。以達(dá)到在建造過(guò)程中對(duì)空船重量時(shí)時(shí)監(jiān)控，從而更有效地進(jìn)行空船重量控制。

2? ? 空船重量控制方法

2.1? 優(yōu)化主船體結(jié)構(gòu)

通過(guò)有限元計(jì)算，對(duì)各區(qū)域的結(jié)構(gòu)或加強(qiáng)進(jìn)行局部或整體計(jì)算分析，以便進(jìn)行強(qiáng)度的檢查和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。對(duì)于計(jì)算結(jié)果不理想的區(qū)域適當(dāng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，使其滿(mǎn)足規(guī)范計(jì)算要求;而對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度富裕的區(qū)域，需根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行構(gòu)件折減，以提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

2.2? 優(yōu)化設(shè)備底座的甲板下加強(qiáng)

主機(jī)、推進(jìn)器、輔機(jī)、錨泊、系泊、拖帶以及甲板起重設(shè)備需做甲板反面加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用有限元軟件輔助計(jì)算，對(duì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度做定量分析，使加強(qiáng)結(jié)構(gòu)既滿(mǎn)足設(shè)備的載荷要求，又避免構(gòu)件尺寸過(guò)大。

2.3? 優(yōu)化型材選用

（1）通過(guò)比較分析，同樣剖面模數(shù)的球扁鋼、扁鋼的橫截面積要低于不等邊角鋼，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，橫梁、肋骨、縱骨、扶強(qiáng)材等次要結(jié)構(gòu)采用球扁鋼、扁鋼能有效降低次要構(gòu)件的重量，從而減輕全船的結(jié)構(gòu)重量;

（2）研究證明：對(duì)T型材采用增加腹板高度以增加剖面模數(shù)比用增加面板面積來(lái)增加剖面模數(shù)的效果更為顯著。在設(shè)計(jì)中有時(shí)為了滿(mǎn)足T型材與周?chē)Y(jié)構(gòu)的過(guò)渡關(guān)系增加了T型材高度而造成結(jié)構(gòu)重量增加，應(yīng)在設(shè)計(jì)中通過(guò)增加端部肘部或端部局部放大形式;另外，T型材構(gòu)件的加高勢(shì)必造成船舶艙室空間的壓縮，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意加高T型材與管子、風(fēng)管、電纜以及設(shè)備可能造成的干涉情況，并考慮艙室的層高，各專(zhuān)業(yè)間統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

2.4? ?刪除冗余結(jié)構(gòu)

（1）縱骨及縱桁等構(gòu)件穿越無(wú)水密和無(wú)A級(jí)防火分隔要求的艙壁時(shí)，水密補(bǔ)板可取消;

（2）橫梁穿越縱桁或縱骨穿越強(qiáng)橫梁時(shí)，一般為每隔4個(gè)肋位或4個(gè)縱骨間距設(shè)置強(qiáng)構(gòu)件面板防傾肘板，應(yīng)避免縱桁或強(qiáng)橫梁的防傾肘板過(guò)于密集;

（3）防火區(qū)域劃分圖明確為B、C級(jí)耐火分隔的艙壁，應(yīng)取消此處的鋼質(zhì)艙壁;

（4）上建各層甲板下的強(qiáng)橫梁和縱桁可有效地支撐各層甲板負(fù)荷，有時(shí)為避免船體振動(dòng)等因素可能會(huì)在甲板下設(shè)置支撐立柱，應(yīng)通過(guò)振動(dòng)計(jì)算盡量減少立柱數(shù)量;

（5）室內(nèi)的斜梯一般搭接在上下兩個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行焊接固定即可滿(mǎn)足人員上下的載荷要求，不需要在斜梯背面再設(shè)置與斜梯平行的背板，上下艙室有水密分隔要求的除外。

2.5? 優(yōu)化設(shè)備配置

發(fā)電機(jī)、推進(jìn)器、錨機(jī)、吊機(jī)、移貨絞車(chē)、泵等大型設(shè)備訂貨時(shí)，在收到供應(yīng)商提供的技術(shù)協(xié)議（TP/TA）后，技術(shù)主管部門(mén)應(yīng)對(duì)照不同設(shè)備廠(chǎng)家的設(shè)備重量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并作為設(shè)備選擇的重要指標(biāo)。

2.6? 優(yōu)化舾裝件、內(nèi)裝材料、管線(xiàn)及電纜布置

（1）主甲板露天區(qū)域處、甲板機(jī)械處，所處選擇玻璃鋼格柵和鋁制花崗板等輕質(zhì)材料，降低鐵舾件重量;

（2）公共場(chǎng)所家具，選擇鋁蜂窩材質(zhì)，降低家具重量;

（3）采用獨(dú)立式風(fēng)管替代結(jié)構(gòu)風(fēng)道;

（4）采用輕質(zhì)材料的舾裝件標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)平臺(tái)通道、系泊舾裝件及其布置進(jìn)行優(yōu)化;

（5）自制箱體或其他自制件，使用輕型規(guī)格;

（6）全船隔熱絕緣材料，采用輕型材質(zhì);

（7）供水管線(xiàn)上層建筑冷水管采用PE管，熱水管采用PB管;

（8）海水冷卻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)，采用鎳銅材質(zhì);

（9）主要管線(xiàn)采用維特利接頭，降低管線(xiàn)附件重量;

（10）風(fēng)管盡可能選用螺旋風(fēng)管，降低方管使用率;

（11）電纜托架采用鎂鋁合金材料，減少鋼質(zhì)電纜托架的使用率;

（12）優(yōu)化主干電纜走向、簡(jiǎn)化相關(guān)電氣的配置，減少電舾件和電纜的用量;

（13）管路放樣中，盡可能的減少管路繞路的情況，合理選擇管子直徑和壁厚，從而達(dá)到減重的目的。

3? ? 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.1? 各專(zhuān)業(yè)目標(biāo)重量

在生產(chǎn)設(shè)計(jì)前期，根據(jù)建造合同的載重噸要求，制定空船重量目標(biāo)值。船體結(jié)構(gòu)、輪機(jī)、電氣、舾裝、內(nèi)裝、管系和通風(fēng)專(zhuān)業(yè)，根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙和以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)院和廠(chǎng)家提供的信息，對(duì)結(jié)構(gòu)形式、機(jī)艙布置、設(shè)備選型等情況對(duì)各專(zhuān)業(yè)的重量進(jìn)行綜合分析和合理分配。

隨著詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙的不斷深化和設(shè)備資料的日趨完善，各專(zhuān)業(yè)的目標(biāo)重量也在不斷的更新。當(dāng)發(fā)現(xiàn)本專(zhuān)業(yè)重量數(shù)據(jù)確實(shí)需要調(diào)整時(shí)，可對(duì)重量控制目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，比如：

（1）總布置圖有重大修改。如增加艙室、增加設(shè)備或其他布置方面的修改;

（2）船級(jí)社入級(jí)修改所引起的結(jié)構(gòu)板厚增加、管路布置增加、防火分隔增加等;

（3）設(shè)備廠(chǎng)家和設(shè)備型號(hào)變更引起的重量變更;

（4）在制定目標(biāo)重量時(shí)，有個(gè)別項(xiàng)目遺漏或出現(xiàn)嚴(yán)重偏差;

（5）在滿(mǎn)足規(guī)格書(shū)、合同及規(guī)范情況下，現(xiàn)場(chǎng)船東和船檢提出的修改所引起的重量增加;

（6）其它原因引起的船舶重量增加。

3.2? 各專(zhuān)業(yè)重量統(tǒng)計(jì)

輪機(jī)、電氣和舾裝專(zhuān)業(yè)，可根據(jù)設(shè)備認(rèn)可資料等信息將重量定為確定重量或預(yù)估重量;結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、鐵舾件和管路等生產(chǎn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，可則根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)度將重量定為確定重量或預(yù)估重量。見(jiàn)表1輪機(jī)部分重量控制表。

3.3? 各專(zhuān)業(yè)重量變更記錄

各專(zhuān)業(yè)的重量控制分表完成后，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段要嚴(yán)格監(jiān)控各專(zhuān)業(yè)中每一項(xiàng)的重量變化，其中包括：

（1）對(duì)結(jié)構(gòu)模型重量進(jìn)行更新;

（2）根據(jù)設(shè)備資料更新設(shè)備重量;

（3）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)管路、電纜、鐵舾件等重量進(jìn)行時(shí)時(shí)更新;

（4）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)完成情況將預(yù)估重量更新為確定重量。

3.4? 空船重量差異統(tǒng)計(jì)

將各專(zhuān)業(yè)統(tǒng)計(jì)更新的空船重量進(jìn)行空船重量的匯總，并逐項(xiàng)與目標(biāo)重量進(jìn)行對(duì)比，對(duì)重量超出目標(biāo)重量的部分進(jìn)行原因分析并及時(shí)采取措施進(jìn)行重量控制。

3.5? ?分段、設(shè)備稱(chēng)重記錄

分段完工后，對(duì)分段進(jìn)行稱(chēng)重并形成記錄表;設(shè)備到貨入庫(kù)檢驗(yàn)階段，對(duì)設(shè)備重量進(jìn)行稱(chēng)重檢測(cè)并形成記錄表，對(duì)重量超出部分較多的設(shè)備進(jìn)行原因核查，并與物資部共同與設(shè)備廠(chǎng)商協(xié)商解決措施。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

在基本設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，對(duì)船體結(jié)構(gòu)布置、艙室布置、設(shè)備選型等方面的設(shè)計(jì)將很大程度上決定了船舶的空船重量：生產(chǎn)設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備階段，對(duì)船舶結(jié)構(gòu)、輪機(jī)設(shè)備、管系、電氣、通風(fēng)和舾裝的重量進(jìn)行預(yù)估是十分必要的，這將為船舶空船重量的過(guò)程控制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員需嚴(yán)格控制空船重量，在滿(mǎn)足規(guī)范和使用要求的情況下，盡可能的優(yōu)化布置、減輕重量，并根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)度對(duì)各專(zhuān)業(yè)的重量統(tǒng)計(jì)進(jìn)行時(shí)時(shí)更新及監(jiān)控;現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)階段，管理人員需嚴(yán)格管控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，防止材料濫用等情況的發(fā)生，同時(shí)在設(shè)備稱(chēng)重和分段稱(chēng)重方面準(zhǔn)確記錄，對(duì)有問(wèn)題的部分及時(shí)反饋以便及時(shí)解決。

參考文獻(xiàn)

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