船舶概论ppt课件

船舶概论 哈尔滨工程大学 船舶工程学院 邱敏芝 2010年3月 2 第第 5 5 章章 船舶建造船舶建造 5.1 造船流程与船厂布置 5.2 现代造船工艺 5.3 船舶制造技术的发展 本章内容： 第 5 章 船舶建造 船舶是复杂的水上建筑物，是一种高新 技术于一身的大型机电产品，而且技术密集 ，配套复杂，多工种立体作业多。 船舶市场是以用户为主导的，竞争激烈 。 1船舶建造特点 (1)订单型:品种多、规格多，难以批量生产。 (2)综合型:包括大量部件、材料、设备、试验 等。 (3)装置型：配置船台、船坞、大型吊车。 (4)大型结构物：需要广泛的知识，设计、建造 、工程计划等。 (5)劳动组织塑性大：材料不能按期到货、气候 变化、员工技术能力等。 第 5 章 船舶建造 5.1.1 造船流程 造船流程：船体钢材预处理、船体放样 、号料 、构件加工 、船体装配 、船体焊接 、密性试验 、船舶下水 、船舶舾装 、船舶 试验 、交船验收 。 5.1.2 船厂布置 1、船厂类型 根据协作面及协作程度的不同，船厂的 类型大体可分为三类： (1)造船厂这类船厂除制造船体外， 可制造少量的主辅机和舾装件等。 (2)修造船厂它除了制造船体外、少 量的主辅机和配件之外，还兼有修船任务。 (3)船舶装配厂只承担船体建造和舾 装工作。现在新建的船厂多属于这种类型。 合理的船厂总布置对生产率的提高将起 重大作用，船厂布置时，主要是根据造船工 艺流程合理地安排各车间与船坞(台)的相对位 置，使生产中避免迂回路线。 5.1.2 船厂布置 5.1.2 船厂布置 船厂布置应具有合理的材料流，车间以U型环 绕在船坞周围，预舾装区域与船坞十分接近；分段 装配、舾装的平台沿起重机的运行路线布置。 船坞：位于地面以下，口部设有闸门，在闸门 关闭后能将水排干以从事修造船的水工构筑物。 船台：与下水设施相联的，具有各种设备供修 造船用的场地或固定建筑。 上海外高桥造船有限公司 长480米X106宽，600吨门式起重机 长360米X76宽，600吨门式起重机 造船工艺：造船的施工方法和过程的 统称。 现代造船工艺:船体建造、舾装和涂装 一体化。 按区域/阶段/类型一体化组织生产的 造船模式。 5.2 现代造船工艺 造船工艺流程：生产过程包括：材料 和设备的准备、材料的成型加工、船体的 装配与焊接、系统、设备、仪表等制造和 安装调试、整体性的试验与交船。 5.2.1 现代造船工艺流程 现 代 造 船 工 艺 流 程 船体建造工艺流程示意图 5.2.2 船体放样与号料 5.2.2.1.船体放样： 船体外形是一个光顺而又复杂的空间曲面 ，通常由设计部门按比例绘制成型线图，并配 以型值表来表示。由于比例较小，又受人的视 觉、绘图工具和图纸纸张质量等条件的限制， 图中存在大量误差，不能作为施工的依据。同 时许多的细节也无法准确表示，必须通过放样 ，消除图中误差，使船体型线光顺合理，补充 型线图中无法表示的构件，依此求取构件的真 实形状和尺寸，为船体建造过程中的后续工序 提供依据。 有实尺放样、比例放样、数学放样。 5.2.2 船体放样与号料 船体放样包括:型线图放样、肋骨型线 放样、结构线放样、结构展开、制作放样 资料等工作。 根据放样时提供的资料，把船体构件 的形状和有关的施工要求画在钢板或型钢 上，作为后续工序施工的依据。 目前采用的船体放样号料的方法有： （1）实尺放样和号料； （2）比例放样和光学号料； （3）数学放样。 5.2.2.2 号料 1、实尺放样及号料 （1）船体型线和结构线放样 船体实尺放样：按1：1的比例在放样 间地板（样台）上进行的手工放样。 （2）船体构件展开 船体构件展开：对具有各种空间形状 （弯曲、扭曲等）的船体构件进行展开， 求出它们在摊平后的真实形状和尺寸。 在平直的钢板和型材上号料；最终加 工成要求的形状。 5.2.2 船体放样与号料 展开后的船体构件，还应根据加工和 装配焊接的要求，加入必要的工艺余量， 并将其制成样板或绘成草图，供号料使用 。 5.2.2 船体放样与号料 （3）制作放样资料和号料 制作放样资料: 根据号料、加工、装配工 作的实际需要，制作一定数量的样棒、样板或 绘制草图。对于船体上一些曲度特别复杂的外 板以及像锚链筒出口、尾轴出口等局部结构， 则应制作样箱。 5.2.2 船体放样与号料 样板、草图和样箱 号料: 按样棒、样板或草图在钢板或型钢 上画出船体构件展开后的真实形状，并标注 船名、构件名称、加工及装配符号等。 套料也属于号料。为了提高钢材利用率， 应尽可能采用套料法号料。 5.2.2 船体放样与号料 2、比例放样和光学号料 比例放样: 按1:5或1:10的比例在特 制的放样台面上所进行的手工放样。 光学号料: 将由投影图摄制成的底片 （或绘制成涤纶样片）放在号料塔内的光 学投影机上，经过投影放大 可在钢板上 得到船体构件的真实形状，再按钢板上的 投影线条划线和作标记。便于实现号料过 程自动化。 5.2.2 船体放样与号料 3、数学放样 数学放样的基本原理: 运用数学方程 式表示船体型线（曲线拟合）或船体表面 （曲面拟合）。 数学放样能够完成船体型线、肋骨型 线和板缝线的放样工作，以及船体构件展 开、胎架型值和加工样板尺寸等计算工作 ，作为供数控自动切割和数控冷弯肋骨等 加工控制资料。 5.2.2 船体放样与号料 现在能对全船的型线和结构实现计算 机光顺和放样，采用人机对话的方式修改 线型和结构布置，实现图形显示和自动绘 图，将计算数据自动存储在数据库中供下 道工序如数控绘图、数控号料和数控切割 等使用，取消了手工放样。 5.2.2 船体放样与号料 5.2.3 船体钢料加工 1、钢材预处理 钢材预处理：矫正、表面清理、防护处理 （1）钢材矫正 钢材的矫正分为型钢矫正和钢板矫正。矫正 工作都在相应的机床上进行。型钢主要是通过型 钢矫直机矫直。 钢板由多辊矫平机矫平。常用的矫平机工作 轧辊一般511个。 （2）钢板表面清理 钢板表面清理常用的方法：抛丸除锈。 它是利用专门的抛丸机将铁丸高速地抛 射到钢材表面上，以除去钢材表面的氧化皮 、铁锈和污垢。组建流水线通常采用卧式抛 丸的方法。 5.2.3 船体钢料加工 （3）防护处理 钢板经表面清理后，应立即涂刷一道 保养底漆。它对钢板防腐起着很大作用。 保养底漆应具有多种良好性能，如防锈、 耐热、低毒、快干、便于喷涂和不影响焊 接等特殊要求。 钢板预处理流水线包括：钢材的矫正 、表面清理和防护处理。型钢预处理流水 线基本与此相似。 5.2.3 船体钢料加工 2、构件边缘加工 构件边缘加工: 主要是根据放样提供的信息将 钢材进行切割分离和焊接坡口加工。 目前船体构件边缘加工的主要工艺方法：机械 剪切和切割。 机械剪切: 用来加工直线边缘的，常用的机械 式剪切机主要是龙门剪床。 切割: 可加工任意形状的边缘，切割厚度较大 ，实现自动化。切割已成为常用的边缘加工方法。 常用的切割设备：手工割炬、半自动切割机、 高精度门式切割机、数控切割机和等离子切割机等 。 5.2.3 船体钢料加工 3、构件成型加工 船体成型加工: 将下料后的零件（钢板 、型材等）加工成构件所需实际形状。大体 上，弯板作业量约占船体钢材加工工作 非平直的船体构件经过边缘加工后再进 行成型加工，如带有曲度的外板、肋骨等构 建都要在边缘加工后再加工成应有的曲度， 可是单向的也可能是多向复杂曲度的。 板材的成型加工方法最常见的有： 压弯、辊弯及水火弯板等。 5.2.3 船体钢料加工 （1）压弯 复杂曲度的板材采用冷弯成形，主要方法: 压弯，主要的加工设备是液压机。 液压机根据液体介质的不同分为水压机与油 压机。水压机需要结构庞大的蓄压装置，而油压 机的压力由油泵直接产生，所以结构轻巧简单。 目前大多数采用油压机。液压机进行压弯加 工时，必须配以相应的压模以适应压弯各种不同 曲形的船体构件。 5.2.3 船体钢料加工 （2）辊弯 三辊弯板机: 钢板辊弯的主要设备。由 一个上辊（从动辊）和二个下辊（主动辊 ）组成。除了能加工圆柱形和园锥形板材 外，还可进行复杂曲度外板的加工。 5.2.3 船体钢料加工 3、水火弯板 水火弯板又称线状加热法。 沿着预定的加热线用氧-乙炔烘炬对板 材进行局部线状加热，在加热的同时用水 进行跟踪冷却。90%以上的船体复杂曲度外 板都可用此法加工。 5.2.3 船体钢料加 船体内部构件：肋骨、纵骨等型材常 采用逐段进给的方法冷弯成型。 常用的加工设备有: 型钢矫正直机、肋 骨冷弯机等。 型钢矫正直机即可将型钢矫正，又可弯 制如横梁等缓曲度构件。大尺度的型材或 大曲度型材的加工宜采用肋骨冷弯机或其 他如火工等加工方法。 肋骨冷弯机最常见的是三支点逐段进给 式。也可数控肋骨冷弯机，达到型材加工 自动化。 5.2.3 船体钢料加工 5.2.4 船体装配与焊接 1、分（总）段概述 船体钢材经预处理、号料并加工成船体 零件后，即可开始进行船体装配与焊接工作 。 在船体建造方案中，将整艘船划分成各 种不同形式的分段。各分段依次其几何特征 ，可分为平面分段、半立体分段、立体分段 和总段（也有按其结构的所属部位来命名， 如“双层底”分段、“舷侧”分段、“甲板”分段 、“上层建筑”分段等）。 船 体 装 焊 框 图 零件是最基 本的单元，部件 的制造是船体装 焊的最基本阶段 ，分段是若干部 件和零件的组合 ，总段由分段所 组成。 5.2.4 船体装配与焊接 船体分段有平面分段、曲面分段、半立体分 段和立体分段和总段。 (1)平面分段：平面板列上带有骨架的单层平 面板架； (2)曲面分段：曲面板列上带有骨架的单层曲 面板架； (3)半立体分段：两层或两层以上板架所组成 的不封闭分段； (4)立体分段：两层或两层以上板架所组成的 封闭分段； (5)总段：主船体沿船长划分,其深度和宽度 等于该处船深和船宽的环形分段。 5.2.4 船体装配与焊接 船体分段有平面分段、曲面分段、半立体 分段和立体分段和总段。 5.2.4 船体装配与焊接 2、部件装配焊接 部件的装配是结 构预装的基本阶段， 俗称小合拢。凡是有 条件时都是先将零件 预先装焊成部件，部 件的装焊工作通常是 在平台上进行。 5.2.4 船体装配与焊接 3、分段装配焊接 分段的装配焊接是结构预装的中间阶段 ，俗称中合拢。 通常分段的装配焊接在胎架上进行。 5.2.4 船体装配与焊接 立体分段的制造方法：正造法、反造法和侧造法 。 平面分段和立体分段的制造通常包含以下几个工 作内容： 拼板、划线、安装纵横构架、焊接、翻身、封底 焊、校正变形、检验、划轮廓线与结构性验收等。 总段：船底分段、舱壁分段、舷侧分段和甲板分 段组成。 船体的装配焊接工作量约占船体建造工作量的 50%70% 。 5.2.4 船体装配与焊接 总段制造流程 4、船台装配焊接 船台装配焊接是结构的最终组装，俗称大合 拢。船台是用以建造船舶并能使其下水的场所。 高架起重机龙门起重机 5.2.4 船体装配与焊接 根据船厂生产条件和船舶大小的不同 ，分段在船台上有着不同的装配方法。常 见的有塔式建造法、岛式建造法、串联建 造法和总段建造法。 5.2.4 船体装配与焊接 当船台长度大于船长的1.5倍，在批量建造 时可采用串联建造法。 总段建造法：预选装配焊好的环形总段， 按安装顺序进行船台装配。需有大能力的起重 或运输设备。 5.2.4 船体装配与焊接 5.2.5 船体密性试验 在船体的装配焊接和火工矫正工作结 束后，即可进行船的密性试验体。 密性试验的目：检查外板、舱壁等的 焊缝有无渗漏现象。 密性试验可分为水密、油密和气密。 船体密性试验常用：水压试验、冲水 试验、气压试验和冲气试验等。 5.2.6 船舶下水 利用水下设备将船舶从建造区移入水 域的工艺过程称为船舶水下。 船舶下水的方法：重力式下水、漂浮 下水和机械化下水。 1、重力式下水 依靠船舶本身的重力在滑道斜坡方向 产生的分力，借以克服下滑时的阻力，使 船舶滑移入水的方法称为重力式下水。 （1）纵向重力式下水 常见的一种下水方法。下水设备主要有滑 道、滑板、前后支架和制动装置等。 （2）横向重力式下水 适合纵向强度较弱的船舶。 5.2.6 船舶下水 2、漂浮式下水 将水注入船舶建造区，依靠船舶自身的浮 力而起的下水方法称为漂浮式下水。 5.2.6 船舶下水 3、 机械化下水 机械化下水可分:纵向滑道机械化下水、 横向滑道机械化下水及垂直升船机。 带液压摇架的纵向滑道 5.2.6 船舶下水 5.2.7 船舶试验与交船 船舶试验的主要目的是检查和评价设备和系统的 安装质量的工作状况,尤其是工作的可靠性。 1、系泊试验 系泊试验：将船系泊于船厂码头上进行。 主要试验项目如下： （1）主机码头试车； （2）起锚设备试验； （3）操舵设备试验； （4）起货设备试验； （5）船舶救生设备试验； （6）消防系统试验； （7）空压系统试验； （8）辅助锅炉； （9）倾斜试验。 2、航行试验 航行试验通常称为“试航”，它是对新 建船舶全面的、综合性的一次试验。 主要试验项目如下： （1）主机及有关动力装置试验：试 验其工作可靠性； （2）操舵试验：试验其灵活性和可 靠性； （3）抛锚试验：在足够深的水域试 验起锚速度和起锚能力； 5.2.7 船舶试验与交船 （4）测速试验；在规定的测速区测定 速度； （5）回转试验；在足够水深的水域内 测定船舶的回转直径； （6）惯性试验；测定船舶依靠惯性而 自由滑行的距离； （7）导航设备试验；校正各类导航设 备如磁罗经、电罗经、测向仪、测深仪及 计程仪等的设备误差。 5.2.7 船舶试验与交船 3、交船与验收 船舶在系泊试验和航行试验合格后， 承造厂即可向船主交船。 5.2.7 船舶试验与交船 5.3 船舶制造技术的发展 造船技术的发展划分为三个阶段：传统 造船技术、现代造船技术和未来造船技术， 在水平上将造船技术的发展分为五级。 1. 传统造船技术 第1级和第2级水平的造船技术称为传统 造船技术。 5.3 船舶制造技术的发展 1. 传统造船技术 第1级和第2级水平的造船技术称为传统造 船技术。 第1级水平 生产模式：整体制造模式。 特征技术：铆接技术。 工程状态：船体散装、码头舾装、全船涂 装。 管理特征：以“系统”导向分解船舶工程； 按“库存量”控制生产过程。 船厂类型：劳动力密集；大型厂员工数万 。 5.3 船舶制造技术的发展 关键技术：人工放样技术；切割、 成形、装配技术；管子加工技术；铸、锻 、热处理和加工技术；电机设备和系统的 安装调试技术。 船厂结构：全能型船厂，能制造机械 、各类舾装件；以学科专业组建技术和职 能部门；按工种专业化组建生产车间和工 段；由监造师组织生产，负责造船进度。 5.3 船舶制造技术的发展 厂际关系：由原材料、设备和器件 生产厂向船厂提供物资。 生产组织和人员素质：单一工种生产 班组和工段；单一专业的设计和工艺科室 ；单一工种的生产工人；单一专业的科技 人员。 5.3 船舶制造技术的发展 典型装备：由小型吊车为几座船台 的装配工作服务；实尺放样台；通用的剪 切和压力加工设备；通用的气割和小型焊 接设备；通用的机加工和铸锻设备。 5.3 船舶制造技术的发展 第2级水平 生产模式：分段制造模式。 特征技术：焊接技术。 工程状态：分段建造、先行舾装、预 先涂装。 管理特征：以“系统/区域”导向分解 船舶工程；按“系统”和“区域”的“库存量” 控制生产过程。 船厂类型：劳动力密集；大型厂员工 1万。 5.3 船舶制造技术的发展 关键技术：人工放样技术；切割、 成形、装配技术；管子加工技术；铸、锻 、热处理和加工技术；电机设备和系统的 安装调试技术。 船厂结构：全能型船厂，能制造机械 、各类舾装件；以学科专业组建技术和职 能部门；按工种专业化组建生产车间和工 段；由监造师组织生产，负责造船进度。 5.3 船舶制造技术的发展 厂际关系：由原材料、设备和器件 生产厂向船厂提供物资。 生产组织和人员素质：单一工种生产 班组和工段；单一专业的设计和工艺科室 ；单一工种的生产工人；单一专业的科技 人员。 5.3 船舶制造技术的发展 典型装备：由小型吊车为几座船台 的装配工作服务；实尺放样台；通用的剪 切和压力加工设备；通用的气割和小型焊 接设备；通用的机加工和铸锻设备。 5.3 船舶制造技术的发展 2.现代造船技术 第3级和第4级水平的造船技术属于现 代造船技术。 第3级水平 生产模式：分道制造模式。 特征技术：成组技术。 工程状态：分道建造、区域舾装、 区域涂装。 5.3 船舶制造技术的发展 管理特征： “中间产品”导向的分散 专业化生产；按 “区域/类型/阶段”的“库 存量”控制生产过程。 船厂类型：设备密集；大型厂员工1 千左右。 5.3 船舶制造技术的发展 关键技术：造船CAD/CAM和CIMS技术 、NC切割技术；型材、管件和分段的机械 化制造；物资含“中间产品”采用和托盘集 配技术；造船精度控制技术；编码和区域 造船技术。 船厂结构：总装型船厂具有船体制造 、管件制造、涂装功能； “以中间产品” 专业化生产为导向，组建科室和车间；计 算机辅助实时控制，取消监造师。 5.3 船舶制造技术的发展 厂际关系：由原材料、设备、器件、舾 装件、铸锻件、机械加工工厂向船厂供货， 甚至船舶涂装作业也组建专业公司，为多家 船厂服务。 生产组织和人员素质：定场地、设备、 人员和指标，制造某“中间产品”的多工种的 生产单元；按区域的多专业的科室；复合工 种的生产工作；多学科技人员。 5.3 船舶制造技术的发展 典型装备：由大型起重设备辅助大 型船坞内的船体分段合拢和舾装作业；计 算机辅助数学放样替代了放样台；钢材预 热处理和按类别相异的专用NC切割设备； 型材、管件和平面分段加工、装配、焊接 流水线；涂装房和机器人；全厂的一体化 的计算机集成系统。 5.3 船舶制造技术的发展 第4级水平 生产模式：集成制造模式。 特征技术：信息技术。 工程状态：船体建造、舾装和涂装一 体化。 管理特征： “中间产品”导向的分散专 业化生产；按 “区域/类型/阶段”的“流通 量”控制生产过程。 船厂类型：信息密集；大型厂员工1千 以下。 5.3 船舶制造技术的发展 关键技术：造船CAD/CAM和CIMS技术 、NC切割技术；型材、管件和分段的机械 化制造；物资含“中间产品”采用和托盘集 配技术；造船精度控制技术；编码和区域 造船技术。 船厂结构：总装型船厂具有船体制造 、管件制造、涂装功能； “以中间产品” 专业化生产为导向，组