船舶建造工艺主要内容课件

船体建造工艺 张远双 * 1 船体建造工艺 考试题型和主要知识点 二0一五年十一月 张远双 考试题型及分数分布 一、选择题（选择最符合题意要求的选项，并在题前括号 处填写正确选项的代号；每题2分，10题，共20分） 二、判断题（判断正误并在题前括号处填写正误符号，正 确的打“”，错误的打“”；每题2分，10题，共20分） 三、填空题（在题中空白处填写最合适的专业名词术语； 每空1分，15空，5题，共15分） 四、名词解释（简明扼要解释专业名词；每题3分，5题， 共15分） 五、简答题（简明扼要回答问题；31、32题各8分，33、34 题各7分，4题，共30分） * 船体建造工艺 2 张远双 注意： 1、开卷考试；考生凭有效证件进入考场， 可携带笔、尺等文具和课程学习资料；考试资料 和文具等不得相互借用。 2、认真、全面复习课程内容，理解掌握作 业本上的作业题。 * 船体建造工艺 3 张远双 * 船体建造工艺 4 一、钢船建造工艺的基本内容 一) 船体建造 将钢材（板材和型材）加工制作船体构件，再将它们装配焊 接成中间产品（部件、分段、总段），然后吊运至船台（或船坞 ）总装成整个船体的工艺过程。 1、船体放样和号料 （1）船体放样：进行船体型线三向光顺、纵横结构线放样、船 体构件展开、制作放样资料等的工艺过程。 船体放样是船体建造工艺中的第一道工序。 （2）号料：将放样展开的船体构件外形和大小依据草图、样棒 、样板、样箱等划到钢材上，并标注加工和装配符号等信息的工 艺过程。 同时，将厚度和材质相同的构件在钢板边框内合理地排列， 以求节省材料的工艺过程，这一工序称为套料。 张远双 * 船体建造工艺 5 2、船体钢料加工（构件加工） （1）钢材预处理：钢材的矫正、除锈、涂底漆等。 （2）构件边缘加工：切割、开坡口和打磨等。 （3）构件成形加工：将构件弯制或折曲成所要求的空间形状。 3、船体装配与焊接（装焊） （1）船体结构预装焊：预制部件、分（总）段的工艺过程。 部件装焊：将单个零件经过一次或多次装焊组合成各种部件 或组合件的工艺过程，也称为小合拢。 分段装焊：将零、部件装焊成分段或将分段装焊成大型分段 或总段的工艺过程，也称为中合拢。 （2）船台（或坞）装焊：在船台（或船坞）将少量散装零、部件和 分段装焊成整个船体的工艺过程，也称为大合拢。 张远双 * 船体建造工艺 6 二）船舶舾装 将机电装置、营运设备、生活设施、各种属具安装到船上去 ，并进行舱室装饰与绝缘等的工艺过程。 三)船舶涂装 在船体内外表面和舾装件上，按照技术要求进行除锈和涂敷 各种涂料，使金属表面与腐蚀介质隔开，以达到防腐蚀处理等的 目的的工艺过程。 船舶涂装除了船体防腐外，还有外表装饰和防污等作用。 四)船舶下水 将船舶从船台上（或船坞里）移到水中去的工艺过程。 张远双 * 船体建造工艺 7 五）船舶试验 1、系泊试验 在船舶基本竣工时，将船系在码头上对主机、辅机及各种设备 和系统进行试验，以检查船舶的完整性和可靠性。 2、倾斜试验 将船舶置于静水区域，进行倾斜试验，以测定完工船舶的重 量和重心位置。 3、航行试验（试航） 对所建造的船舶作一次综合性的全面考核，可分为轻载试航 和满载试航两种。 六) 交船与验收 将在船舶试验结束后，船厂应立即进行排除试验中所发现的各 种缺陷，并对船舶本体和船上的一切装备按照图纸、说明书和技 术文件的要求逐项向用船单位 “交” “验”。 张远双 * 船体建造工艺 8 二、 船舶工程包括三大子工程 船舶建造过程是非常复杂的、涉及多专业多工种的、依赖高 科技的系统工程。 船舶工程包括三大子工程： 1、船体建造壳。 2、船舶舾装舾。 3、船舶涂装涂。 “壳、舾、涂”相互交叉、相互影响，关系错综复杂。 张远双 * 船体建造工艺 9 三、船体放样的基本概念和主要内容 1、船体放样 对船体型线进行三向光顺、求取光顺的结构线和板缝线，进行船 体构件展开，制作样板、样箱或草图等放样资料，为后续工序提供可 用数据的工艺过程。它是船体建造的第一道工序。 2、主要工艺流程（主要内容） 船体型线三向光顺（理论型线放样） 生成光顺的肋骨型线（肋骨型线放样） 绘制结构线和板缝线（船体结构线放样） 船体构件展开（构件展开） 制作样板、样箱、草图等放样资料（放样资料制作） 张远双 * 船体建造工艺 10 四、船体放样方法 1、手工放样：用手工作图的方法进行放样。 1）实尺放样 按1:1的比例进行的放样。 2）比例放样 按1：5或1：10的比例，在特制的台面（放样台或桌子）上 进行的放样。 2、数学放样：运用数学函数来定义船体型线（剖面线法）或船体曲 面（曲面法）， 并将其编制成计算机程序，采用计算机技术进行放 样。 张远双 * 船体建造工艺 11 五、钢船船体型表面 外板型表面钢板的内表面。 甲板型表面钢板的下表面。 即船体骨架外缘所形成的曲面（壳板内缘） 六、船体型线图的精确性 1、光顺性：型线曲率和缓变化，没有不应有的局部凹凸和突变。 2、协调性：同组型线的间距大小有规律变化，不时大时小。 3、投影一致性：任意一点在各视图上的长、宽、高型值应对应一 致（长对正、高平齐、宽相等 ），即三面吻合。 张远双 3000纵剖线 1500纵剖线 上甲板边线 舷墙顶线 首楼甲板边线 3000纵剖线 1500纵剖线 舷墙顶线 首楼甲板边线 上甲板边线 甲板中线 舷墙顶线 1500 纵剖线 3000 纵剖线 舷墙顶线 首楼甲板边线 上甲板边线 下图为某船首部的型线图，求图中A、B、C三点在另外两个 投影图上的投影。 A B C A A B yB yB B C C yC yC 投影一致性动画 * 12 船体建造工艺 张远双 * 船体建造工艺 13 七、型线图相关概念 格子线的本质：是绘制型线图的基准线，在视图中格子线是 特定型线的投影。 三组主要的截交线：横剖线（站线）、水线和纵剖线。 中线面（中纵剖面）、基面（基平面）、中站面（中横剖面 ）、基线、中线等。 张远双 * 船体建造工艺 14 八、甲板线放样 1、主要内容 绘制相关剖线图的甲板边线和甲板中线 2、一般步骤 1）甲板边线 纵剖线图（V面）半宽水线图（H面）横剖线图（W面） 2）纵剖线图的甲板中线。 3、几个基本概念 1）甲板线：甲板边线和甲板中线的统称。 2）甲板边线（甲板舷弧或边昂势） ：甲板型表面的边缘线。 3）甲板中线（甲板脊弧或中昂势） ：甲板型表面与中线面的交 线。 张远双 * 船体建造工艺 15 4、甲板线的特点 1）同一层甲板自首至尾所有的横剖线的形状都相同 （1）型宽处的甲板横剖线称为梁拱曲线，又称抛势线。 （2）梁拱曲线能表示所有的甲板横剖线形状。 2）同一层甲板从中心至两舷所有的纵剖线形状都相同 （1）是特征1的必然结果。 （2）甲板中线能表示所有甲板纵剖线形状。 3）对于多层甲板来讲，部分船舶的各层甲板中线具有相同的弯曲度 甲板间高度是相邻两甲板中线的垂直高度。 张远双 * 船体建造工艺 16 九、舷侧边平线和船底底平线 边平线：横剖线与舷侧平面的切点（或交点）的轨迹线。 底平线：横剖线与船底平面的切点（或交点）的轨迹线。 划法：在站线上用样条录取切点（或交点）的半宽值（底平线） 或高度值（侧平线），置于水线图或纵剖线图对应的站线上，用样条 连顺。如果不光顺，则要进行修顺并将改动的点返划到横剖线图上去 修正横剖线。 边平线（底平线 ）是舷侧（船底）平 面部分和曲面部分的 分界线。 张远双 * 船体建造工艺 17 十、斜剖线 斜剖线：斜交于中线面和基平面，但垂直于中站面。 作斜剖线可综合检验型线的光顺性。 对于曲率变化较大的部位，应适当增加斜剖线。 张远双 * 船体建造工艺 18 十一、肋骨型线放样的内容 1、绘制船体肋骨型线（所有肋位处的全宽肋骨型线）； 2、绘制各肋位处的横梁曲线。 张远双 * 船体建造工艺 19 十二、肋骨型线放样的主要方法 肋骨插值：在光顺的船体型表面上作肋骨剖面（或称为肋位 剖面）获得每档肋骨处的横剖线（即肋骨型线）。 1、在纵剖线图上作该肋骨型线的投影（直线），获取肋骨型 线与各纵剖线、甲板线等交点的高度型值。 2、在半宽水线图上作肋骨型线的投影（直线），获取该肋骨 型线与各水线、甲板线等交点的半宽型值。 3、根据所获高度型值和半宽型值在肋骨型线图中作出肋骨型 线。 张远双 船体放样 3000纵剖线 1500纵剖线 上甲板边线 舷墙顶线 首楼甲板边线 3000纵剖线 1500纵剖线 舷墙顶线 首楼甲板边线 上甲板边线 舷墙顶线 1500 纵剖线 3000 纵剖线 舷墙顶线 首楼甲板边线 上甲板边线 下图为某船首部的型线图，试用肋骨插值法进行59肋骨型 线放样。 肋骨型线放样（肋骨插值法） 59 y1 1 1 y3 1 2 y1 3 2 y3 3 59 船体建造工艺 20 张远双 * 船体建造工艺 21 十三、肋骨型线放样的步骤 1、设置肋骨线 在纵剖线图和半宽水线图上，根据肋位，作各肋骨剖面的投 影直线。 2、量取肋骨型值 量取每号肋骨线与各水线、纵剖线、甲板边线、舷墙顶线等 型线交点的半宽、高度型值。编制肋骨型值表或放样型值棒。 3、绘制肋骨型线 按肋骨型值表或放样型值棒将每号肋骨的半宽、高度型值转 录到横剖线图上，用样条将同号肋骨型值点连顺。 4、肋骨型线的检验（主要是作斜剖线检验） 5、作各肋位的横梁曲线 张远双 * 船体建造工艺 22 十四、纵、横构件的概念 纵向构件：甲板、平台、内底板、纵舱壁、中（旁）底桁材、 中（旁）内龙骨、舭龙骨等沿船长方向布置的构件。 横向构件：肋骨、肋板、横舱壁等沿船宽方向布置的构件。 张远双 * 船体建造工艺 23 张远双 * 船体建造工艺 24 十五、 纵向构件放样的主要内容 在肋骨型线图上划出纵向构件的结构理 论线或投影线（即：与船体型表面的交线、 与肋骨剖面的交线及其边界线的投影线）。 右图为旁内龙骨的放样。 注意：纵向构件所处位置的不同，其边 界线等有不同的名称，如“上口线”、 “下口 线”、 “内口线”、 “外口线”等。 张远双 * 船体建造工艺 25 十六、纵缝线排列 1、纵缝线排列的方法 首先，在中横剖面肋骨线上，按设计板宽排列平板龙骨、舭部列 板和舷顶列板等主要受力列板，并按同样的板宽向首、尾延伸，绘出 其光顺的纵缝线。 然后，根据钢板规格和其它工艺要求，从中部向首、尾排列其它 列板的纵缝线。 张远双 * 船体建造工艺 26 2、纵缝线的布置应遵循的原则 1）充分利用原材料 应尽可能使纵缝线与肋骨线正交，如图所示： u使展开后 的外板接近 于矩形，可 提高钢板利 用率，减少 焊缝长度。 张远双 * 船舶建造工艺 27 钢板钢板 上、下纵缝与上、下纵缝与 肋骨曲线斜交，外肋骨曲线斜交，外 板展开图形基本为板展开图形基本为 菱形，不利于钢板菱形，不利于钢板 利用率的提高。利用率的提高。 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 BL 横缝线横缝线 本块外板展开图样本块外板展开图样 钢板利用率钢板利用率 低低 张远双 * 船舶建造工艺 28 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 上、下纵缝与上、下纵缝与 肋骨曲线正交，外肋骨曲线正交，外 板展开图形大致为板展开图形大致为 矩形，有利于钢板矩形，有利于钢板 利用率的提高。利用率的提高。 BL 钢板钢板 本块外板展开图样本块外板展开图样 钢板利用率钢板利用率 高高 张远双 * 船体建造工艺 29 2）避免外板纵缝线之间或纵缝线与内部结构线之间呈小角度相交 夹角应不小于30o，如果遇到小角度相交（焊缝热影响区大，影响焊接质量），应使 两者避开或者将纵缝改成阶梯形，两者避开的距离必须满足船舶建造规范的要求： A、对接焊缝与对接焊缝之间的平行距离不小于lOOmm。 B、对接焊缝与角焊缝之间的距离不小于50mm。 50mm50mm D DE E C CD D B BC C 舷侧纵桁舷侧纵桁 可以如此处理 张远双 * 船体建造工艺 30 3）使外板便于加工 槽形龙骨底板宽度的排列应使设备能够进行折弯（如图所示）， 避免在压力机上折角时发生与压头相碰的现象以致无法加工。 压头与工件压头与工件 发生碰撞发生碰撞 龙骨板龙骨板 压头压头 压模压模 张远双 * 船体建造工艺 31 4）便于构件的装配和焊接 双层底分段的上口纵缝，若与内底板的距离过大，则自由端太大 容易出现荷叶边变形，影响装配的精度；若太小，则会形成装配硬 点和死角，使施工条件变坏。 5）要注意外表的美观性 排列满载水线以上的纵缝线时，应该在保证施工工艺性的前提 下，使这些纵缝线与甲板边线（或折角线）近似平行，并沿船体全 长光顺贯通，尽量不要错开，以保证满载水线以上船体外表的美观 。 100 100 150mm 150mm 内底板内底板 张远双 * 船体建造工艺 32 十七、横缝线排列 横缝线平行于肋骨剖面，而且要求布置在14（或3/4）肋距处 （从局部强度来看，该处的弯矩为零，容易保证强度。若布置发生困 难时，则应排在13或23肋距处，避免排在12肋位处，因为此处 为弯矩峰值。）。 张远双 * 船体建造工艺 33 十八、船体构件展开的基本方法 展开船体构件的几何作图方法，一般可分为撑线法、准线法两大 类。 另外，展开折角龙骨底板和折角内底板等构件时，通常使用旋 转法。 1） 撑线法：将曲面构件分割成许多小三角形（或有约束条件限制的 小四边形），利用三角形等（或有约束条件限制的小四边形）形状的 稳定性进行构件展开的方法称为撑线法。 对应于小三角形的撑线法也称为三角线法或三角形法。 三角线法的基本原理：将不可展曲面等分割成一定数量的小曲面 三角形，将小曲面三角形的三条曲线边近似看作直线边，并求出其实 长，然后按照这些小三角形的相对位置和顺序可依次撑线展开所有的 小三角形，从而得到整个展开图。 张远双 * 船体建造工艺 34 2）准线法 在近似展开纵向构件或船体外板时，常用的方法是利用肋骨 型线和板缝线将其分割成许多四边形进行近似展开。但从几何上 讲，即使四边形的四个边为已知或已求出，如果不加任何约束也 无法唯一确定四边形的形状。因此，还必须加一根能够确定四边 形各边相对位置的基准线作为约束条件，才能按四边形作图法逐 步求出展开的图形。 这种起约束作用的基准线称为准线。 这种将不可展曲面分割 成若干四边形，利用准线加以约束为四边形定形进行构件展开的 方法称为准线法。 在手工放样中，不可展曲面外板采用几何作图法近似展开， 在号料时用加放余量的方法对展开误差予以补偿。 某些曲度特别复杂的外板（如轴壳板、尾部球形板等），用 几何作图法近似展开误差较大，故一般不用此法，而是先制作样 箱，然后用油毡和软纸板覆蒙出其展开形状。 张远双 * 船体建造工艺 35 十九、直角三角形法求空间直线段实长 1）如图b）所示，将直角三角形ABa0绕Ba0旋转至平行于V面。 2）如图c）所示，将直角三角形ABb0绕Ab0旋转至平行于H面。 小结小结：以在某一投影面上的：以在某一投影面上的投影长投影长为一直角边、以直线段在该投影面上为一直角边、以直线段在该投影面上 隐含的隐含的尺度差尺度差为另一直角边作直角三角形，斜边即为直线段的为另一直角边作直角三角形，斜边即为直线段的实长线实长线。 张远双 * 船体建造工艺 36 二十、准线法外板展开的三要素 利用肋骨型线图准线法展开船体外板时，应先掌握外板展开的三要 素，即： 1、求投影线实长。 2、确定准线。 3、求肋骨弯度（俗称“冲势”）。 张远双 * 船体建造工艺 37 #6 #7 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 上纵缝线 下纵缝线 样杆A #7#6#5#4#3#2#1 肋距L 样杆A 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 下纵缝实长线下纵缝实长线 1 1、作肋距为、作肋距为L L的肋骨站线图。的肋骨站线图。 2 2、用样杆在肋骨型线图中量取纵缝线投影、用样杆在肋骨型线图中量取纵缝线投影 长并记录各肋骨线与其交点。长并记录各肋骨线与其交点。 3 3、将样杆伸直，在肋骨站线图中将各点按、将样杆伸直，在肋骨站线图中将各点按 空间投影关系驳划到相应肋骨线上。空间投影关系驳划到相应肋骨线上。 4 4、将各点连成光顺曲线。、将各点连成光顺曲线。 实例：下纵缝线实长的求法 张远双 * 船体建造工艺 38 肋骨弯度的概念 展开图上展开图上肋骨曲线肋骨曲线与与过其弦线的法面展开线过其弦线的法面展开线之间的最大拱度称之间的最大拱度称 为为肋骨弯度肋骨弯度。 张远双船体建造工艺 39 外板展开图上的肋骨弯度方向，与肋骨型线图上对应肋骨曲线的 弯曲方向是一致的。 6 7 5 4 3 2 1 7 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线上纵缝线 6 O7O6O5O4 O3 O2O1 s 4 1 5 3 6 7 2 1 2 3 4 5 6 7 测地线测地线 （准线）（准线） 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 * 张远双 * 船体建造工艺 40 肋骨弯度虽然在一定程度上反映了肋骨曲线的弯曲程度，但肋骨曲线的 弯曲程度越大，并不意味则其肋骨弯度值越大。 例如：当肋骨曲线的弯曲程度越大，m值越大，但若相邻两肋骨线重合， 则K值为零，此时肋骨弯度值为零。 船体构件展开时，哪些构件无肋骨弯度，为什么？ A、K0，m0：肋骨线在肋骨型图上的投影为一曲线的构件。 B、K0，m0：肋骨线在肋骨型图上的投影为若干平行直线的构件。 C、K0，m0：肋骨线在肋骨型图上的投影为一直线的构件。 具备上述特征的构件在展开图上法面展开线与肋骨线重合或平行，所以肋 骨弯度为零。 简单曲度板的肋简单曲度板的肋 骨线无肋骨弯度！骨线无肋骨弯度！ 张远双 * 船体建造工艺 41 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 上纵缝线 下纵缝线 O5 O4 O3 二十一、扇形板的近似测地线展开法 1 1、在肋骨型线图上在肋骨型线图上作近似测地线作近似测地线 张远双 * 船体建造工艺 42 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 上纵缝线 下纵缝线 O5 O4 O3 O6 b4 a6 1 1、在肋骨型线图上在肋骨型线图上作近似测地线作近似测地线 张远双 * 船体建造工艺 43 O7 O2 O1 b1 a3 b2 a4 a7 b5 测地线 O5 O4 O3 b4 a6 #7 #6 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 上纵缝线 下纵缝线 O6 1 1、在肋骨型线图上在肋骨型线图上作近似测地线作近似测地线 张远双 * 船体建造工艺 44 #6 #7 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线 下纵缝线 #7#6#5#4#3#2#1 肋距L 样条A 样条A 7 6 5 4 3 2 1 下纵缝线 实长线 2 2、求近似测地线、纵缝线实长求近似测地线、纵缝线实长 张远双 * 船体建造工艺 45#7#6#5#4#3#2#1 肋距L 样条A 下纵缝线 实长线 #6 #7 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线 下纵缝线 样条C 样条B O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 测地线 实长线 上纵缝线 实长线 2 2、求近似测地线、纵缝线实长求近似测地线、纵缝线实长 注意：当上、下纵 缝线和测地线的实长线 相距较近或有重叠时， 可采用坐标平移的方法 处理，使它们分开，但 并不影响实长线的形状 和实长大小。 张远双 * 船体建造工艺 46 #7 #5 #4 #3 #2 #1 7 6 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 #6 #7#6#5#4#3#2#1 肋距 L O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 m s m 在肋骨型线图中量m、k值 s s 肋骨弯度肋骨弯度 3 3、求肋骨弯度求肋骨弯度 k m4肋骨线与其弦线所夹准 线投影长。 k4肋骨线5肋骨线所夹准 线投影长。 作直角三角形求肋骨弯度s k m L s 为什么可在 测地线实长线上 求取中间肋骨的 肋骨弯度？ 注意：m和k均在4、5肋 骨线之间的准线上，且m是k 的一部分！ 张远双 * 船体建造工艺 47 O7O6O5 O4 O3O2O1 s O O 4 4 4 4弧长弧长 p p 4 1 5 3 O O5 5 5 5弧长弧长 4 54 5实长实长 5 65 6实长实长 6 O O6 6 6 6弧长弧长 O O7 7 7 7弧长弧长 6 76 7实长实长 7 3 43 4实长实长 O O 3 3 3 3弧长弧长 O O2 2 2 2弧长弧长 2 32 3实长实长 2 O O1 1 1 1弧长弧长 1 21 2实长实长 1 2 3 4 5 6 7 测地线测地线 （准线）（准线） 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 #7#6#5#4#3#2#1 肋距 L O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 m s 6 7 5 4 3 2 1 7 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线上纵缝线 6 下纵缝线下纵缝线 m 求展开图 4 4、作、作展开图展开图 张远双 * 船体建造工艺 48 p p O7O6O5O4O3O2O1 s 4 1 5 3 6 7 2 1 2 3 4 5 6 7 测地线测地线 （准线）（准线） 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 #7#6#5#4#3#2#1 肋距 L O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 m s 6 7 5 4 3 2 1 7 5 4 3 2 1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 上纵缝线上纵缝线 6 下纵缝线下纵缝线 m 求展开图 4 4、作、作展开图展开图 张远双 * 船体建造工艺 49 O7 O2 O6 O5 O4 O3 O1 a5 a4 a3 a2a1 b7 b6 b5 b4 b3 测地线测地线 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 1 2 3 4 5 6 7 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 二十二、菱形板近似测地线展开 1 1、在肋骨型线图上在肋骨型线图上作近似测地线作近似测地线 与扇形板的区别：与扇形板的区别： 扇形板，是过中间肋骨中点（或拱度最大点）扇形板，是过中间肋骨中点（或拱度最大点）O O 4 4 作该肋骨弦线的垂线，与其两相邻肋作该肋骨弦线的垂线，与其两相邻肋 骨曲线相交，交点骨曲线相交，交点O O 3 3 、O O 5 5 ，所得，所得 O O 3 3 、 O O 4 4 、O O 5 5 均为测地点。均为测地点。菱形板，取中间肋骨（菱形板，取中间肋骨（ # # 4 4）和其）和其 相邻肋骨（相邻肋骨（ # # 5 5或或 # # 3 3）的中点（或拱度最大点）作为测地点）的中点（或拱度最大点）作为测地点O O 4 4 和和O O 5 5 （或（或O O 3 3 ），后续作图法与扇），后续作图法与扇 形板类似。形板类似。 张远双 * 船体建造工艺 50 肋距肋距 L L 实长线实长线 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 实长线实长线 #7#6#5#4#3#2#1 测地线测地线 实长线实长线 2 2、求近似测地线、纵缝线的实长、求近似测地线、纵缝线的实长 作图方法与扇形板相同作图方法与扇形板相同 （过程从略）（过程从略） 注意：当上、下纵缝线和测 地线的实长线相距较近或有重叠 时，可采用坐标平移的方法处理 ，使它们分开，但并不影响实长 线的形状和实长大小。 张远双 * 船体建造工艺 51 O7 O2 O6 O5 O4 O3 O1 a5 a4 a3 a2a1 b7 b6 b5 b4 b3 测地线 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 1 2 3 4 5 6 7 上纵缝线 下纵缝线 m K 肋距 L K s O4 a3 a 3 3 m 3 3、求中间肋骨线的肋骨弯度求中间肋骨线的肋骨弯度 求取肋骨弯度时，其求取肋骨弯度时，其K K 值和值和 m m 值应该在肋骨弦线的垂直值应该在肋骨弦线的垂直 线上量取；肋骨弯度线上量取；肋骨弯度s s 自然也是在该垂直线的展开线上求取自然也是在该垂直线的展开线上求取。 菱形板的测地线并不与肋骨弦线的垂直线重合菱形板的测地线并不与肋骨弦线的垂直线重合。所以，不所以，不 能能像像扇形板那样在测地线的展开线上求取肋骨弯度，而扇形板那样在测地线的展开线上求取肋骨弯度，而需要通需要通 过另作直角三角形将肋骨弦线的垂线展开，并在该三角形上求过另作直角三角形将肋骨弦线的垂线展开，并在该三角形上求 取肋骨弯度取肋骨弯度s s 。 张远双 * 船体建造工艺 52 肋距肋距L L 测地线测地线 实长线实长线 实长线实长线 上纵缝线上纵缝线 上纵缝线上纵缝线 实长线实长线 #7#6#5#4#3#2#1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O7 O2 O6 O5 O4 O3 O1 测地线测地线 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 1 2 3 4 5 6 7 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 a3 b5 p p OO 7 7 OO 6 6 OO 5 5 OO 4 4 OO 3 3 OO 2 2 OO 1 1 O4a3实长 O3a3实长 a3 s O44实长 4 O44实长 4 4 3实长 O33实长 3 2 1 56 7 p p 6 3 2 1 5 7 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 4、作展开图 肋距 L K s O4 a3 a 3 3 m 肋骨弯度s在 O4O3a3的O4a3边上。 张远双 * 船体建造工艺 53 肋距肋距L L 测地线测地线 实长线实长线 实长线实长线 上纵缝线上纵缝线 上纵缝线上纵缝线 实长线实长线 #7#6#5#4#3#2#1 O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O7 O2 O6 O5 O4 O3 O1 测地线测地线 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 1 2 3 4 5 6 7 上纵缝线上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 a3 b5 p p OO 7 7 OO 6 6 OO 5 5 OO 4 4 OO 3 3 OO 2 2 OO 1 1 4 4 3 2 1 56 7 6 3 2 1 5 7 上纵缝线 下纵缝线下纵缝线 肋距 L K s O4 a3 a 3 3 m 4、作展开图 张远双 * 船体建造工艺 54 扇形板和菱形板的近似测地线展开法的不同点 1、近似测地线的作法不同 扇形板，是过中间肋骨中点（或拱度最大点）扇形板，是过中间肋骨中点（或拱度最大点）O O 4 4 作该肋骨弦线的垂线，与其两相邻作该肋骨弦线的垂线，与其两相邻 肋骨曲线相交，交点肋骨曲线相交，交点O O 3 3 、O O 5 5 ，所得，所得 O O 3 3 、 O O 4 4 、O O 5 5 均为测地点。均为测地点。 菱形板，取中间肋骨（菱形板，取中间肋骨（ # # 4 4）和其相邻肋骨（）和其相邻肋骨（#5#5或或#3#3）的中点（或拱度最大点）作为）的中点（或拱度最大点）作为 测地点测地点O O 4 4 和和O O 5 5 （或（或O O 3 3 ），后续作图法与扇形板类似。），后续作图法与扇形板类似。 2、肋骨弯度的求法不同 扇形板，由于肋骨弦线的垂线与测地线重合，扇形板，由于肋骨弦线的垂线与测地线重合，故故在测地线上求取肋骨弯度在测地线上求取肋骨弯度。 菱形板的测地线并不与肋骨弦线的垂直线重合，所以，不能菱形板的测地线并不与肋骨弦线的垂直线重合，所以，不能像像扇形板那样在测地扇形板那样在测地 线的展开线上求取肋骨弯度，而线的展开线上求取肋骨弯度，而需要通过另作直角三角形将肋骨弦线的垂线展开，并需要通过另作直角三角形将肋骨弦线的垂线展开，并 在该三角形上求取肋骨弯度在该三角形上求取肋骨弯度s s 。 3、展开图的画出方法不同 扇形板，中间肋骨线弦线与测地线垂直。 菱形板，由于中间肋骨线弦线不与测地线垂直，需作出肋骨弯度所在的三角形展菱形板，由于中间肋骨线弦线不与测地线垂直，需作出肋骨弯度所在的三角形展 开图形。开图形。 张远双 * 船体建造工艺 55 二十三、放样资料的概念 船体型线放样和构件展开工作结束后，还必须把放样和展开的结果 制作成具有一定精度的资料，供号料、加工、装配和检验时使用。 这些记载放样和展开所产生的数据，并用于后续工序的资料称为放 样资料。 放样资料包括样板、草图、投影底图、仿形图及数控加工信息等。 思考： 某同学认为：所谓放样资料是指为了指导放样过程、顺利进行放样工作、 保证放样质量，放样前所应准备的有关资料，如待放样船的型线图、肋骨型线 图及其它有关图样和资料等。你认为此同学的观点对吗？为什么？ 张远双 * 船体建造工艺 56 样板和草图 张远双 * 船体建造工艺 57 二十四、三角样板 对于一般曲度的外板，在成形加 工时为了保证能达到所需的弯曲度， 必须钉制三角样板供加工时使用。 1)单个三角样板的曲线板边形状 与外板上某一肋骨的型线吻合。 2)按照需要加工的外板之各肋骨 型线制作一组这样的三角样板。 3)将它们按肋骨型线图表示的相 互位置关系在空间准确定位，这组三 角样板的曲线边在空间共同表示了该 外板的曲面形状。 外板成形加工中，常用这样一种 可以组合而成的样板，作为外板成形 加工和检验的依据。 张远双 * 船体建造工艺 58 二十五、号料和套料的概念 所谓号料，就是将放样展开后的船体构件的真实形状和实际尺寸 通过样板、草图等放样资料在平直的钢材（钢板或型材）上划（或影 印）出构件的切割线及加工线，并标上船名、构件名称及加工符号等 ，为下道加工提供依据，这一工艺过程称为船体构件号料。 对于没有实现数控加工的情况，加工前应根据放样资料，进行号 料。在实现数学放样和数控加工的情况下，号料工序可省略。 所谓套料，就是在号料的同时，将厚度和材质相同的构件在钢板边 框内进行合理排列，以求节省材料的工艺过程。 张远双 * 船体建造工艺 59 二十六、船体钢料加工的概念和作业内容 1、船体钢料加工：将钢材（钢板和型材）加工成船体构件的工艺过 程。 从钢料堆场取出的钢材，需经矫正和表面清理与防护后，才能 进行号料，然后再根据号料时所画的构件轮廓，进行切割（或剪切 ），最后弯制成所需要的船体构件。 2、船体钢料加工包括三个方面的作业内容： 1、钢材预处理：包括钢材的矫正（钢板矫平和型材矫直）、表 面清理（去污、除锈等）和防护（喷涂底漆）。 2、边缘加工：指构件的切割分离和焊接坡口加工等。 3、成形加工：将切割好的平面钢板（或平直型材）加工成构成 船体所需的折角、折边和曲面形状（或曲形骨材）等构件。 张远双 * 船体建造工艺 60 二十七、钢材的矫正 对于钢板指矫平，对于型材为矫直。 一般用多辊矫平机矫正钢板的变形，用型材矫直机矫正型材的 变形。 钢板愈厚，矫正愈易；薄板容易产生变形，矫正比较困难。 张远双 * 船体建造工艺 61 二十八、钢材的表面清理和防护 钢材的表面清理与防护，是指将钢材表面的氧化皮、锈斑、油 污等清除干净（即除锈和除污），然后在除锈的钢材表面涂刷防锈 底漆等的工艺过程。 主要方法： 1、抛丸除锈法； 2、化学除锈法，即酸洗法； 3、喷丸除锈法； 4、带锈底漆 张远双 * 船体建造工艺 62 二十九、边缘加工 边缘加工主要指经过号料（或套料）后，船体构件的切割分离 以及焊接坡口的加工等的统称。 边缘加工方法有： 1、机械切割法：剪切、冲孔、刨边、铣边等。 2、化学切割法：气割。 3、物理切割法：等离子切割、激光切割等。 气割的实质：金属在氧气中燃烧。 张远双 * 船体建造工艺 63 水下等离子切割 能降低噪声、粉尘、耀眼的弧光和气体氮等有害气体的不良影响 张远双 * 船体建造工艺 64 三十、成形加工的基本概念和作业内容 非平直的船体构件经过边缘加工后应该进行弯曲成形，以便得 到所要求的空间形状，这样弯曲成形的工艺过程称为成形加工。 成形加工包括：型材的成形加工和板材的成形加工。 肋骨冷弯成形加工 张远双 * 船体建造工艺 65 板材的成形加工，船体非平直钢板构件较多，弯曲加工工作量较大 。主要的成形加工方法： 机械冷弯法（包括辊弯、压弯、折弯、数控弯板等） 水火弯板法 一般，单向曲度板采用机械冷弯法加工，而复杂曲度板： 1）先用机械冷弯加工一个方向（曲度较大的方向）的曲度，然 后用水火弯板法加工出其他方向的曲度。 2）若批量较大，则可在压力机上安装专用压模压制成形。 张远双 * 船体建造工艺 66 三十一、水火弯板 水火弯板：沿预定的加热线用氧乙炔烘炬对板材进行局部线状 加热，并用水进行跟踪冷却（或让其自然冷却），使钢材产生局部塑 性变形，从而将板弯成所要求的曲面形状的一种弯板工艺方法，也称 线状加热法。 目前，水火弯板是大多数船厂弯制复杂曲度板（90%以上）和船体 内部大型构件的主要工艺方法。 运用水火弯板工艺还可以进行焊接变形的矫正，称为水火矫正。 张远双 * 船体建造工艺 67 1、水火弯板的基本原理 板材在局部的加热和冷却过程中，由于热场的局限性与沿板厚方 向的温度梯度，使受热金属的膨胀受到周围冷金属的限制，产生横向 收缩变形和角变形来达到成形加工的目的。 A、横向收缩变形：受热金属的膨胀受到周围金属的限制，因而产 生压缩塑性变形，冷却时即产生收缩变形。 B、角变形：最终横向收缩变形沿 构件厚度方向不相等引起的。 C、水跟踪冷却：可以加大变形， 增加成形效果。 张远双 * 船体建造工艺 68 2、影响水火弯板成形效果的各种因数 影响水火弯板成形效果的因素主要是加热线、冷却方式和各种加 热参数。我们主要讨论加热线、冷却方式的影响。 （1）加热线对成形效果的影响 加热线的位置、疏密和长短对板材成形效果影响极大。 A、加热线的位置主要影响构件成形后的形状 加热线的位置正确与否直接关系到板材能否正确成形，对相同的 板在不同位置进行线状加热，成形形状完全不同。水火弯板时，加热 线的位置主要取决于所求构件的形状。 张远双 * 船体建造工艺 69 例：帆形板的弯制 第一步：冷弯横向曲度（其曲率比纵向的大）； 第二步：确定加热线的位置: 纵向曲度和横向曲度方向一致，都朝板的一面弯曲，加热线在横 向弯曲的一面位于板的两侧。 第三步：水火弯制。 加热线 中和轴 中和轴 张远双船体建造工艺 例：鞍形板的弯制 第一步：冷弯横向曲度（其曲率比纵向的大）； 第二步：确定加热线的位置: 纵向曲度和横向曲度方向相反，横向朝板的一面弯曲，纵向曲度 朝板的另一面弯曲，加热线在横向弯曲的背面位于板的中部。 第三步：水火弯制。 加热线 中和轴 中和轴 张远双 * 船体建造工艺 71 B、加热线的疏密和长短主要影响构件的成形效果 加热线愈密、愈长，则产生的变形愈大，成形效果愈好。因此， 当要求的弯曲曲率较大时，加热线的布置可适当加密、加长。 加热线的长度不能跨越加热线所在剖面的中和轴，否则会使成形 效果恶化。 目前，在常规的水火弯板中，加热线的位置、疏密和长短一般由 操作人员依其实践经验，根据具体情况确定，尚无理论规律可循。 张远双 * 船体建造工艺 72 （2）冷却方式对成形效果的影响 冷却方式有：自然冷却、正面跟踪水冷却、背面跟踪水冷却。 自然冷却：在氧乙炔焰进行局部加热后，让构件在空气中自 然冷却，简称空冷。 正面跟踪水冷法 在加热面用冷水喷射正在冷却的金属，加快它们的收缩，从而强 化对正在加热金属的压缩作用，使其产生较大的附加塑性变形。 优点：收缩较快，其横向收缩变形比空冷法大。 缺点：角变形效果不如空冷。由于加热面被水强制冷却，温度急剧 降低，甚至使正面温度低于背面温度，出现负温差，横向收缩变形沿 构件厚度方向分布的不均匀性降低，降低了角变形的效果。 张远双 * 船体建造工艺 73 背面跟踪水冷法 在构件的正面用烘炬加热，在其背面用冷水跟踪热源进行强制冷 却。 优点：增大了板材正反面的温度差，横向收缩变形和角变形比前 两者大，成形效率高。 缺点：需要在板下操作，比较麻烦。 张远双 * 船体建造工艺 74 三种冷却方式成形效果的比较 A、角变形以背面跟踪水冷法最大，空冷法次之，正面跟踪水冷法 最小； B、横向收缩变形以背面跟踪水冷法最大，正面跟踪水冷法次之， 空冷法最小； C、背面跟踪水冷法的成形效率最高，但操作不方便，应用较少。 D、正面跟踪水冷法最常用。 正面跟踪水冷法的角变形虽小于空冷法，但其横向收缩变形却大 于空冷法，常见的复杂曲度板（例如帆形板和鞍形板）在水火弯板时 主要是依靠横向收缩变形来得到构件的纵向曲度，故其总的成形效果 比空冷好，而且它还具有操作方便等特点。 （3）各种加热参数对成形效果的影响 所谓加热参数主要是指加热速度、烘嘴口径、加热温度、加热深 度和水火距（即浇水点至为焰点的距离）。 张远双 * 船体建造工艺 75 三十二、船体装焊方面的几个基本概念 船体装配：将加工合格的船体构件（零件）组合成部件、分段 、总段，直至整个船体的工艺过程。 船体装焊：船体的装配和焊接。 装配与装焊的差异： 装配：仅指组合、安装。 装焊：装配与焊接的简称。 部件装焊 船体结构预装焊 分段装焊 船体装焊 总段装焊 船台(或船坞)装焊 张远双 * 船体建造工艺 76 船体预装焊结构分类： 1、构件（零件）：经号料、加工后可供装配的船体结构件，是船 体结构的最小组成单元。 例如：肋骨、横梁、肋板、外板等。 2、部件：指两个或两个以上的船体构件（零件）装焊成的船体结 构组合件。大型部件称为组件。 例如：各种焊接T型梁、板列、肋骨框架、主机基座、尾柱、舵 等。 T型部件板列 肋骨框架和主机基座 张远双 * 船体建造工艺 77 3、分段：由船体构件（零件） 、部件组合而成的一部分船体 。 可分为：平面分段、曲面分段、半立体分段、立体分段和大型立 体分段等。 平面分段：平直板列上装有骨架的单层平面板架。例如：舱壁分 段、围壁分段等。 曲面分段：曲面板列上装有骨架的单层曲面板架。例如：甲板分 段、舷侧分段、单层底分段、舭部分段等。 纵舱壁分段纵舱壁分段 甲板分段甲板分段 张远双 * 船体建造工艺 78 半立体分段：两层或两层以上板架所组成的非封闭分段，或者是两层或两层以上板架所组成的非封闭分段，或者是 单层板架带有一列与其成交角的板架所构单层板架带有一列与其成交角的板架所构 成的分段。如带舱壁的甲成的分段。如带舱壁的甲 板分段、带舷侧的甲板槽形（门形）分段、甲板室分段等。板分段、带舷侧的甲板槽形（门形）分段、甲板室分段等。 张远双 * 船体建造工艺 79 立体分段：两层或两层以上的板架所组成的封闭分段，或由平面 （或曲面）板架所组成的非环形立体分段。 例如：有双层底分段、双层舷侧分段、边水舱分段、艏艉立体分 段等。 张远双 * 船体建造工艺 80 4、总段：是由船体分段、部件和零件组合而成的具有一定长度的 船体环形封闭体（环形立体分段）。例如：艏艉尖舱总段、平行中体 环形总段。 总段一定程度上可理解为特殊的、大型的立体分段。 船体结构预装焊不仅能使大部分船体装配焊接工作移至室内进行 ，改善了劳动条件，提高了装焊质量。而且，为建立专业生产流水线 ，实现装焊操作过程的机械化、自动化创造了条件。 张远双 * 船体建造工艺 81 部件装焊：将单个零件经过一次或多次装焊组合成各种部件或组合 件的工艺过程，也称为小合拢。 分段装焊：将零、部件装焊成分段或将分段装焊成大型分段或总段 的工艺过程，也称为中合拢。 其中，将两个或以上的分段和零、部件装焊成总段的工艺过程称为 总段装焊，也称为总组装。 船台（或船坞）装焊：在船台（或船坞）将少量散装零、部件和分 段（含总段）装焊成整个船体的工艺过程，也称为大合拢。 前三者为船体结构预装焊，一般在车间的平台或胎架上进行作业， 劳动条件和作业安全性好；后者为在船台（或船坞）上进行作业。 部件装焊 船体结构预装焊 分段装焊 船体装焊 总段装焊 船台(或船坞)装焊 张远双 * 船体建造工艺 82 三十三、平台和胎架的概念 船体结构预装焊所使用的主要设备有起重、电焊、气 割和压缩空气设备，以及管道、平台和胎架等。 其中，平台和胎架是预装焊作业所特有的主要工艺装 备，也是决定装焊车间生产能力的重要设备。 平台一般是由水泥基础和型钢、钢板等组成的具有一 定水平度的大而平坦的工作台。 胎架是装配焊接曲面分段和带有曲面的立体分段及总 段的工作台。 张远双 * 船体建造工艺 83 三十四、胎架的作用 1、支承分段； 2、保证分段曲面形状和控制其装焊变形（保证线型、控制变形） ； 3、改善分段装焊施工条件提高装焊质量。 左下图所示为首部托底小分段及其胎架。 张远双 * 船体建造工艺 84 三十五、 内外胎架的概念 A、内胎架 工作表面为船体外板的内表面，如立体分段或总段倒装时的纵、 横舱壁、肋骨框架等。 B、外胎架 工作表面为船体分段或总段外板的外表面，绝大多数胎架属于外 胎架。 内胎架和外胎架在板厚的处理方面有一定的差别。 张远双 * 船体建造工艺 85 三十六、板列的拼接 板列部件的拼装一般 是在型钢平台上按照拼板 草图进行。 采用自动焊要用引弧 板和熄弧板，以消除引弧 点和熄弧点焊接质量差的 现象。 张远双 * 船体建造工艺 86 三十七、各种各样的马板（简称马） 张远双 * 船体建造工艺 87 凡外板与胎架贴紧的部位，可用扁铁马或麻花马等固定（切忌 分段外板与胎架直接用定位焊固定）。马板与胎架连接的焊缝在马 板一侧的下端，且为一小段；对于外板与胎架脱空的部位，用可调 节的螺杆马或弓形马拉紧。 马板的作用：保证分段与胎架固定，且连接具有一定的弹性； 避免分段完工后割除定位焊时割坏胎板型线；或漏割定位焊后分段 吊离胎架时发生严重事故。 张远双 * 船体建造工艺 88 三十八、 T型部件的装焊 直T型梁面板平直； 弯T型梁面板弯曲 1、直T型梁的装焊的方法和工艺装备 倒装法，以面板为基准，在平台上倒装法 装焊。 侧装法，以腹板为基准，在马板上侧装法 装焊。 2、弯T型梁的装焊的方法和工艺装备 侧装法，以腹板为基准，在马板上装焊。 张远双 * 船体建造工艺 89 三十九、肋骨框架的装焊 1、肋骨框架：由肋板、肋骨、横梁和肘板等组合而成的环形框 架结构。 2、肋骨框架有两种： 普通肋骨框架； 强（宽）肋骨框 架。 3、工艺装备：在平台（一般为钢板平台）上装焊。 张远双 * 船体建造工艺 90 四十、分段建造方法 1、 按装配基面分 1）正造法：分段建造时的位置与其