船舶空船重量控制方案研究
时间：2020-11-10 10:01:53 来源：达达文档网 本文已影响 人 
王少华 孙楠 向登勇 仲继虹
摘 要：船舶的载重量是船舶的重要技术指标。船舶载重量为船舶最大排水量与空船重量的差值，在船舶主尺度、型线和总体布置确定后，船舶的最大载重量也基本确定。如何保证船舶的载重量满足建造合同要求，在优化设计及建造过程中对空船重量进行有效监控显得尤其重要。
关键词：空船重量;过程控制;布置优化;数据统计
中图分类号：U673.2 文献标识码：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
船体结构重量是组成船舶空船重量的重要部分，通过有效方法对船体结构重量进行有效控制，将对空船重量控制起到重要作用。
船舶设计是一个集总体、结构、内装、外舾装、通风、甲板机械、轮机、电气等多个专业的系统工程，需要通过各个专业协调作业，共同实现降低空船重量的目标。
在船舶建造过程中，对船舶空船重量要进行过程控制。如：分段建造过程中对钢材使用的严格控制;设备订货阶段对设备重量的严格约束;生产设计管路和电缆走向的设计优化;对分段、大型设备等进行严格的称重记录等。以达到在建造过程中对空船重量时时监控，从而更有效地进行空船重量控制。
2 空船重量控制方法
2.1 优化主船体结构
通过有限元计算，对各区域的结构或加强进行局部或整体计算分析，以便进行强度的检查和结构的优化。对于计算结果不理想的区域适当进行结构加强，使其满足规范计算要求;而对于结构强度富裕的区域，需根据计算结果进行构件折减，以提高结构的经济性。
2.2 优化设备底座的甲板下加强
主机、推进器、辅机、锚泊、系泊、拖带以及甲板起重设备需做甲板反面加强结构，应采用有限元软件辅助计算，对加强结构强度做定量分析，使加强结构既满足设备的载荷要求，又避免构件尺寸过大。
2.3 优化型材选用
（1）通过比较分析，同样剖面模数的球扁钢、扁钢的横截面积要低于不等边角钢，因此在结构设计中，横梁、肋骨、纵骨、扶强材等次要结构采用球扁钢、扁钢能有效降低次要構件的重量，从而减轻全船的结构重量;
（2）研究证明：对T型材采用增加腹板高度以增加剖面模数比用增加面板面积来增加剖面模数的效果更为显著。在设计中有时为了满足T型材与周围结构的过渡关系增加了T型材高度而造成结构重量增加，应在设计中通过增加端部肘部或端部局部放大形式;另外，T型材构件的加高势必造成船舶舱室空间的压缩，所以设计时应注意加高T型材与管子、风管、电缆以及设备可能造成的干涉情况，并考虑舱室的层高，各专业间统一协调。
2.4 删除冗余结构
（1）纵骨及纵桁等构件穿越无水密和无A级防火分隔要求的舱壁时，水密补板可取消;
（2）横梁穿越纵桁或纵骨穿越强横梁时，一般为每隔4个肋位或4个纵骨间距设置强构件面板防倾肘板，应避免纵桁或强横梁的防倾肘板过于密集;
（3）防火区域划分图明确为B、C级耐火分隔的舱壁，应取消此处的钢质舱壁;
（4）上建各层甲板下的强横梁和纵桁可有效地支撑各层甲板负荷，有时为避免船体振动等因素可能会在甲板下设置支撑立柱，应通过振动计算尽量减少立柱数量;
（5）室内的斜梯一般搭接在上下两个平台上进行焊接固定即可满足人员上下的载荷要求，不需要在斜梯背面再设置与斜梯平行的背板，上下舱室有水密分隔要求的除外。
2.5 优化设备配置
发电机、推进器、锚机、吊机、移货绞车、泵等大型设备订货时，在收到供应商提供的技术协议（TP/TA）后，技术主管部门应对照不同设备厂家的设备重量进行综合评价，并作为设备选择的重要指标。
2.6 优化舾装件、内装材料、管线及电缆布置
（1）主甲板露天区域处、甲板机械处，所处选择玻璃钢格栅和铝制花岗板等轻质材料，降低铁舾件重量;
（2）公共场所家具，选择铝蜂窝材质，降低家具重量;
（3）采用独立式风管替代结构风道;
（4）采用轻质材料的舾装件标准，并对平台通道、系泊舾装件及其布置进行优化;
（5）自制箱体或其他自制件，使用轻型规格;
（6）全船隔热绝缘材料，采用轻型材质;
（7）供水管线上层建筑冷水管采用PE管，热水管采用PB管;
（8）海水冷却系统、消防系统，采用镍铜材质;
（9）主要管线采用维特利接头，降低管线附件重量;
（10）风管尽可能选用螺旋风管，降低方管使用率;
（11）电缆托架采用镁铝合金材料，减少钢质电缆托架的使用率;
（12）优化主干电缆走向、简化相关电气的配置，减少电舾件和电缆的用量;
（13）管路放样中，尽可能的减少管路绕路的情况，合理选择管子直径和壁厚，从而达到减重的目的。
3 数据统计
3.1 各专业目标重量
在生产设计前期，根据建造合同的载重吨要求，制定空船重量目标值。船体结构、轮机、电气、舾装、内装、管系和通风专业，根据详细设计图纸和以往的设计经验及设计院和厂家提供的信息，对结构形式、机舱布置、设备选型等情况对各专业的重量进行综合分析和合理分配。
随着详细设计图纸的不断深化和设备资料的日趋完善，各专业的目标重量也在不断的更新。当发现本专业重量数据确实需要调整时，可对重量控制目标进行调整，比如：
（1）总布置图有重大修改。如增加舱室、增加设备或其他布置方面的修改;
（2）船级社入级修改所引起的结构板厚增加、管路布置增加、防火分隔增加等;
（3）设备厂家和设备型号变更引起的重量变更;
（4）在制定目标重量时，有个别项目遗漏或出现严重偏差;
（5）在满足规格书、合同及规范情况下，现场船东和船检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 各專业重量统计
轮机、电气和舾装专业，可根据设备认可资料等信息将重量定为确定重量或预估重量;结构、通风、铁舾件和管路等生产设计项目，可则根据生产设计进度将重量定为确定重量或预估重量。见表1轮机部分重量控制表。
3.3 各专业重量变更记录
各专业的重量控制分表完成后，在生产设计阶段要严格监控各专业中每一项的重量变化，其中包括：
（1）对结构模型重量进行更新;
（2）根据设备资料更新设备重量;
（3）根据生产设计管路、电缆、铁舾件等重量进行时时更新;
（4）根据生产设计完成情况将预估重量更新为确定重量。
3.4 空船重量差异统计
将各专业统计更新的空船重量进行空船重量的汇总，并逐项与目标重量进行对比，对重量超出目标重量的部分进行原因分析并及时采取措施进行重量控制。
3.5 分段、设备称重记录
分段完工后，对分段进行称重并形成记录表;设备到货入库检验阶段，对设备重量进行称重检测并形成记录表，对重量超出部分较多的设备进行原因核查，并与物资部共同与设备厂商协商解决措施。
4 结束语
在基本设计和详细设计阶段，对船体结构布置、舱室布置、设备选型等方面的设计将很大程度上决定了船舶的空船重量：生产设计前期准备阶段，对船舶结构、轮机设备、管系、电气、通风和舾装的重量进行预估是十分必要的，这将为船舶空船重量的过程控制提供数据基础;生产设计阶段，各专业设计人员需严格控制空船重量，在满足规范和使用要求的情况下，尽可能的优化布置、减轻重量，并根据生产设计进度对各专业的重量统计进行时时更新及监控;现场生产阶段，管理人员需严格管控现场生产，防止材料滥用等情况的发生，同时在设备称重和分段称重方面准确记录，对有问题的部分及时反馈以便及时解决。
参考文献
[1]顾敏童.船舶设计原理[M].上海：上海交通大学出版社，2001.
[2]陈可越.船舶设计实用手册（总体分册）[M].北京：中国交通科技出版社，2007.
