李　涛

（中国船级社实业公司重庆分公司，重庆 400011）

船体装配关键技术研究

李涛

（中国船级社实业公司重庆分公司，重庆 400011）

随着科学技术水平的不断提升，我国船舶制造行业进入了新的发展阶段，船体装配技术的应用更是呈现出了新的特点。船体装配过程中，构件组装与分段装配是影响整体工艺水平与效率的关键环节，其中涉及的影响因素较多，需要采取系统性的技术应用流程才能保证船体装配的正常进行。在当前的船体装配过程中，引入数字信息化的建模、设计、装配以及模拟功能，通过仿真系统实现了高效的船体装配技术应用。本文以船体装配技术工艺要点展开论述，探讨分析了数字化平台上船体装配关键技术的应用，旨在提供一定的参考与借鉴。

船体；装配；设计；模拟

船舶是一个庞大的系统，在建造过程中需要较多的步骤协同完成。其中，船舶构件装配作为船舶建造的基础，基于计算机和信息技术的装配仿真技术在这一环节中应用较为广泛。该技术通过数字化设计平台来构建产品模型，对仿真环境中显示的产品进行操作和分析，实现装配过程和测试过程的仿真处理。可见，研究分析船体装配工艺，对相应的虚拟装配技术进行分析研究，对于提升船体装配技术应用水平具有重要的现实意义。

1.船体装配的工艺探讨

1.1船体装配基本流程

（1）部件装配：将标准化生产的船体零件通过焊接组合的方式形成相应的组件，完成部件装配流程。

（2）分段装配：在完成部件装配环节后，将相应部件根据船体分段结构进行焊接组合，形成分段船体，完成分段装配流程。

（3）分段总组：在船体分段装配完成后，根据曲面分段等标准进行组装，完成船体主体结构拼装焊接。

（4）总装合拢：将船体分段总组部分在船台进行整体焊接组装形成完成船体。

其中，船体分段制造方法包含以下几种：

放射法：首先进行船体纵骨的安装，然后以纵骨为中心进行船体肋板与间断桁材的安装，板材间交叉安装，最后进行桁材吊中。

插入法：首先进行船体间断桁材的安装，然后进行肋板安装，最后进行桁材吊中，该制造方法适用于横骨架或中型船。

框架法：根据船体分段标准进行划线与铺板焊接，在船体胎架上进行框架搭建，最终通过分段焊接完成船体装配。该方法是当前船体装配工艺应用较为普遍的形式。

1.2船体装配分段划分及编码方法

船体装配分段划分首先应满足装配工艺可行性标准，按照船体装配流程与进度进行分段划分，保证生产的连续性与各段船体装配的均衡性。根据装配对象船体特征进行分段，保证结构对接强度要求。

具体要求包含以下几个方面：

（1）船体分段划分应保证相应自动化装配焊接设备的展开与应用。

（2）分段位置应保证一定的接缝裕度，控制结构整体合理性，便于进行装配操作。

（3）分段结构接头部位形式应与装配工艺相匹配，船体板材与骨架相错开，间距维持在一档肋距水平范围。

（4）船体分段划分应充分考虑钢材长度与规格等材料条件，确保同一分段内材料的统一性。

1.3船体装配胎架的划分

（1）正切胎架。该类型胎架基准面与船体肋骨剖面相垂直，呈现结构正切特点。该类型胎架结构简单，便于制作，能够充分简化船体装配中的划线、安装、检测等多个环节的操作，在部分线形较小船体装配中较为适用。

（2）单斜切胎架。该类型胎架基准面与船体肋骨剖面相垂直，同时与船体基面成一倾角，呈现斜切特征。该类型胎架便于制作，以斜板为基准侧造易于操作。

（3）正斜切胎架。该类型胎架基准面与船体基线面相垂直，同时与肋骨剖面成一个倾角，适用于首尾部较大分段船体装配。

（4）双斜切胎架。该类型胎架与船体基准面成一倾角，且不垂直肋骨剖面。这种胎架形式能够有效降低胎架高度，但制造、划线、安装等操作环节复杂，适用于线型变化较大的舷侧分段船体。

2.船体装配模型应用分析

2.1分段构件模型的建立

在船体装配分段构件模型建立过程中，相关构件主要分为与船体曲面形状相关和不相关两类。就与船体曲面形状相关的构件而言，模型构建的主要对象为肋骨、肋板等，需要结合船体整体曲面设计需求进行模型建立。该类构件模型的建立通常借助相关船体设计数据库展开，由数据库内部构件编号进行船体曲面形状设计判断，在相关的情况下，可通过数据库打开曲面文件显示构件和船体的放样剖面，从而进行构件与船体交线的计算，以此获得构件轮廓模型。相关脚线长度信息可作为焊接装配参数使用。在获得构件轮廓交线后，在线形位置添加相关控制点，对构件曲面拟合度进行控制，相应控制点坐标即为模型内部排序条件，再以此为基础创建文件，通过坐标信息完成模型构建。

2.2分段模型的装配设计

分段装配模型设计主要是对上述模型内部参数的调整与修改。模型文件内部装配模块通过参数的调整实现设计目标的优化，将各构件模型按照分段装配要求进行组装，按照顺序形成较大模块，进而实现分段装配、分段总组、总装合拢等操作，最终形成整船模型。分段模型装配设计过程中，相关构件的装配信息为参数化编号，可采用构件装配、分组装配和分段装配等形式进行设计验证。设计人员在进行装配设计的过程中可以选择单个构件进行浏览，也可以选择一组构件进行装配，装配时出现重叠情况会显示红色，点击干涉检查后会列出相应构件信息。装配后的配合关系被分成组放入名为“配合”的配合组中，装配后的信息被保存在装配表中，模型被保存为装配体。

2.3分段装配模型的管理

船体分段模型管理是保证整体设计合理性与构件拟合度的关键，同时也是保证设计过程标准与规范性的重要基础。在进行模型修改的过程中，其他相关构件的修改可根据相关性进行方便改动，如舱壁和舱壁上的纵骨的修改。对应构件的关联修改只需修改主构件的设计参数便可完成，设计系统内部关联修改模块将自动完成配合性的修改匹配，设计人员进行设计刷新后便可获得新的模型设计方案。装配体采用树状结构来记录装配过程中的构件特征及与之相关的特征，将各种参数保存在数据库中，可输出所建构件的生产信息及主要设计参数。

2.4分段装配顺序显示

分段装配顺序的显示对于装配操作的顺利进行有着关键的影响，同时对于船体装配成本与效率有着决定性的影响。当前，分段装配显示主要依托于CAD设计软件内部的计算程序来实现，对于多步骤装配操作进行合理地显示。同时，船体装配设计参数与信息在虚拟装配平台内部能够对装配显示进行一定的规范，从而对装配流程的合理性进行检验。在相关装配步骤间存在干扰的情况下，系统能够进行提示，提醒设计人员进行装配顺序修改，直至形成完整合理的装配流程。在此过程中，设计人员能够对装配方案进行全过程模拟演示，通过碰撞检测可以发现构件重叠的地方。

3.船体装配检验与优化研究

3.1工艺标准检验

船体装配工艺应满足以下标准：

（1）船体中心线位置对称构件应与钢板厚度中间值相同，如中底桁、甲板中桁材等。

（2）封闭型对称型材装配应与所在结构对称轴相一致，如组合型材和轧制型材等。

（3）船体舱口围板、主机基座等位置桁材装配应与自身中心线相吻合，位于船体中心线外侧的结构应靠近自身中心线一侧。

（4）边水舱纵舱壁板取背中心线，边水舱的纵舱壁板及顶边水舱的斜傍板以背离中心线的一边为理论线。

3.2运行模拟检验

船体装配后的模拟运行是检验其装配质量的关键环节。具体是，将装配后的船体通过软件模拟其实际运行，通过运行过程对其实际使用效果进行检验，从而发现质量薄弱环节或装配不合理的地方，从而根据模拟结果对模型设计以及装配进行调整，实现相关模型的修成与装配优化。当前借助软件平台进行的船体装配运行模拟，通常采用逐次约束与条件作用相配合的形式进行，单次运行模拟结果并非最优结果，需要进行多次的调整与优化并借助多次仿真模拟才能充分体现船体在实际水域中的运行状态。另外，优化后的造船生产作业流程也不是一成不变的，需要在应用过程中经过反复修正并通过实践检验后，才能更好地加以实践应用。

结语

综上所述，本文针对目前所使用的虚拟分段装配相关内容进行了研究，对船舶制造过程中结构模型的构件进行了分析，并针对分段装配中模型的管理、信息的管理等内容进行了论述。本文详细分析了船舶分段装配首先需要将虚拟装配信息存入相应数据库中，并验证可能生成的装配路径、顺序，继而对装配路径、信息进行规划，从而实现虚拟干涉检查以及装配，及时发现设计中存在的问题，为船舶数据产品模型的信息化集成设计与管理奠定了基础。

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