曾凡强　黄庆锋　陈炬培

摘    要：本文结合某大型海事巡逻救助船的外板板缝放样布置，从外板板缝放样的基本原则与步骤进行阐述，并选取本船几处特殊板缝的放样布置过程进行解析。

关键词：外板;板缝布置：放样

中图分类号：U671                                   文献标识码：A

Shell Plate Seam Lofting Arrangement of Large

Maritime Patrol and Rescue Ship

ZENG Fanqiang， HUANG Qingfeng， CHEN Jupei

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，  Guangzhou 510715 ）

Abstract： In this paper， based on the lofting arrangement of the shell plate seam of a large official ship， the basic principles and general steps of the lofting of the shell plate seam are described， and the lofting arrangement process of several special plate seams of this ship is analyzed.

Key words： Shell plate; Seam arrangement; Lofting

1 前言

在船体生产设计前期阶段，设计人员需根据设计院提供的外板展开图，对全船的外板进行板缝放样布置。外板板缝放样布置的优劣，直接影响全船外板零件的展开方式、外形尺寸、板材订货、加工难易、外观成形效果等。外板板缝放样布置需考虑的因素众多，关注的侧重点和难点也不尽相同。

某大型海事巡逻救助船，具有造型威严、刚劲、简洁的特征。该船结构为纵骨架式，单体方尾、中后机船型含轴包板结构，采用长首楼倾斜首柱，设有舭龙骨、收放式减摇鳍及首尾侧推器。基于船型特征，该船的外板板缝放样布置相较于常规船型更为复杂。

2 外板板缝放样布置的基本原则

在进行外板板缝放样布置前，必须掌握相关基本原则：钢板的常用规格作为排板缝时的重要尺寸依据;根据加工设备能力，确定加工外板的最大尺寸;根据外板的安装方法及阶段，决定余量的加放位置与大小等。板缝布置的合理与否，对结构强度、钢材利用率、零件加工、分段安装等均有密切关系，故板缝放样布置往往需要多次调整修改，直至得出最佳的布置方案。

2.1 规范要求

板缝布置应确保主要受力部位宽度符合规范要求。为了保证船体强度，规范中对外板最小板宽有明确要求，如平板龙骨、舷顶列板、舭列板等。该类外板板缝布置时，应特别注意外板展开图及典型横剖面图中注明的板宽，避免板缝布置板宽小于规范要求。

对于图纸中外板不同板厚、不同材质处板缝，放样过程中需对板缝位置进行调整，原则上板厚只能以厚代薄、材质只能以高代低，且仅限于局部小范围调整，大范围调整因涉及船体重量重心变化需经设计院认可。

布置纵缝时，应考虑甲板、纵桁、纵骨和内底板等纵向构件的距离，外板对接焊缝与内部构件角接焊缝之间的平行距离应不小于50 mm;并应注意规范中所述焊缝之间的距离，一般是指两焊趾间内侧的距离，实际布置时建议最小距离不小于100 mm;对于纵缝与纵向构件不可避免出现交叉时，应避免外板纵缝与纵向构件的角焊缝形成过小的交角，参考《船体工艺手册》中要求最小交角极限值为15°。

2.2 钢材利用率及成本

板缝布置前，应熟悉本厂常用或库存的钢材规格;布置的板缝尽可能与相应的肋骨型线成正交，使外板展开后的形狀近似于矩形;应使展开后的外板零件尽可能用足钢板宽度或1/2宽度;对于平直区域或曲度小的区域，板厚在满足加工、转运、安装的情况下尽量用宽板，以减少焊缝的焊接及打磨工作量。

除考虑用足板宽外，还应注意板缝位置对钢板的采购成本的影响。常用规格且数量大的板材成本会较低，而特殊规格及数量少的板材、成本更高，故尽量优化板缝布置，减少使用特殊规格板的情况。

2.3   加工工艺性

板缝布置时，应根据肋骨型线在平直段与曲线段分界附近的平直段一侧设置板缝，将平直板与曲面板分开，以降低需加工外板零件的数量;对于板缝间外板成双曲度或外板截面为S型的区域，应增加纵缝或横缝，将双曲改为单曲或者降低双曲板的规格，以便扩大油压机冷加工的使用范围，减少水火弯板的工作量，也利于外板加工成形。

有折角线区域的外板，应在折角线附近或折角线处设置板缝，保证加工的可操作性。如：槽形龙骨板在折角线以上部分可考虑增加纵缝，纵缝布置位置应不超出折角处角平分线与外板交点;在首部内收型舷墙处，因舷墙不仅存在横向的折角，也存在纵向弯曲，如果纵向弯曲较明显，则折角线处应设置纵缝保证折角处的成形质量。

2.4   安装工艺性

在设备周界的板缝，应结合设备的安装阶段及安装方式布置合适的板缝，以便于设备安装及外板板缝焊接。如：侧推附近的板缝应注意避免设置在侧推外板开孔边缘，避免纵缝与开孔形成较小夹角;减摇鳍区域外板需提前提供给厂家制作减摇鳍，板缝设置时应了解减摇鳍的设备资料，保证减摇鳍能安装在一块完整的外板上;其它如舭龙骨、尾轴架、挂舵臂等附体或设备附近的板缝，也应提前做好策划和考虑。

2.5   美观性

在保证强度和工艺性的前提下，应注意纵缝的整齐美观：船中区域舷侧外板纵缝要求水平;首尾区域根据型线特征适当上扬向两端逐渐升高，可与甲板边线平行;舷侧设计水线以上相邻高度的外板纵缝宜光顺成一条线，由船中向首尾延伸时如因线型变化导致两条缝间外板板宽变宽，则需增加纵缝以降低板宽及便于加工，建议在合适位置增加横缝或分段划分环缝处，在板宽的中间位置增加一道纵缝，将纵向一列板分为纵向两列板，上下板缝尽量利用原有板缝延伸。如此布置板缝能尽量保证纵缝延伸的连续性，提高外板整体的美观度。

当纵缝遇到外板开孔的情况，如舷窗、舷排管开孔等，宜尽量从开孔中心附近穿过;首尾楼与主甲板间的层高超出外板一列板板宽时，纵缝尽量布置在层高的中间位置。

3    外板板缝放样布置的基本步骤

外板板缝放样布置，应在分段划分确定、肋骨型线图中结构线放样完成后，依据详细设计提供的外板展开图、典型横剖面图及相关结构图进行。各设计院绘制的外板展开图风格各异，一般分为两类：一类图面表达相对完整，会画出所有板缝线;另一类仅表示出不同板厚处的板缝线。无论哪种形式，船厂可以根据放样需要，对相同厚度区域的板缝线进行放样调整，达到板缝放样优化的目的。

3.1   船舯区域典型横剖面图中纵缝位置

在船舯区域的典型横剖面图中，依据详细设计图纸要求宽度，确定平板龙骨板、舷顶列板及舭列板处的纵缝位置：在平板龙骨与舭列板间，根据常用板宽规格布置船底板纵缝;在舷顶列板及舭列板间，根据常用板宽规格布置舷侧板纵缝。

3.2   外板展开图中板缝布置

首先将分段划分图中纵、横合拢缝位置绘制到外板展开图中，然后按典型纵缝位置从下往上、自船舯分别向首尾布置。一般在0.4倍船长区域纵缝可自然延伸，向首尾区域延伸过程中船底板列会逐渐变窄，可利用横向合拢缝将两列板合为一列板;舷侧板列会逐渐变宽，而首尾区域型线曲度一般会比较大，为保证外板加工工艺性当板宽达到一定范围时，变宽的板列应根据具体型线增加纵缝，将一列板划分为两列板;延伸过程中应注意避开纵向结构，因越靠近首尾处型线越内收，这时如存在纵向结构设计不合理的情况，极易出现纵缝与纵向结构小角度交叉的问题。为避免这种情况，纵缝在船舯区域布置时，应远离近中的纵向结构设置;当纵缝与纵骨无法避免相交时，可利用自然横缝（如合拢横缝、板厚差横缝）在横缝两侧将纵缝在纵向结构两侧错开。

3.3   肋骨型线图中板缝定义

完成外板展开图中的板缝布置后，结合肋骨型线图进行板缝定义。系统中定义板缝顺序与在外板展开图中绘制板缝的顺序类似，也是从平板龙骨开始，自船底往舷侧、自船舯分别向首尾定义。

一般船底的纵缝可通过给宽度拉直线的方式定义，舷侧纵缝通过给高度拉直线的方式定义;对于纵骨架式结构，无论船底还是舷侧区域，还可以通过相对某结构线加弧长、高度、宽度的方式定义。如：甲板企口线若距甲板边线100 mm高度，就可以按甲板线加100 mm高度的方式定义;在首尾型线走势变化较大区域，建议通过给出n个肋位座标的方式精确控制纵缝的走势，这种定义方式相比前两类定义方式，需提前在肋骨型线中采用绘制样条曲线的方式绘制出光顺的曲线，再将曲线控制点与肋骨线交点的高度或者宽度值填入系统中。

在肋骨型线图中纵缝线为横向投影曲线，无法直观反应出纵缝线的真实曲线。因此在定义舷侧纵缝过程中，除了可以在肋骨型线图中布置纵缝，还可以通过系统中的侧视图直观的观察调整纵缝走势，保证舷侧纵缝美观。

3.4   板缝优化调整

在完成板缝定义及外板零件定义后，结合实际展开的外板零件尺寸，从提高板材利用率的角度对板缝进行局部优化调整。如：对超出某一常用钢板规格板宽，若超出尺寸较少可在可行范围内进行纵缝调整，将展开宽度调整至钢板规格板宽范围内，避免套料钢板无法用足板宽，在一定程度上减少订货钢板的规格种类，降低钢板的采购成本。

同时，对展开的外板零件结合局部肋骨型线，从加工工艺性的角度核查板缝布置是否合理、外板零件是否存在加工困难的情况。重点核查首尾型线曲度较大区域，是否存在一列板上横向方向是否既有正曲又有反曲、外板零件对应肋骨型线为S型、以及零件规格过大超出加工设备操作范围等情况，如有类似情况的外板需进行局部板缝优化。

4     特殊板缝放样布置实例

4.1   一列板含横向正反曲的加工

本船首部向球鼻首过渡区域的一列外板为双曲板，且横向同时存在正反曲加工，因此对该外板零件进行板缝优化调整。最有效的调整方式，是在正反曲的过渡位置增加横缝，将正曲区域与反曲区域分别划分至不同外板零件。

调整这类外板零件的关键，无论是正曲向反曲过渡还是反曲向正曲过渡，在过渡区中间位置设置横缝即可。准确确定横缝位置可分两步完成：第一步对该外板零件的上下两列纵缝处高度及两列纵缝中间位置处高度，剖切生成对应水线，三根水线交叉区域即为正反曲的过渡区;第二步对过渡区的肋骨线做辅助线，用直线连接上下纵缝与肋骨线的交点，肋骨线与直线最接近的肋位近似为过渡区的中间位置，在该肋位前后设置横缝为最佳，如图1所示。

4.2   尾轴架附近板缝布置

在尾部板缝放样布置时，应结合尾轴架铸钢件的安装阶段及安装方式，提前对该区域的板缝进行优化布置，避免因前期考虑欠周后期安装尾轴架时需开刀外板，造成现场返工及破坏外板板缝的整体性。

对于长轴型的双机尾轴，通常由一对一字型和一对人字型尾轴架组成。一字型尾轴架可垂直安装，周界外板不用设置局部缓装外板，现场安装前在外板上按尾轴架实际大小开孔即可插入安装;而人字型尾轴架有两处插入外板与内部结构焊接，每处外板开孔处至少有一侧需预留空间便于调整定位，因此人字型尾轴架在外板的开孔处，靠舷侧应设置一块局部缓装外板;布置板缝时应控制尾轴架开孔区域外板大小，开孔处应设置一道纵缝，将该区域外板一分为二，靠近舷侧的外板待人字型尾轴架安装到位后再行安装。

4.3首楼区域板缝优化

本船主甲板为平甲板，首楼甲板有梁拱、首脊弧，层高2800～4500 mm。设计院提供的外板展开图中已提供参考板缝，但板缝布置存在板宽小、板缝不连续的缺陷。基于减少焊缝数量、提高板缝美观性的考虑，同时结合外板加工的工艺性，对首楼区域的板缝进行放样优化布置。

原设计院外板展开图如图2所示：1纵缝、2纵缝对应为主甲板与首楼甲板的企口线;首楼区域布置有a、b、c、d、e五道并不连续的纵缝，其中a纵缝、d纵缝为非板厚差板缝，可以考虑将a纵缝与d纵缝进行调整，优化为一道连续纵缝;b纵缝、e纵缝均为板厚差板缝，e纵缝处厚板比b纵缝处大，可调整b纵缝高度与e纵缝连续，但调整后会导致b纵缝处16 mm加厚区域扩大300 mm。经计算，调整板缝后所增加的重量对全船重量重心影响较小，因此将原外板展开图中a、b、c、d、e纵缝位置，优化为3、4两道连续纵缝。优化后的3、4纵缝为水平布置，如从外观上考虑并非最佳布置方案，因首楼甲板在该区域有首升高脊弧，如该纵缝能跟随首脊弧相应向首上扬则视觉效果更佳，但上扬的纵缝会跨越内部纵骨形成小于15°的夾角，因此综合考虑后3、4纵缝在两档纵骨间按水平布置。

在FR113+500往尾区域，舷侧外板板厚均为14 mm，且该区域型线平缓外板加工量少，可取消原层高中间位置的3纵缝，统一采用2 850 mm宽的钢板进行外板套料，最终首楼区域的外板板缝布置，如图3所示：

5    结束语

外板板缝放样布置是船体生产设计的重要一环，板缝布置直接关系到外板零件建模、放样、加工、安装等多道后序工作。设计人员除了熟练掌握外板板缝放样的基本原则外，还应加强对生产设计软件的运用和工艺规范的理论学习，同时还要加强对现场加工、安装后续生产环节的了解，才能做到重点考虑主要原则，适当取舍次要原则，放样布置出最合适的外板板缝。

参考文献

[1] 黄浩.船体工艺手册 [M]..北京：国防工业出版社，2013.

[2] 闫金忠，高嵩，韩冰.水火弯板与外板排板 [J].中国修船，2013. 6. 26（3）.