船舶制造 船舶建造工藝

1、船舶制造所屬分類： 機(jī)械 提問 添加摘要目錄 隱藏 1 船舶制造 2 正文 3 配圖 4 相關(guān)連接 船舶制造-船舶制造 船舶制造-正文 人類造船已有悠久的歷史。從史前刳木為舟起，在漫長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)人類制造的都是利用人力或風(fēng)力推進(jìn)的木船。1807年，美國(guó)的R.富爾頓建成世界上第一艘蒸汽機(jī)船，當(dāng)時(shí)采用明輪推進(jìn)。1879年，世界上第一艘鋼船問世。從此船舶進(jìn)入了以鋼船為主、以機(jī)器為動(dòng)力的時(shí)代。從20世紀(jì)50年代起，船舶推進(jìn)裝置由汽輪機(jī)和柴油機(jī)逐步取代蒸汽機(jī)，并開始應(yīng)用核能作為推進(jìn)動(dòng)力。由于航運(yùn)的發(fā)展和軍事上的需要,船舶趨于大型化和專業(yè)化,造船技術(shù)隨之迅速發(fā)展，造船業(yè)已成為世界上最主要的重工業(yè)部門之一。 船

2、舶由成千上萬種零件構(gòu)成，幾乎與各個(gè)工業(yè)部門都有關(guān)系。除特有的船體建造技術(shù)外，造船還涉及到機(jī)械、電氣、冶金、建筑、化學(xué)以至工藝美術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域。因此,造船是以全部工業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)的一門綜合技術(shù),反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)技術(shù)水平。 由于船舶的航區(qū)、任務(wù)和要求不同，船舶產(chǎn)品具有品種多、生產(chǎn)批量小的特點(diǎn)。為了有節(jié)奏地生產(chǎn)，縮短制造周期,造船廠從接受訂貨至完工交船為止,都必須有周密的生產(chǎn)管理和技術(shù)管理。造船用的材料品種多、數(shù)量大，其中以鋼材的使用量為最大。例如，制造一艘裝載量為 1萬噸的貨船需要鋼材30004000噸。船體結(jié)構(gòu)用的材料主要是碳素鋼和低合金高強(qiáng)度鋼（見鋼）。采用高強(qiáng)度鋼可減輕船體自重，降低推進(jìn)功率，

3、達(dá)到多裝客貨、增加裝備或提高航速的目的。小型艦艇還采用鋁合金、玻璃鋼或鈦合金作為船體材料。船舶需要在嚴(yán)酷的環(huán)境下營(yíng)運(yùn)，對(duì)于船用材料，除保證冶煉方法、化學(xué)成分和機(jī)械性能外，在可焊性能和耐蝕性能等方面都有較高的要求。 造船廠造船廠均位于沿?；蚪又疄I，應(yīng)有一定的岸線長(zhǎng)度和水深。廠區(qū)內(nèi)設(shè)有船臺(tái)、造船塢、滑道、舾裝碼頭和大型起重機(jī)等專用造船設(shè)備。造船廠內(nèi)設(shè)有各種生產(chǎn)車間。船體加工車間：擔(dān)負(fù)船體放樣、號(hào)料以及船體零件的加工。船體裝備焊接車間：完成船體零件、部件、分段、總段的裝焊和船體總裝工作。安裝車間：負(fù)責(zé)船上機(jī)械設(shè)備及其附件的安裝和調(diào)試。管子加工車間：進(jìn)行管子及其附件的加工和安裝。電工車間：負(fù)責(zé)電器和

4、無線電設(shè)備的安裝和調(diào)試。木工車間：負(fù)責(zé)木質(zhì)家具、艙室的制作和安裝，以及絕緣工作。油漆帆纜車間：負(fù)責(zé)除銹、涂漆和帆纜索具的制作和安裝。起重運(yùn)輸車間：負(fù)責(zé)船舶的上墩、下水、進(jìn)出塢以及船臺(tái)、滑道、碼頭區(qū)的起重運(yùn)輸作業(yè)。此外還有各種輔助車間，主要有機(jī)修車間、工具車間、動(dòng)力車間和中央試驗(yàn)室等。 車間的劃分常根據(jù)船廠的生產(chǎn)規(guī)模、性質(zhì)、習(xí)慣而有所不同。 過去很多造船廠除進(jìn)行鋼材加工、船體裝配、焊接和設(shè)備系統(tǒng)安裝外，還具有一定的鑄、鍛和機(jī)械加工能力，在制造船體的同時(shí)還制造主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐等設(shè)備。20世紀(jì)50年代以來，隨著造船及其配套工業(yè)的發(fā)展，造船廠已向總裝方向發(fā)展,即以建造船體為主,大量的機(jī)電設(shè)備和舾裝件則

5、由專業(yè)或非專業(yè)的協(xié)作廠配套提供，船廠只進(jìn)行安裝，以提高造船質(zhì)量和效率。 造船工序造船的主要工藝流程可用下面的框圖表示。 船舶制造鋼材預(yù)處理在號(hào)料前對(duì)鋼材進(jìn)行的矯正、除銹和涂底漆工作。船用鋼材常因軋制時(shí)壓延不均，軋制后冷卻收縮不勻或運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中其他因素的影響而存在各種變形。為此,板材和型材從鋼料堆場(chǎng)取出后,先分別用多輥鋼板矯平機(jī)和型鋼矯直機(jī)矯正，以保證號(hào)料、邊緣和成型加工的正常進(jìn)行。矯正后的鋼材一般先經(jīng)拋光除銹，最后噴涂底漆和烘干。這樣處理完畢后的鋼材即可送去號(hào)料。這些工序常組成預(yù)處理自動(dòng)流水線，利用傳送滾道與鋼料堆場(chǎng)的鋼料吊運(yùn)、號(hào)料、邊緣加工等后續(xù)工序的運(yùn)輸線相銜接，以實(shí)現(xiàn)船體零件備料和加

6、工的綜合機(jī)械化和自動(dòng)化。 放樣和號(hào)料船體外形通常是光順的空間曲面。由設(shè)計(jì)部門提供的用三向投影線表示的船體外形圖，稱為型線圖,一般按1:50或1:100的比例繪制。由于縮尺比大，型線的三向光順性存在一定的誤差，故不能按型線圖直接進(jìn)行船體施工,而需要在造船廠的放樣臺(tái)進(jìn)行1:1的實(shí)尺放樣或者是1:5、1:10的比例放樣，以光順型線,取得正確的型值和施工中所需的每個(gè)零件的實(shí)際形狀尺寸與位置，為后續(xù)工序提供必要的施工信息。船體放樣是船體建造的基礎(chǔ)性工序。 號(hào)料是將放樣后所得的船體零件的實(shí)際形狀和尺寸，利用樣板、樣料或草圖劃在板材或型材上，并注以加工和裝配用標(biāo)記。最早的放樣和號(hào)料方法是實(shí)尺放樣、手工號(hào)料。

7、20世紀(jì)40年代初出現(xiàn)比例放樣和投影號(hào)料，即按1:5或1:10的比例進(jìn)行放樣制成投影底圖,用相應(yīng)的低倍投影裝置放大至實(shí)際尺寸;或?qū)⑼队暗讏D縮小到1/51/10攝制成投影底片,再用高倍投影裝置放大50100倍成零件實(shí)形，然后在鋼材上劃線。比例放樣還可提供仿形圖，供光電跟蹤切割機(jī)直接切割鋼板用，從而省略號(hào)料工序。投影號(hào)料雖在手工號(hào)料的基礎(chǔ)上有了很大改進(jìn)，但仍然未能擺脫手工操作。60年代初開始應(yīng)用電印號(hào)料，即利用靜電照相原理，先在鋼板表面噴涂光敏導(dǎo)電粉末，進(jìn)行正片投影曝光，經(jīng)顯影和定影后在鋼板上顯出零件圖形。適用于大尺寸鋼板的大型電印號(hào)料裝置采用同步連續(xù)曝光投影方式，即底圖和鋼板同步移動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程

8、中連續(xù)投影曝光。適用于小尺寸鋼板的小型電印號(hào)料裝置，則在鋼板上一次投影出全部圖形。這種號(hào)料方法已得到較廣泛的應(yīng)用。隨著電子計(jì)算機(jī)在造船中的應(yīng)用，又出現(xiàn)數(shù)學(xué)放樣方法。即用數(shù)學(xué)方程式表示船體型線或船體表面，以設(shè)計(jì)型值表和必需的邊界條件數(shù)值作為原始數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行反復(fù)校驗(yàn)和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)型線修改和光順，以獲得精確光順和對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)完全一致的船體型線。船體的每條型線都由一個(gè)特點(diǎn)的數(shù)學(xué)樣條曲線方程表示，并可通過數(shù)控繪圖機(jī)（見繪圖用具）繪出圖形。數(shù)學(xué)放樣可取消傳統(tǒng)的實(shí)尺放樣工作，還可為切割和成形加工等后續(xù)工序提供控制信息，對(duì)船體建造過程的自動(dòng)化具有關(guān)鍵的作用，是造船工藝的一項(xiàng)重要發(fā)展。 船體零件加工包括邊緣

9、加工和成形加工。邊緣加工就是按照號(hào)料后在鋼材上劃出的船體零件實(shí)際形狀，利用剪床或氧乙炔氣割、等離子切割進(jìn)行剪割。部分零件的邊緣還需要用氣割機(jī)或刨邊機(jī)進(jìn)行焊縫坡口的加工。氣割設(shè)備中的光電跟蹤氣割機(jī)能自動(dòng)跟蹤比例圖上的線條，通過同步伺服系統(tǒng)在鋼板上進(jìn)行切割，它可與手工號(hào)料、投影號(hào)料配合使用。采用數(shù)控氣割機(jī)不但切割精度高，而且根據(jù)數(shù)學(xué)放樣資料直接進(jìn)行切割，可省略號(hào)料工序，實(shí)現(xiàn)放樣、切割過程自動(dòng)化。 對(duì)于具有曲度、折角或折邊等空間形狀的船體板材，在鋼板剪割后還需要成形加工，主要是應(yīng)用輥式彎板機(jī)和滾壓機(jī)進(jìn)行冷彎；或采用水火成形的加工方法，即在板材上按預(yù)定的加熱線用氧-乙炔烘炬進(jìn)行局部加熱,并用水跟蹤冷卻

10、，使板材產(chǎn)生局部變形，彎成所要求的曲面形狀。對(duì)于用作肋骨等的型材，則多應(yīng)用肋骨冷彎?rùn)C(jī)彎制成形。隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，已使用數(shù)字控制肋骨冷彎?rùn)C(jī)，并進(jìn)而研制數(shù)字控制彎板機(jī)。船體零件加工已從機(jī)械化向自動(dòng)化進(jìn)展。 船體裝配和焊接將船體結(jié)構(gòu)的零部件組裝成整個(gè)船體的過程。普遍采用分段建造方式，分為部件裝配焊接、分段裝配焊接和船臺(tái)裝配焊接3個(gè)階段進(jìn)行。 部件裝配焊接：又稱小合擾。將加工后的鋼板或型鋼組合成板列、T 型材、肋骨框架或船首尾柱等部件的過程，均在車間內(nèi)裝焊平臺(tái)上進(jìn)行。 分(總)段裝配焊接：又稱中合攏。將零部件組合成平面分段、曲面分段或立體分段，如艙壁、船底、舷側(cè)和上層建筑等分段；或組合成在船長(zhǎng)方

11、向橫截主船體而成的環(huán)形立體分段,稱為總段,如船首總段、船尾總段等。分段的裝配和焊接均在裝焊平臺(tái)或胎架上進(jìn)行。分段的劃分主要取決于船體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和船廠的起重運(yùn)輸條件。隨著船舶的大型化和起重機(jī)能力的增大，分段和總段也日益增大，其重量可達(dá)800噸以上。 船臺(tái)（塢）裝配焊接：即船體總裝，又稱大合攏。將船體零部件、分段、總段在船臺(tái)（或船塢）上最后裝焊成船體。排水量10萬噸以上的大型船舶，為保證下水安全，多在造船塢內(nèi)總裝。常用的總裝方法有：以總段為總裝單元，自船中向船首、船尾吊裝的稱總段建造法，一般適用于建造中小型船舶；先吊裝船中偏尾處的一個(gè)底部分段，以此作為建造基準(zhǔn)向船首、船尾和上層吊裝相鄰分段，其吊裝

12、范圍呈寶塔狀的稱塔式建造法；設(shè)有23個(gè)建造基準(zhǔn)，分別以塔式建造法建造，最后連接成船體的稱島式建造法；在船臺(tái)（或船塢）的末端建造第一艘船舶時(shí)，在船臺(tái)的前端同時(shí)建造第二艘船舶的尾部，待第一艘船下水后,將第二艘船的尾部移至船臺(tái)末端,繼續(xù)吊裝其他分段，其至總裝成整個(gè)船體，同時(shí)又在船臺(tái)前端建造第三艘船舶的尾部，依此類推，這種方法稱為串聯(lián)建造法；將船體劃分為首、尾兩段，分別在船臺(tái)上建成后下水，再在水上進(jìn)行大合攏的稱兩段建造法。各種總裝方法的選擇根據(jù)船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和船廠的具體條件而定。 船體裝配和焊接的工作量，占船體建造總工作量的75以上，其中焊接又占一半以上。故焊接是造船的關(guān)鍵性工作，它不但直接關(guān)系船舶的建

13、造質(zhì)量，而且關(guān)系造船效率。自20世紀(jì)50年代起，焊接方法從全手工焊接發(fā)展為埋弧自動(dòng)焊(見埋弧焊)、半自動(dòng)焊、電渣焊、氣體保護(hù)電弧焊。自60年代中期起，又有單面焊雙面成形、重力焊、自動(dòng)角焊以及垂直焊和橫向自動(dòng)焊等新技術(shù)。焊接設(shè)備和焊接材料也有相應(yīng)發(fā)展。由于船體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在難以施行自動(dòng)焊和半自動(dòng)焊的位置仍需要采用手工焊。 結(jié)合焊接技術(shù)的發(fā)展,自60年代起,在船體部件和分段裝配中開始分別采用 T型材裝焊流水線和平面分段裝焊流水線。T 型材是構(gòu)成平面分段骨架的基本構(gòu)件。平面分段在船體結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀缭诖笮蜕⒀b貨船和油船上，平面分段可占船體總重的50以上。平面分段裝焊流水線包括各種專用裝配

14、焊接設(shè)備，它利用輸送裝置連續(xù)進(jìn)行進(jìn)料、拼板焊接以及裝焊骨架等作業(yè)，能顯著地提高分段裝配的機(jī)械化程度，成為現(xiàn)代造船廠技術(shù)改造的主要內(nèi)容之一。世界上有些船廠對(duì)批量生產(chǎn)的大型油船的立體分段也采用流水線生產(chǎn)方式進(jìn)行裝焊和船塢總裝。 船體總裝完成后必須對(duì)船體進(jìn)行密閉性試驗(yàn)，然后在尾部進(jìn)行軸系和舵系對(duì)中，安裝軸系、螺旋槳和舵等。在完成各項(xiàng)水下工程后準(zhǔn)備下水。 船舶下水將在船臺(tái)（塢）總裝完畢的船舶從陸地移入水域的過程。船舶下水時(shí)的移行方向或與船長(zhǎng)平行，或與船長(zhǎng)垂直，分別稱為縱向下水和橫向下水。下水滑道主要為木枋滑道和機(jī)械化滑道。前者依靠船舶自重滑行下水，使用較普遍；后者利用小車承載船體在軌道上牽引下水，多用

15、在內(nèi)河中小型船廠。 縱向下水之前先將擱置在墩木上的船體轉(zhuǎn)移到滑板和滑道上，滑道向船舶入水方向有一定傾斜。當(dāng)松開設(shè)置于滑板與滑道間的制動(dòng)裝置后，船舶由于自重連同滑板和支架一起滑入水中，然后靠自身的浮力飄浮于水面。為減少下滑時(shí)的摩擦阻力，在滑板與滑道之間常涂上一定厚度的下水油脂；也可用鋼珠代替下水油脂，將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，進(jìn)一步減少摩擦力。在船塢內(nèi)總裝的船，只要灌水入塢即能浮起，其下水操作比在船臺(tái)下利用滑道下水簡(jiǎn)單和安全得多。 下水意味著船舶建造已完成了關(guān)鍵性的、主要的工作。按傳統(tǒng)習(xí)慣，大型船舶下水常舉行隆重的慶祝儀式。 碼頭安裝（設(shè)備和系統(tǒng)的安裝）船舶下水后常是靠于廠內(nèi)舾裝碼頭，以安裝船體設(shè)

16、備、機(jī)電設(shè)備、管道和電纜，并進(jìn)行艙室的木作、絕緣和油漆等工作。碼頭安裝涉及的工種很多，相互影響也較大。而隨著船舶設(shè)備和系統(tǒng)的日趨復(fù)雜，安裝質(zhì)量的要求也不斷提高，故安裝工作直接關(guān)系下水后能否迅速試航和交船。為了縮短下水后的安裝周期，應(yīng)盡可能將上述安裝工作提前到分段裝配和船體總裝階段進(jìn)行，稱為預(yù)舾裝。將傳統(tǒng)的單件安裝改為單元組裝,也可大大縮短安裝周期,即根據(jù)機(jī)艙和其他艙室設(shè)備的布置和組成特點(diǎn)確定安裝單元的組成程度，如主機(jī)冷卻單元可包括換熱器、泵、溫度調(diào)節(jié)器、帶附件的有關(guān)管道和單元所必需的電氣設(shè)備。在車間內(nèi)組成安裝單元，然后吊至分段、總段或船上安裝，這樣可使1825的安裝工作量由船上提前到內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行，

17、能使船上的安裝周期縮短1520。 系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)在船體建造和安裝工作結(jié)束后，為保證建造的完善性和各種設(shè)備工作的可靠性，必須進(jìn)行全面而嚴(yán)格的試驗(yàn)，通常分為兩個(gè)階段，即系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)。 系泊試驗(yàn)俗稱碼頭試車，是在系泊狀態(tài)下對(duì)船舶的主機(jī)、輔機(jī)和其他機(jī)電設(shè)備進(jìn)行的一系列實(shí)效試驗(yàn)，用以檢驗(yàn)安裝質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)情況。系泊試驗(yàn)以主機(jī)試驗(yàn)為核心，檢查發(fā)電機(jī)組和配電設(shè)備的工作情況，以便為主機(jī)和其他設(shè)備的試驗(yàn)創(chuàng)造條件。對(duì)各有關(guān)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、應(yīng)急、遙測(cè)遙控和自動(dòng)控制等還需要進(jìn)行可靠性和安全性試驗(yàn)。系泊試驗(yàn)時(shí)船舶基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)，主機(jī)、軸系和有關(guān)設(shè)備系統(tǒng)不能顯示全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的性能，所以還需要進(jìn)行航行試驗(yàn)。 航行試驗(yàn)是全面地檢查船舶在航行狀態(tài)下主機(jī)、輔機(jī)以及各種機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)的使用性能。通常有輕載試航和重載試航。在航行試驗(yàn)中測(cè)定船舶的航速、主機(jī)功率以及操縱性、回轉(zhuǎn)性、航向穩(wěn)定性、慣性和指定航區(qū)的適航性等。試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)驗(yàn)船機(jī)構(gòu)和用戶驗(yàn)收合格后，由船廠正式交付訂貨方使用。 發(fā)展近代造船技術(shù)的發(fā)展過程是由手工操作向機(jī)械化、自動(dòng)化邁進(jìn)的過程。自50年代起，船體建造用焊接取代了鉚接，使船體建造由過去長(zhǎng)期使用的零星散裝方式改進(jìn)為分段裝配方式，大大提高了造船效率。由于船體結(jié)構(gòu)和形狀比較復(fù)雜，手工操作在船體建造中一直占較大比重。電子計(jì)算機(jī)和數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用正進(jìn)一步改變?cè)齑瑯I(yè)的面貌