小型特种工程船的结构生产设计研究

马嘉声

（广东中远海运重工有限公司，东莞 523146）

1 前言

小型特种工程船具有船型小、结构紧凑、设备多样、船型差异大、结构特殊等特点。在设计和建造过程中，容易导致设计错误和施工困难。为此，需要在生产设计阶段，根据结构和设备特点，结合已往的设计和建造经验，优化生产设计方案，落实优化措施，避免施工阶段出现问题影响项目建造。

2 结构生产设计

针对小型特种工程船的特点，我们在生产设计阶段落实了下列的多项措施：

2.1 提前策划

项目开始时，设计部门，根据项目的特点，整理详细设计图纸和设备清单，按照专业分工和区域划分原则，安排专人，跟踪落实详细设计图纸和设备清单，避免图纸出现缺漏的情况。

项目的技术主管按照生产计划，编制生产设计图纸的发图计划，根据发图计划和图纸绘制需求时间，编制详细设计图纸的计划来图时间，并通知设计公司按照计划供应图纸；当出现详细设计图纸和设备图纸拖期的情况，要及时向设计公司核实图纸实际提供时间并持续跟踪，然后根据详细设计图纸实际接收时间修改生产设计方案，更新生产设计图纸的发图计划，并通知现场生产主管修改生产计划，避免影响现场施工计划的推进。

2.2 节点统一

设计部门安排专人负责结构的节点统一。接收详细设计图纸后，开始对船体结构图册进行预审，预审过程中结合本公司以往的生产设计经验，对节点图册内的节点进行统一与优化，编制生产设计通用节点。在编制通用节点时既要考虑减少生产设计差错，也要考虑减少现场生产工作量；为了减少生产设计差错，可以采取减少船体结构图册的节点数量，将相似节点统一，减少节点太多引起的生产设计不统一出错，例如对肘板规格尺寸统一；为了减少现场生产工作量，根据现场生产反馈意见对节点进行优化，例如在规范标准范围内增大角隅开孔等优化措施；编制完生产设计通用节点后，对生产设计人员进行宣贯。

2.3 DAP设计与评审

接收到项目的详细设计图纸后，尽快组织设计人员根据详细设计图纸进行结构建模；结构建模完成后，根据初步的工艺工法文件进行分段划分，然后将模型结构外形、重量以及尺寸等数据提供给工艺工法人员；工艺工法人员根据建模数据，再结合生产计划、现场施工场地、施工设备、施工条件限制等情况调整分段结构施工顺序，编制分段DAP。工艺工法人员在编制分段DAP时，需考虑生产场地大小限制、生产设备加工能力要求、吊运设备起吊限制、狭窄位置施工空间、不能进入区域封闭等要求。

分段DAP编制完成后，组织设计人员、工艺工法人员、以及现场施工主管参与DAP评审会议。对评审会议提出的问题及时解决和优化，最后确定分段DAP方案。

经过分段DAP编制与评审，在生产设计阶段就能解决部分结构特殊问题，如结构安装流程干涉、狭窄位置施工困难、密闭空间结构优化等。生产问题提前解决，可以提高现场施工时结构装配的效率，降低施工的难度，避免出现施工条件不满足生产设计的情况。

2.4 组立形式出图

在进行生产设计图纸绘制时，采用组立形式出图的模式。组立形式出图采用了2个字母对组立进行流向编码，用于表示组立当前施工工序和后续施工工序；生产设计图纸进行绘制时，根据分段DAP方案，在图面上利用箭头和结构连接符号表示组立的外形，仅需在图面标注需要安装的组立的名称，组立内部安装的小组立和零件在组立的剖视平面内标注；生产设计图的图面内标注的重复信息大量减少，避免图纸出现标注错误的情况，并提高读图的效率；生产设计图纸的图面标注方式与分段DAP方案一致，读图的顺序与组立和零件安装顺序一致，在工作图上按照组立安装形式进行信息标注，图面顺序满足组立内结构的安装顺序，还可以取消专用小组立图。使用组立形式绘制结构生产设计图，提高了施工效率，降低读图的难度。

典型组立模式图，如图1所示。

图1 典型组立模式图示例

2.5 进行分段结构评审

在结构生产设计前期，必须进行设计专业结构评审和现场施工结构评审；结构专业按照详细设计图纸进行结构建模；轮机、电气、舾装等专业根据系统图和布置图，进行后续设备布置、管线布置、通道布置等；待各专业布置基本完善后，按照船舶的功能区域、舱室隔断，进行分批、多次结构评审。

结构评审时，针对各专业在设计过程出现的设备布置、结构干涉、管线布置、通道宽度等情况，提出优化方案，通过评审解决设备众多、舱室空间狭小、设备布置困难、管线布置协调等问题。例如侧推舱，由于空间狭窄，里面有电缆、托架、管路、设备、以及预留吸口井、通道空间等，经过评审在有限的空间内协调各专业的设备布置，避免了先占先得的抢位式布置，并协调结构修改。

结构评审结束后，安排现场施工评审，有设计人员、工艺工法人员、现场施工主管等人员参与。针对结构施工空间、设备吊装要求、预防结构变形、结构安装顺序等问题提出优化方案，提前解决施工过程出现的问题。例如：增加结构风管数量、修改结构形式、降低T梁高度、修改开孔加强形式、优化分段划分、增加结构液舱柜、优化设备加强形式、安装阶段减少船台阶段施工、增加永久吊环、增加结构防变形工装件等。

2.6 优化设备加强形式

在进行设备加强设计时（例如门架加强、吊机加强等），先按照设计图纸进行船体结构和加强建模，然后使用有限元软件对模型进行力学分析，对结果进行结构优化。对不满足要求的地方，采用修改趾端形式、增加扶强材、加大板厚、使用高强钢等形式进行优化。

2.7 消除狭窄空间和施工困难位置

小型特种工程船由于船型小，外部线型变化大，在首部、尾部和底部结构区域容易出现大量的狭窄空间，详细设计图纸不能完全解决这个问题。结构内狭窄空间会导致结构施工困难，人员没有活动空间或者无法进入施工。

在进行生产设计时，通过设计优化和现场施工结构评审，采用各项措施优化设计方案。采取的优化措施包括：改变结构零件安装方向；优化狭窄空间结构形式；加大结构板厚降低结构高度；采用单边焊、增加盖板形成密闭空间等。通过消除狭窄空间和施工困难位置，提前消除施工难点，提高结构施工便利性。

2.8 提前外板标志、涂装分界线施工

按照以前施工惯例，外板标志和涂装分界线施工归类在舾装专业，随舾装托盘下发施工。经过与施工部门沟通协调，在结构生产设计图纸内增加外板标志、涂装分界线等舾装类图纸一起下发，将外板标志安装工序前移，方便舾装件下料和保存；分段安装完外板标志后做油漆和底漆，可以避免后续安装标志破坏分段的油漆和底漆，节约施工成本，减少油漆反复工作量。

2.9 提前管孔加强设置

小型特种工程船内管路和电缆通道多，需要在结构上开设大量管子和电缆开孔。在进行生产设计时，通过设计优化和评审，采用各项措施优化结构上的管孔设计方案。

进行结构开孔形式统一和强度校核，提前确定开孔和加强形式，对结构开孔进行补强；部分开孔密集或者开孔尺寸过大的结构位置，对结构样式进行优化，通过修改结构样式或者规格的方式避开开孔；对开孔进行补强时，优先使用公司原有材料库存，例如采用积压的结构管切割形成开孔贯通，减少开孔加强的加工量。

2.10 提前介入详细设计

设计人员收到详细设计图纸后，组织人员进行图纸校审，尽快对项目进行建模。经过设计人员检查和设计评审、施工评审，收集详细设计图纸内的设计问题，汇总专业协调、施工要求导致的结构修改和结构优化方案、管孔开设与加强形式方案等，一起反馈给设计公司；设计公司根据反馈的信息修改详细设计图纸，更新结构方案重新送审图纸，最后将结构优化方案全部落实到退审图上，解决项目建造时出现现场结构与详细设计图纸产生差异的情况，避免生产现场出现船检对结构优化方案提出异议的情况，从而影响项目建造和推进。

3 结束语

本文研究了小型特种工程船的结构生产设计方法，结构生产设计人员与各设计专业、工艺工法和现场施工部门合作，落实各项措施，推进项目的结构生产设计工作。

在项目开始时，设计部门按照专业分工和区域划分负责详细设计图纸和设备清单，追踪图纸的来图时间；负责节点统一，对船体结构图册进行预审，提前发现节点问题，对模型的和出图的节点进行统一；与工艺工法人员集中研究讨论，根据现场施工场地、施工设备、施工条件等限制，编制分段DAP；分段DAP编制完成后，设计人员、工艺工法人员、施工主管集中进行DAP评审；在结构生产设计图纸绘制时，采用组立形式出图的模式。在结构生产设计前期，进行设计专业结构评审和现场施工结构评审。对项目内大量结构狭窄空间，采用各项措施优化结构设计方案，提前消除施工难点；在结构生产设计图纸内增加外板标志、涂装分界线等舾装类图纸；在进行生产设计时，采用各项措施优化结构上的管孔设计方案；收集详细设计图纸内的设计问题，修改和优化结构方案、管孔开设与加强形式等，反馈给设计公司落实到详细设计图纸内。

通过上述各项措施，顺利推进小型特种工程船的结构生产设计工作，优化结构，降低施工难度，保证项目顺利交付。