摘要：随着我国船舶工程设计水平的快速发展，人们发现在船体详细设计当中，板缝排列设置对于生产成本具有较大影响，本文将针对船体结构设计中详细设计板缝排列设计展开讨论，进而提出相应的优化设计方案，旨在通过板缝排列设置来提高船体的详细设计水平。
关键词：船体；详细设计；板缝排列；生产成本；优化
前言：
近几年来，在我国的船体工程制造中，对于详细设计板缝排列方面的设计研究比较少，但实际上非常需要在船体结构设计中，加强对板缝排列的设计，进而提高船体设计水平，减少不必要的施工生产消耗，有效地降低船体结构的施工设计成本。
一、详细设计板缝排列
通过船体结构的详细板缝设计，可以很好地对船舶生产成本进行控制，进而缩短船舶生产时间，提高生产效率，因而需要根据船舶生产的各部分所要求的施工强度，船舶设计结构疲劳度不同，来设计相应的板材厚度，所以不同材质的板材厚度应当用板缝的排列来区分，进而有效地减轻船舶船体的空船质量，提高船舶的载重能力[1]。
在详细设计的板缝排列设计中，在船舶工程的生产设计中，必须要严格按照施工设计方案上的详细设计要求来进行施工，才能够更好地方便船体生产的进行，有效地节约施工成本，而且此时的船体板缝的不会对船舶本身的运行性能造成影响，所以尽量不要在船舶工程的船体生产设计阶段，多次进行详细设计的板缝排列修改，那样会使得船舶工程的生产周期变长，而且修改起来也会比较复杂和麻烦。
在实际的板缝设计中，需要对板缝的原材料规格进行科学选择，一般从钢厂采购来的板材和型材要有严格的规格限制，而且船厂在进行零件切割时，切割的尺寸不要超过板材规格，对于尺寸较大的零件要增设板缝。
对于船舶工程的预处理作业、加工作业、切割作业、起重作业时，都要对相应的作业设备加以限制，不能让板材的规格超过设备的承载极限力，如果板材超过生产设备的极限力时，就要通过增加板缝，并且将板缝分割成几个小零件的方式解决问题。要注意在船体的详细设计时，需要对钢材原材料的选择利用率以及板材的规格和数量提出明确的目标要求。
二、一般详细设计板缝排列特点
本次实验研究所进行的详细设计，主要是通过局部外板展示图和槽形横舱壁图为研究对象，从而展示出船体结构详细设计板缝的排列特点。其中所展示的局部外板展开图长度约21m，宽度约15m，粉红色线条表示详细设计板缝。板缝的设置比较密集，纵、横交织，可以分割成许多长宽不到3m的方块。板缝的板材厚度需要依照一定规律来排列，在横向方向上面如果越靠近中纵面，那么板厚就越大。在纵向方向上面，如果越靠近船舯，那么板厚就越小。基本上大部分相邻的板厚差会在O.5mm-lmm范围之内，最厚板材和最薄板材之间的厚度差是5mm，局部展开图所用的材质是AH32的高强度钢[2]。
在典型横舱壁示意图中，同样粉红色线条表示详细设计板缝。在舱壁图纸中，会有肋板、底墩侧板、顶墩侧板，并且在这些板材上面布置了板缝。可以将槽型的舱壁板设计成为横向板缝和竖向板缝，然后把槽型舱壁板分割成11块板格。此时，板材的厚度会自下向上增厚，材质水平升高，相邻板材之间的厚度相差1.5mm，一般低材质用AH32表示，高材质用AH36表示。
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因此，在船体设计的板缝排列设计中，主要展现出来的板缝排列特点是板缝密集，纵横交织，而且相邻板缝间的板厚材质相差不打。依据有限元计算方式，在对板厚进行排列时，需要按照强度分布要求来设计，获得最优的重量结构。
三、船体详细设计板缝排列设计对生产成本的影响
上面的详细设计板缝排列设计主要是从船体结构重量层面来说的，进而达到让控制好空船船体重量的要求，主要是在有限元理论的前提下，展开对板材厚度的排列设计，但是如果要从船舶工程的详细总体设计，船舶生产和运营的角度来说的话，还应当让板缝排列的科学合理性可以得到巩固和提升。从船舶生产设计与现场制造过程可以了解到，为了可以响应我党十八大提出的生态文明建设号召，进一步加强对资源节约型、环境友好型社会的建设，还是要从船舶的设计方面下功夫。既然在船体的生产中，建模要用到大量的板缝，板缝越多就意味着船体结构的零部件数量就越多，各种各样的生产套料、图纸设绘以及零件编制的工作量也会随之增加。而且生产零部件的数量越多，错误率也越高，返工的可能性也就越大[3]。
而且板缝排列设置越为密集，就意味着板厚材质的种类越多，套料的板规也会增多，同种板规的数量就会越少，进而增加采购的成本水平。这是由于在采购的过程中，同种类型的板规数量如果越多的话，就意味着采购的价格更加优惠，但与此同时，板规的数量增多，将会增加造船企业在原材料管理和堆放上面的难度，无形之中增加了材料管理成本。
四、船体详细设计板缝排列设计的优化改进方案
为了能够有效地减少因板缝排列设计对船舶建造工程的影响，需对板缝排列进行优化。首先是对造船厂的订货清单进行优化，板缝排列的间距需要按照清单规格进行宽度排列，充分考虑到板材切割因素和余量因素，要求板缝间的间距度比板规的宽度少10mm，这么做的就是要有效地减少板缝零部件的数量，进而减少船舶生产设计中的零件管理、吊运、打磨、加工、焊接工作量，提高对是公共原材料的利用率，减少余料的产生，降低生产成本。
同时还要结合每个造船厂生产设备的实际工作能力，将板缝分割设计成几个单个零件，零件的重量、宽度要能够适应船舶工程的生产要求，而且零件的重量不要超过吊车的最大起吊能力，宽度不能够超过预处理切割机的平台宽度，从而有效地减少二次板缝的布置。在进行有限元分析时，需要针对板缝排列展开优化，对板缝的内部结构进行调整，从而获得有限元分析报告。
从外板设计来看，取消了横向板缝，仅设置了纵向板缝，板缝间间距分别是3980mm，2580mm，2980mm，在套料选择时可以使用4m，2.6m，3m宽的整板。板材的材质之前一样，都采用AH32高强度钢。如果取消了横缝，将使得板缝的厚度也会发生变化，不过分布的规律不会发生改变，而且越靠近船中的位置板厚就越厚。此时的横舱壁图将取消槽型舱壁板两条竖向和一条横向上的板缝，上下边舱肋板的板缝取消，材质不变，调整好厚度。
结论：
综上所述，既然我们已经意识到了板缝排列设置在船体结构详细设计中的重要性以及对船舶工程生产作业的成本影响，那么在今后的板缝排排列设计中，需要通过科学的板缝优化方案，来达到我国船舶工程“精益造船，敏捷造船”要求，从源头上提高我国船舶制造工程的社会生产价值。
参考文献：
[1]张爱林，张劲爱，刘学春.装配式钢结构楼板拼接板缝关键问题研究[J].工业建筑，2014，（08）：39-45.
[2]杨九九，章锐，林伟，汪家政.船体详细设计板缝排列对生产成本的影响及其优化[J].船舶标准化工程师，2014，（02）：10-13.
[3]叶勇，郭子雄.板缝嵌埋CFRP筋的组合石板受弯性能试验研究[J].自然灾害学报，2014，（01）：245-251.
论文作者:何小吉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/25
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