船舶制造的分類

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、鍛和機械加工能力，在制造船體的同時還制造主機、輔機、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,大量的機電設(shè)備和舾裝件則由專業(yè)或非專業(yè)的協(xié)作廠配套提供，船廠只進行安裝，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。

鋼材預(yù)處理在號料前對鋼材進行的矯正、除銹和涂底漆工作。船用鋼材常因軋制時壓延不均，軋制后冷卻收縮不勻或運輸、儲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取出后,先分別用多輥鋼板矯平機和型鋼矯直機矯正，以保證號料、邊緣和成型加工的正常進行。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料。這些工序常組成預(yù)處理自動流水線，利用傳送滾道與鋼料堆場的鋼料吊運、號料、邊緣加工等后續(xù)工序的運輸線相銜接，以實現(xiàn)船體零件備料和加工的綜合機械化和自動化。

放樣和號料船體外形通常是光順的空間曲面。由設(shè)計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行船體施工,而需要在造船廠的放樣臺進行1:1的實尺放樣或者是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零件的實際形狀尺寸與位置，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。

號料是將放樣后所得的船體零件的實際形狀和尺寸，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。最早的放樣和號料方法是實尺放樣、手工號料。20世紀(jì)40年代初出現(xiàn)比例放樣和投影號料，即按1:5或1:10的比例進行放樣制成投影底圖,用相應(yīng)的低倍投影裝置放大至實際尺寸;或?qū)⑼队暗讏D縮小到1/5~1/10攝制成投影底片,再用高倍投影裝置放大50~100倍成零件實形，然后在鋼材上劃線。比例放樣還可提供仿形圖，供光電跟蹤切割機直接切割鋼板用，從而省略號料工序。投影號料雖在手工號料的基礎(chǔ)上有了很大改進，但仍然未能擺脫手工操作。60年代初開始應(yīng)用電印號料，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，在運動過程中連續(xù)投影曝光。適用于小尺寸鋼板的小型電印號料裝置，則在鋼板上一次投影出全部圖形。這種號料方法已得到較廣泛的應(yīng)用。隨著電子計算機在造船中的應(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)，利用計算機進行反復(fù)校驗和計算，實現(xiàn)型線修改和光順，以獲得精確光順和對應(yīng)投影點完全一致的船體型線。船體的每條型線都由一個特點的數(shù)學(xué)樣條曲線方程表示，并可通過數(shù)控繪圖機(見繪圖用具)繪出圖形。數(shù)學(xué)放樣可取消傳統(tǒng)的實尺放樣工作，還可為切割和成形加工等后續(xù)工序提供控制信息，對船體建造過程的自動化具有關(guān)鍵的作用，是造船工藝的一項重要發(fā)展。

船體零件加工包括邊緣加工和成形加工。邊緣加工就是按照號料后在鋼材上劃出的船體零件實際形狀，利用剪床或氧乙炔氣割、等離子切割進行剪割。部分零件的邊緣還需要用氣割機或刨邊機進行焊縫坡口的加工。氣割設(shè)備中的光電跟蹤氣割機能自動跟蹤比例圖上的線條，通過同步伺服系統(tǒng)在鋼板上進行切割，它可與手工號料、投影號料配合使用。采用數(shù)控氣割機不但切割精度高，而且根據(jù)數(shù)學(xué)放樣資料直接進行切割，可省略號料工序，實現(xiàn)放樣、切割過程自動化。

對于具有曲度、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)用輥式彎板機和滾壓機進行冷彎;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-乙炔烘炬進行局部加熱,并用水跟蹤冷卻，使板材產(chǎn)生局部變形，彎成所要求的曲面形狀。對于用作肋骨等的型材，則多應(yīng)用肋骨冷彎機彎制成形。隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，已使用數(shù)字控制肋骨冷彎機，并進而研制數(shù)字控制彎板機。船體零件加工已從機械化向自動化進展。

船體裝配和焊接將船體結(jié)構(gòu)的零部件組裝成整個船體的過程。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裝配焊接3個階段進行。

①部件裝配焊接:又稱小合攏。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)裝焊平臺上進行。

②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;或組合成在船長方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或胎架上進行。分段的劃分主要取決于船體結(jié)構(gòu)的特點和船廠的起重運輸條件。隨著船舶的大型化和起重機能力的增大，分段和總段也日益增大，其重量可達800噸以上。

③船臺(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(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，其吊裝范圍呈寶塔狀的稱塔式建造法;設(shè)有2~3個建造基準(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(或船塢)的末端建造第一艘船舶時，在船臺的前端同時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末端,繼續(xù)吊裝其他分段，其至總裝成整個船體，同時又在船臺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，分別在船臺上建成后下水，再在水上進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)展為埋弧自動焊(見埋弧焊)、半自動焊、電渣焊、氣體保護電弧焊。自60年代中期起，又有單面焊雙面成形、重力焊、自動角焊以及垂直焊和橫向自動焊等新技術(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，在難以施行自動焊和半自動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?，例如在大型散裝貨船和油船上，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焊接設(shè)備，它利用輸送裝置連續(xù)進行進料、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)方式進行裝焊和船塢總裝。

船體總裝完成后必須對船體進行密閉性試驗，然后在尾部進行軸系和舵系對中，安裝軸系、螺旋槳和舵等。在完成各項水下工程后準(zhǔn)備下水。

船舶下水將在船臺(塢)總裝完畢的船舶從陸地移入水域的過程。船舶下水時的移行方向或與船長平行，或與船長垂直，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，將滑動摩擦改為滾動摩擦，進一步減少摩擦力。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下利用滑道下水簡單和安全得多。

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)備、機電設(shè)備、管道和電纜，并進行艙室的木作、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)機艙和其他艙室設(shè)備的布置和組成特點確定安裝單元的組成程度，如主機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18~25%的安裝工作量由船上提前到內(nèi)場進行，能使船上的安裝周期縮短15~20%。

系泊試驗和航行試驗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，必須進行全面而嚴(yán)格的試驗，通常分為兩個階段，即系泊試驗和航行試驗。

系泊試驗俗稱碼頭試車，是在系泊狀態(tài)下對船舶的主機、輔機和其他機電設(shè)備進行的一系列實效試驗，用以檢驗安裝質(zhì)量和運轉(zhuǎn)情況。系泊試驗以主機試驗為核心，檢查發(fā)電機組和配電設(shè)備的工作情況，以便為主機和其他設(shè)備的試驗創(chuàng)造條件。對各有關(guān)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、應(yīng)急、遙測遙控和自動控制等還需要進行可靠性和安全性試驗。系泊試驗時船舶基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)，主機、軸系和有關(guān)設(shè)備系統(tǒng)不能顯示全負荷運轉(zhuǎn)的性能，所以還需要進行航行試驗。

航行試驗是全面地檢查船舶在航行狀態(tài)下主機、輔機以及各種機電設(shè)備和系統(tǒng)的使用性能。通常有輕載試航和重載試航。在航行試驗中測定船舶的航速、主機功率以及操縱性、回轉(zhuǎn)性、航向穩(wěn)定性、慣性和指定航區(qū)的適航性等。試驗結(jié)果經(jīng)驗船機構(gòu)和用戶驗收合格后，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械化、自動化邁進的過程。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期使用的零星散裝方式改進為分段裝配方式，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。電子計算機和數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用正進一步改變造船業(yè)的面貌。電子計算機首先應(yīng)用于數(shù)學(xué)放樣，進而出現(xiàn)數(shù)字輸入和圖形輸出的數(shù)控繪圖機、數(shù)控切割機、數(shù)控肋骨冷彎機、數(shù)控螺旋槳加工機床和管子加工機床等。同時電子計算技術(shù)還在造船廠的生產(chǎn)管理、計劃編制、材料設(shè)備供應(yīng)和成本核算等方面逐漸得到應(yīng)用。為減少信息準(zhǔn)備工作,消除設(shè)計與生產(chǎn)之間的脫節(jié)現(xiàn)象,又研制成大型造船集成數(shù)控系統(tǒng)，它包括船舶設(shè)計、生產(chǎn)和管理等所有功能的通用信息，能協(xié)調(diào)地完成從設(shè)計到生產(chǎn)的整個工作過程。因此，繼續(xù)擴大計算機在造船中的應(yīng)用，是現(xiàn)代發(fā)展造船技術(shù)、進一步提高造船自動化程度的主要方向。