船舶大型舾裝件建造技術(shù)分析

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

隨著貨船體型越來越龐大[1-2]，大型舾裝件外形尺寸變大，精度要求提高，相應(yīng)的建造、設(shè)計(jì)方法和工藝方面需要有更高的要求[3-4]。本文主要根據(jù)綁扎橋、艙口蓋、導(dǎo)軌架和立柱等大型舾裝件的建造經(jīng)驗(yàn)來總結(jié)大型舾裝件的建造技術(shù)。

1 消化設(shè)備資料及技術(shù)要求

建造的準(zhǔn)備階段，首先要做的是對(duì)大型舾裝件的設(shè)備資料進(jìn)行消化，主要關(guān)注以下幾點(diǎn)：設(shè)備資料本身問題點(diǎn)檢查及糾錯(cuò)；大型舾裝件中是否存在機(jī)加工零件；設(shè)備資料是否已經(jīng)取得船東或是船檢認(rèn)；震動(dòng)或是強(qiáng)度試驗(yàn)或是報(bào)告是否完成；常規(guī)工藝上難以制作的部件需提前考慮；是否存在難以采購(gòu)的部件或材料(需要采購(gòu)部門確認(rèn))；從建造方面是否還可以對(duì)設(shè)備資料優(yōu)化。

2 確定設(shè)計(jì)及建造方式

2.1 設(shè)計(jì)方式

根據(jù)大型舾裝件的類型和特點(diǎn)選擇大型舾裝件的設(shè)計(jì)方式。

對(duì)于結(jié)構(gòu)類型簡(jiǎn)單、零部件形式較統(tǒng)一的大型舾裝件，例如集裝箱船的導(dǎo)軌和甲板立柱等[5]，通常采用“非建模出圖模式”，主要是通過消化CAD圖，轉(zhuǎn)換DXF圖，采用節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，節(jié)點(diǎn)零件，結(jié)合EXCEL的矩陣計(jì)算模式，即可統(tǒng)計(jì)出零件數(shù)量，再通過對(duì)板材零件坡口形式備注，進(jìn)行板材套料。

對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸較大的舾裝件，例如艙口蓋、舵葉和綁扎橋等，通常需要采用精細(xì)化建模的設(shè)計(jì)模式，例如對(duì)綁扎橋的設(shè)計(jì)[6]中需要由結(jié)構(gòu)、鐵舾、電舾、管系、工法、涂裝等分專業(yè)進(jìn)行細(xì)化模型。主體結(jié)構(gòu)部分需要對(duì)板架增加坡口信息，標(biāo)注焊接收縮量，設(shè)置余量信息；各舾裝專業(yè)提供舾裝建模部件制作圖和安裝圖。

從設(shè)計(jì)效率上看，“非建模的出圖模式”出圖效率比較高，所以對(duì)于形式簡(jiǎn)單的大型舾裝件盡量采用此類設(shè)計(jì)方式；“精細(xì)建模出圖模式”的優(yōu)點(diǎn)在于可以細(xì)化圖紙信息，雖然設(shè)計(jì)過程繁瑣，能夠保證圖紙質(zhì)量，使得現(xiàn)場(chǎng)建造獲取信息充足，不易出錯(cuò)，一般用于較復(fù)雜的大型舾裝件。

2.2 建造方式

在建造方式方面，對(duì)于整片難以吊裝和運(yùn)輸?shù)拇笮汪秆b件，通常采用“多段式的設(shè)計(jì)和建造方式”，并對(duì)分段間對(duì)接處注意保留余量信息。這方面主要考慮建造場(chǎng)地尺寸、運(yùn)輸能力、起吊能力和涂裝廠房尺寸等因素。例如，對(duì)20 000 TEU超大型集裝箱船的綁扎橋[3]建造準(zhǔn)備時(shí)對(duì)建造環(huán)境總結(jié)見表1。

表1 20 000 TEU超大型集裝箱船綁扎橋建造環(huán)境

單片綁扎橋的質(zhì)量約98 t，所以采用分兩榀組裝運(yùn)輸?shù)姆绞剑⒃谧笙蟼?cè)分段增加對(duì)接縫處調(diào)整余量30 mm。

3 精度及工藝分解要點(diǎn)

1)務(wù)必考慮鋼板收縮量和末端余量，以保證成型尺寸。

2)需要和現(xiàn)場(chǎng)確定尺寸定位基準(zhǔn)。從現(xiàn)場(chǎng)精度方面的要求確定精度的基準(zhǔn)線，尺寸標(biāo)注上也優(yōu)先考慮從基準(zhǔn)線上標(biāo)注尺寸，以減少累計(jì)誤差并且方便現(xiàn)場(chǎng)控制精度和檢驗(yàn)。

例如綁扎橋通常以導(dǎo)向方鋼管側(cè)壁為基準(zhǔn)線，艙口蓋以中心線為基準(zhǔn)，等。

3)考慮大型舾裝件成品在進(jìn)行搭載安裝時(shí)的余量設(shè)置。

工藝方面，根據(jù)大型舾裝件的型式確定合適的胎架或擱墩，注意：方便生產(chǎn)且安全，防止變形，便于檢測(cè)，便于對(duì)大型舾裝件的運(yùn)輸。

4 材料統(tǒng)計(jì)及訂貨

對(duì)于原材料統(tǒng)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，最佳的狀態(tài)是對(duì)需建造的大型舾裝件進(jìn)行完整的板材零件進(jìn)行套料，通過對(duì)模型抽取信息得到準(zhǔn)確的材料清單，然后訂貨。但有時(shí)候計(jì)劃需要在生產(chǎn)設(shè)計(jì)全面開展以前提前對(duì)原材料的采購(gòu)下發(fā)訂單，這就要對(duì)大型舾裝件的原材料進(jìn)行預(yù)估，后面生產(chǎn)設(shè)計(jì)套料結(jié)束后再及時(shí)修正。對(duì)于定長(zhǎng)的型材訂貨，需要考慮技術(shù)要求余量及需要對(duì)齊等制作工藝上的余量需求并根據(jù)技術(shù)要求提供材料的相應(yīng)船級(jí)社證書。

例如20 000箱綁扎橋的搭載要求與主甲板接觸端留有20 mm修割余量，與艙口圍接觸和甲板立柱接觸端留有10 mm的修割余量，加上方鋼管需要有約20 mm的工藝余量，所以訂貨上每根方鋼管需要留50 mm余量。

5 裝配設(shè)計(jì)流程及確認(rèn)

首先確定大型舾裝件的建造基面，然后確定裝配順序，增加板材零件的坡口信息，并實(shí)現(xiàn)零件分道組裝，提高現(xiàn)場(chǎng)裝配效率。例如,21 000 TEU綁扎橋是以剪力墻面作為基面建造，先采用小組立，再利用小組立片體進(jìn)而拼裝綁扎橋分段，其小片體及裝配示意圖見圖1。

圖1 綁扎橋小片體及裝配示意

又如,180KBC的艙口蓋是面板作為基面建造，先采用小組立，再利用小組立片體進(jìn)而拼裝艙口蓋，見圖2。

6 吊裝運(yùn)輸及變形控制的工裝設(shè)計(jì)

大型舾裝件建造完成后需要在胎架上進(jìn)行精度、尺寸等檢查驗(yàn)收，但是胎位上的驗(yàn)收并非就代表大型舾裝件建造結(jié)束，還有一項(xiàng)不能忽略的而且非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是對(duì)大型舾裝件的吊裝運(yùn)輸及變形的控制——工裝設(shè)計(jì)。

對(duì)于超大型舾裝件的吊裝和運(yùn)輸?shù)墓ぱb設(shè)計(jì)，不只是對(duì)吊裝強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，還需根據(jù)舾裝件的形式考慮防止吊裝和運(yùn)輸過程中引起的塑形變形。

對(duì)于細(xì)長(zhǎng)型大型舾裝件的運(yùn)輸，如超出平板車總長(zhǎng)，需要設(shè)計(jì)專用擱架，如導(dǎo)軌。

對(duì)于水平擱置扁平型大型舾裝件，如需要疊放，需要考慮計(jì)算疊放運(yùn)輸，需要考慮疊放的大型舾裝件上層對(duì)下層的壓力點(diǎn)需在結(jié)構(gòu)強(qiáng)力點(diǎn)，并在兩層中間增加墊木或其他支撐條，避免局部受力夠大導(dǎo)致變形，此類大型舾裝件如散貨船和集裝箱船的艙口蓋運(yùn)輸。

對(duì)于立式擱置扁平型大型舾裝件的運(yùn)輸，吊裝和運(yùn)輸時(shí)需要考慮長(zhǎng)度方向?qū)ζ溥M(jìn)行連貫加強(qiáng)且充分加強(qiáng)，布置足夠多的吊眼，使用吊架進(jìn)行吊裝，避免吊裝引起的塑形變形，如綁扎橋。

7 生產(chǎn)設(shè)計(jì)建模出圖及交底

大型舾裝件的生產(chǎn)設(shè)計(jì)需涵蓋前述步驟中所有的技術(shù)要點(diǎn)，并且要與生產(chǎn)部門充分溝通，多次交底。首先大型舾裝件的典型分段首次生產(chǎn)設(shè)計(jì)完成后，要先與生產(chǎn)部門進(jìn)行交底及討論，設(shè)計(jì)不能閉門造車，要確保設(shè)計(jì)下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)的圖紙與現(xiàn)場(chǎng)施工習(xí)慣保持一致，對(duì)后期需要調(diào)整的部件，需要做貼附件提醒,所以圖中需注意備注點(diǎn)焊件和余量信息。其次在正式圖紙下發(fā)前，再對(duì)生產(chǎn)部門進(jìn)行正式交底，保證現(xiàn)場(chǎng)對(duì)關(guān)鍵注意點(diǎn)做好提前預(yù)警和準(zhǔn)備。

圖2 艙口蓋的裝配示意

設(shè)計(jì)專用工裝件。對(duì)頻繁定位的部件可以設(shè)計(jì)一些專用定位工裝，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。例如綁扎眼板的安裝有角度要求，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝精度要求較高，可以設(shè)計(jì)一些專用夾具工作件來用于此類眼板的重復(fù)性的安裝定位工作，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)部門的快速安裝。

對(duì)于部分大型舾裝件本體上需要安裝的一些通道舾裝件或少量電舾裝件[6]，設(shè)計(jì)布置此類舾裝附件時(shí)候需要注意：

1)與主甲板舾裝件布置接口匹配。

2)根據(jù)大型舾裝件本體板架拼裝順序安排通道附件或電舾裝件的安裝階段。

3)不銹鋼件的附件前期需打包供貨，減少零件現(xiàn)場(chǎng)遺失率。

8 結(jié)論

多種大型舾裝件的建造實(shí)踐證明，將每一步的細(xì)節(jié)及要求最終落實(shí)到圖紙和工藝，可保證圖紙信息的全面性、完整性和準(zhǔn)確性；由生產(chǎn)部門落實(shí)到建造生產(chǎn)，可降低因?yàn)榭紤]不周全導(dǎo)致的返工率，保證建造高效、順利。