舷側(cè)分段總組搭載精度控制

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

散貨船舷側(cè)分段在總組和搭載階段經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的精度問題，給舷側(cè)分段的定位、裝配帶來很多返工作業(yè)，既影響產(chǎn)品質(zhì)量，又延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。為此，對(duì)生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1 舷側(cè)分段常見精度問題及影響

1.1 首尾帶線型的舷側(cè)分段錯(cuò)位問題

1)外板線型錯(cuò)位。

2)肋骨前后錯(cuò)位。

3)小隔艙底腳肋板錯(cuò)位。

4)端面不同步。

此問題的產(chǎn)生，導(dǎo)致外板線型不光順[1]，現(xiàn)場(chǎng)定位耗時(shí)過長(zhǎng)，不但影響吊車的使用效率，而且影響后續(xù)分段搭載定位。

1.2 對(duì)小甲板的影響

左右舷側(cè)分段端面同步出現(xiàn)問題時(shí)，小甲板吊裝時(shí)左右甲板面產(chǎn)生錯(cuò)位，還造成落腳與槽型艙壁的錯(cuò)位，見圖1。

現(xiàn)象：508與408落腳前后錯(cuò)位70～100 mm。原因：508甲板錯(cuò)位是408整體直線度不好，中間在尾70 mm，66/67N在前15mm。累積造成錯(cuò)位。對(duì)策：408組立階段控制直線度，垂直度。搭載控制精度，減少累積誤差。

為了裝配方便，分段都需進(jìn)行二次復(fù)位，這樣造成大量的人工浪費(fèi)。在定位時(shí)局部調(diào)整偏差給其他部位造成新的錯(cuò)位，也給后面的裝配、電焊作業(yè)增加了更多的開刀量。

圖1 舷側(cè)分段和槽型艙壁定位誤差造成小甲板錯(cuò)位

1.3 對(duì)艙口圍的影響

左右舷側(cè)分段端面同步出現(xiàn)問題時(shí)，不但對(duì)小甲板產(chǎn)生影響，還嚴(yán)重影響艙口圍的安裝。由于端面不同步，出現(xiàn)了艙口圍底腳位置的偏差，造成大面積的開刀。而且在安裝艙口蓋導(dǎo)軌時(shí)出現(xiàn)方正度誤差，帶來很多問題。

1.4 小隔艙和槽型艙壁底腳位置錯(cuò)位

由于P型分段在平臺(tái)總組時(shí)采用雙斜切胎架，總組時(shí)小隔艙出現(xiàn)了后傾的情況，這樣，對(duì)精度控制就更加難于掌握，電焊收縮和艙壁的自重造成一個(gè)不確定的變形量。如果舷側(cè)分段上小隔艙的垂直度[2]后傾，在裝配時(shí)需開刀，而垂直度前傾，在搭載吊裝時(shí)也得開刀，見圖2。這就嚴(yán)重影響分段的吊裝速度，分段不能一次到位，增加了下道工序的工作量。

圖2 槽型隔艙下口前后錯(cuò)位示意

2 精度問題處理

2.1 ECO-G2模擬搭載的應(yīng)用

通過對(duì)上述問題的分析，確定采用數(shù)字化船塢技術(shù)和模擬搭載技術(shù)進(jìn)行對(duì)舷側(cè)分段總組及搭載定位。

數(shù)字化船塢的應(yīng)用，就是以傳統(tǒng)的造船過程為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)建立模型模擬搭載，把信息技術(shù)應(yīng)用到造船的全過程，最終完成船塢的制造。數(shù)字化[3]包含以下5個(gè)方面：船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造數(shù)字化、管理控制數(shù)字化、經(jīng)營(yíng)決策數(shù)字化以及船舶維護(hù)。船塢的數(shù)字化作業(yè)就是利用船塢周圍設(shè)立的旋轉(zhuǎn)標(biāo)靶，并且每個(gè)標(biāo)靶都是固定的，完成船塢周邊的管理網(wǎng)。分段下塢搭載，按照管理網(wǎng)進(jìn)行定位，依據(jù)船塢周圍的標(biāo)靶完成全船搭載過程。而ECO-G2(軟件設(shè)備)是一款基于PDA的軟件，它可以和現(xiàn)場(chǎng)所使用的測(cè)定儀器(全站儀)進(jìn)行連接，可以直接將全站儀的測(cè)站坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為物方坐標(biāo)系，同時(shí)軟件還提供了分段測(cè)定、數(shù)據(jù)采集、分析、附加計(jì)算等功能，對(duì)實(shí)物分段的變形進(jìn)行分析，為三維坐標(biāo)[4]動(dòng)態(tài)測(cè)量提供軟件技術(shù)支持。使用DES文件，提前設(shè)置完成船舶總段控制點(diǎn)的坐標(biāo)，并且以DES文件格式輸出導(dǎo)入到全站儀，利用測(cè)量基準(zhǔn)坐標(biāo)完成和船體總段控制點(diǎn)的坐標(biāo)統(tǒng)一，以便快速響應(yīng)、仿真船塢。

使用模擬搭載。事先弄清楚需要搭載的總段和船塢內(nèi)基準(zhǔn)總段的精度偏差值，將平臺(tái)總段數(shù)據(jù)測(cè)量，船塢基準(zhǔn)總段數(shù)據(jù)測(cè)量，然后再計(jì)算機(jī)上利用ECO-G2分析軟件模擬仿真，對(duì)平臺(tái)和船塢測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，解析得出有效的數(shù)據(jù)，再次切割修正達(dá)到吊裝階段的精確度，并在此基礎(chǔ)上完成下一次定位。利用此種辦法來提升總段搭載定位精度，提升吊裝速率，減少搭載周期。

2.2 做好基準(zhǔn)線，提高總組定位精度

基準(zhǔn)線是平臺(tái)總組和船塢搭載標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)分段的尺寸控制確立統(tǒng)一的基準(zhǔn)，方便了總組、搭載各階段施工。特別是地樣線的精確設(shè)置，可提高總組分段的精度[5]，為船塢搭載一次性到位提供了保障。具體措施如下。

在平臺(tái)地鐵上用不銹鋼板焊好中心線，每個(gè)工位焊好與之垂直的橫剖線，相隔一段距離做好高低基準(zhǔn)的標(biāo)桿。定位時(shí)嚴(yán)格按照中心線或平行中心線擺放分段，前后大接頭端面根據(jù)地面橫剖線為基準(zhǔn)測(cè)量及定位。這樣總組出來的分段不會(huì)出現(xiàn)平行四邊形分段。

對(duì)于定位過程中常出現(xiàn)的幾個(gè)問題分段，做好檢驗(yàn)線，每天觀察分段的變化情況。小隔艙定位結(jié)束達(dá)到精度要求后，頂上焊好小鐵板，用鐵絲掛在上面，下面做好前后位置的基準(zhǔn)線；特別是散貨船421、431、428、438分段，下口加強(qiáng)槽鋼不能拆，斜拉鋼絲上葫蘆不能拆，需經(jīng)常調(diào)節(jié)。首尾有線型半立體分段，甲板企口、拋勢(shì)、前后大接頭、水平基準(zhǔn)線全部劃出來，并且掛好鐵絲，隨時(shí)監(jiān)控。

胎架必須做到標(biāo)準(zhǔn)化。胎架必須有地樣線，甲板企口線、旁路位置線、前后大接頭位置線，胎架上還要有水平基準(zhǔn)線、垂直線，標(biāo)注距水平基準(zhǔn)的高度數(shù)據(jù)。有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所有測(cè)量人員都是一個(gè)基準(zhǔn)，分段定位誤差能控制在最佳狀態(tài)。

2.3 設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)基準(zhǔn)

2.3.1 首尾帶線型的舷側(cè)分段錯(cuò)位解決方法

1)胎架支柱標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)胎架圖劃出支柱的位置，保證支柱垂直，對(duì)較高的支柱必須有斜撐，高度根據(jù)圖紙上數(shù)據(jù)畫好線切割標(biāo)準(zhǔn)。

2)定位時(shí)嚴(yán)格按照地樣線施工，分段在胎架上放準(zhǔn)前后、左右、高低位置。

3)定位檢測(cè)合格后，在分段四周外板與地網(wǎng)鐵之間焊拉筋，做好檢驗(yàn)線。

4)針對(duì)此類型問題，延伸至甲板總組時(shí)，應(yīng)按相反方向設(shè)置反變形，具體反變形數(shù)據(jù)按經(jīng)驗(yàn)值加放。

5)小隔艙總組時(shí)撐牢支撐，拉緊鋼絲，加強(qiáng)槽鋼待焊后拆，做好垂直度的檢驗(yàn)線，經(jīng)常觀察變化情況，垂直度隨時(shí)調(diào)整到位。

6)測(cè)量所有肋骨間距，特別是對(duì)接縫處的數(shù)據(jù)，記錄在案，在定位下邊水艙時(shí)參考該數(shù)據(jù)定位。

7)分段總組全部完工后，切割余量，拆除拉筋，觀察外板和胎架的間隙情況，觀察甲板拋勢(shì)數(shù)據(jù)，觀察小隔艙垂直度，做好記錄，為以后制定反變形方案提供理論依據(jù)。必要時(shí)，在總組階段就把上翹的肋骨開刀到位。

2.3.2 舷側(cè)分段對(duì)小甲板的影響

1)甲板分段與舷側(cè)分段前后錯(cuò)位，根據(jù)實(shí)際情況使小甲板順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但要考慮左右甲板面的間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2)甲板落腳與槽型隔艙頂板前后錯(cuò)位，一方面可以讓甲板面平行向錯(cuò)位方借一點(diǎn)，另一方面借甲板面的水平，使落腳更接近槽型頂板的位置。

2.3.3 舷側(cè)分段對(duì)艙口圍的影響

1)平臺(tái)總組艙口圍[6]時(shí)，要按照艙口圍施工工藝進(jìn)行施工，見圖3。

圖3 艙口圍總組施工工藝示意

所有數(shù)據(jù)保證在理論范圍內(nèi)，特別是對(duì)角線數(shù)值嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)定位安裝，每條對(duì)接縫在電焊以后會(huì)有收縮，所以要加放5 mm的補(bǔ)償量。

2)平臺(tái)總組舷側(cè)分段時(shí)，確保舷側(cè)分段端面在一個(gè)平面內(nèi)，精度偏差控制在5 mm以內(nèi)；高低精度以上下三角艙的尖角數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進(jìn)行定位，同時(shí)兼顧總體高度及下三角艙的開口數(shù)據(jù)。

3)舷側(cè)分段搭載時(shí)，注意同步度的精度控制，一般最多不超過10 mm。重點(diǎn)要測(cè)量艙口位置的情況：看是否前后錯(cuò)位；寬度是否符合標(biāo)準(zhǔn)；高度數(shù)據(jù)是否在精度范圍內(nèi)。

2.3.4 舷側(cè)分段上小隔艙和槽型艙壁的錯(cuò)位

1)舷側(cè)分段上小隔艙分段總組時(shí)，要測(cè)量隔艙到前后大接頭之間的距離。在裝配過程中，必需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)小隔艙垂直度，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化，實(shí)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

2)搭載槽形艙壁時(shí)，必需測(cè)量下坐墩和上座墩與落腳線的垂直度，并且測(cè)量上、下坐墩與大接頭之間距離數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)進(jìn)行修正。精度表應(yīng)該填寫上下座墩的直線度，左右2個(gè)端面的直線度。

3)在大隔艙裝配和電焊時(shí)，多監(jiān)控，防止變形，及在變形后補(bǔ)救。

4)舷側(cè)分段OTS時(shí)，對(duì)2個(gè)隔艙對(duì)接錯(cuò)位情況有預(yù)見性，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)位情況要有在公差范圍內(nèi)借對(duì)的補(bǔ)救措施，但必須在后續(xù)分段上補(bǔ)還。不然會(huì)惡性循環(huán)。

3 舷側(cè)分段支撐變形前后數(shù)據(jù)對(duì)比及定位時(shí)注意事項(xiàng)

旁板分段在定位結(jié)束后由于各方面的原因，造成分段發(fā)生偏差。穩(wěn)箱架支撐沒撐牢，見圖4。產(chǎn)生下沉；前后封排沒封牢，產(chǎn)生前后變化；內(nèi)底擱排沒焊牢，造成分段左右方向的變化。下例是分段穩(wěn)箱架支撐下沉后變化的數(shù)據(jù)：261分段首部下沉了10 mm，尾部下沉了20 mm。在左右方向上產(chǎn)生了變化，首部大了13 mm，尾部大了19 mm，在前后方向上也產(chǎn)生了變化，首部上口向后傾5mm ，尾部上口向后傾7 mm。

圖4 舷側(cè)分段在支撐變化后的數(shù)據(jù)對(duì)比示意

因此，在總組和搭載時(shí)定位作業(yè)非常重要。在拆鉤前，認(rèn)真仔細(xì)檢查穩(wěn)箱架支撐的情況是否撐牢，是否在中心位置，是否垂直等，定位焊是否焊接完成，確保安全，確保精度。上下邊艙到位后，旁路對(duì)接縫一定要焊牢，內(nèi)口支撐管撐牢，在左右舷側(cè)分段的首部甲板面吊過橋并焊牢。確保舷側(cè)分段定位安全。

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)踐證明，這套精度控制工藝成功有效，在后續(xù)散貨船建造過程中，按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效控制，必定能提高舷側(cè)分段的總組搭載定位精度。舷側(cè)分段與底部分段一樣能夠做到按MARK線施工，并且能夠保留原始坡口。吊裝能夠一次到位，做到精度搭載、快速造船。總之，船舶建造精度問題只要保證在每個(gè)階段按照精度標(biāo)準(zhǔn)去做，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，并且在采用最先進(jìn)的ECO-BLOCK、ECO-OTS電腦分析軟件[2]，對(duì)有精度問題的分段進(jìn)行預(yù)先解決，得出最佳方案，再指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，保證舷側(cè)分段的精度質(zhì)量，有效提升船塢生產(chǎn)效率。