車客渡船建造過程中的重量重心控制研究

于大慶，張曉永

(1.鎮(zhèn)江市振興海洋船舶重工有限公司, 江蘇 鎮(zhèn)江 212100；2.陸軍裝備部駐沈陽地區(qū)軍事代表局駐哈爾濱地區(qū)第二軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

汽車渡船是車輛過江、過海主要交通工具，特別是在冰雪等異常天氣情況下，是其他通道無法替代的交通工具。車客渡船在設(shè)計和建造過程中其重量和重心的控制是項目管理中非常重要的內(nèi)容，也是評價建造質(zhì)量的重要考核指標，但重量和重心發(fā)生變化的因素比較多，這些因素都會導(dǎo)致車客渡船運行時出現(xiàn)安全隱患，可能造成船沉人亡、車輛下江等事故。

目前，國內(nèi)外針對車客渡船重量重心控制的研究相對較少,更多地偏向于車客渡船結(jié)構(gòu)強度有限元計算或者節(jié)能環(huán)保及渡運安全等方面,未考慮重量重心變化對車客渡船運行的影響。因此，有必要對車客渡船重量重心的控制進行研究，從而提高渡船的建造質(zhì)量和精度，保證車客渡船營運安全。

本文根據(jù)車客渡船重量和重心的特點，分析造成重量重心變化的原因，并提出相應(yīng)的解決辦法，從而提高渡船的建造質(zhì)量。

1 車客渡船重量和重心的特點

(1) 車客渡船的重量主要包括空船重量和變動重量兩部分。空船重量是指渡船本身固有的重量。變動重量包括車輛、人員、燃油、淡水等，例如：渡船在裝載車輛和人員時所產(chǎn)生的重量，會因為裝載情況的差異而發(fā)生較大的改變。空船重量和變動重量，兩者是此消彼長的關(guān)系。車客渡船建造時，如果完工狀態(tài)下的空船重量超出了設(shè)計的上限值,那么該船在運行時就無法達到預(yù)期的載重指標；低于設(shè)計下限值，那么在最大的裝載狀態(tài)下，車客渡船也無法達到理想的吃水深度,發(fā)揮不出機器設(shè)備應(yīng)有的效率,造成資源的浪費。

(2) 在進行渡船建造時，重量和重心的控制工作指的是空船狀態(tài)下的重量和重心控制。空船狀態(tài)下的重量是指船體鋼材、木作舾裝和機電設(shè)備三大部分重量，包括備件、管系中的液體、液艙中不能吸出的剩余液體。這個重量與渡船的裝載情況無關(guān)。渡船必須在完工的狀態(tài)下，保證空船重量在設(shè)計范圍內(nèi)，同時重心位置也需要控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

(3)在進行渡船建造時，不少技術(shù)人員將關(guān)注的重點放在重量的控制上，忽視了重心的控制工作。更有設(shè)計人員認為，重心位置的變化只會影響到渡船運行時的穩(wěn)定性，但實際上重心位置的變化還影響船舶的經(jīng)濟性。例如：某車客渡船空載狀態(tài)下的重心數(shù)值超出了設(shè)計值。當(dāng)?shù)谝惠v卡車上船行至最前端時會使后端即車輛上船端會翹起，致使后面的車輛上船非常困難；有時甚至需要第一輛卡車后移，減小后端的翹起高度，才能使后面的卡車上船，延長了裝船時間。空載狀態(tài)下的重心數(shù)值若低于設(shè)計值，干舷會減小，使渡船的車輛裝載量減少，最終降低了渡船的經(jīng)濟效益。

車客渡船的重心位置的變化對舵槳的維修更換有著重要的影響。舵槳位置線形見圖1。正常情況下車客渡船的舵槳平面高度在空船吃水以上，舵槳的槳葉應(yīng)該浸沒于水中。如果重心過高，舵槳更換或維修時必須進塢維修，否則艙內(nèi)會進水。如果重心過低，槳葉有部分會暴露在水面之上，空船航行時，會有部分動力流失，降低該船的經(jīng)濟性。

2 導(dǎo)致重量和重心發(fā)生變化的因素

2.1 圖紙設(shè)計的問題

由于車客渡船外部線形比較復(fù)雜，因此存在著外部線形與空船重量、空船重心的高度與空船吃水高度的匹配問題。如果匹配不好就會降低該船的經(jīng)濟性、使用性能，舵槳維修更換困難等。外部線型見圖2。在對圖紙內(nèi)容進行審核時，審圖意見也會對渡船的建造產(chǎn)生較大的影響。一些板材厚度的增加、設(shè)備基座的補強等，都會導(dǎo)致設(shè)備重量和重心發(fā)生較大的改變[3]。

圖2 外部線型圖

2.2 生產(chǎn)過程中存在過多修改

由于內(nèi)部空間受到限制,渡船在實際建造時，施工人員會提出相關(guān)修改的申請，例如：日用油柜、淡水柜、壓力水柜、油污水處理裝置等安裝位置的改變；船廠考慮到用船單位實際使用需求和習(xí)慣問題，需要對一些部位進行加強，以及對一些管道和電纜的位置進行改變。這些改變內(nèi)容，都會對重量重心控制工作產(chǎn)生影響[4]。

2.3 設(shè)計方案與工程建造目標不符

在渡船建造的后期，不少業(yè)主會提出一些改造要求，例如增加管線和外部的供電設(shè)備。由于在設(shè)計方案中沒有考慮這些改造項目，使得渡船的重量和重心發(fā)生較大的改變。

2.4 試運行階段的修改

一般來說，車客渡船建造時，在調(diào)試階段渡船要進行系泊試驗。由于對渡船的性能和操作比較熟悉，很多船員會參與設(shè)備的調(diào)試和驗收等工作。在這個過程中，船員會根據(jù)自身的操作需要設(shè)備及后期的維護和保養(yǎng)工作、日常習(xí)慣等，提出相應(yīng)的修改意見，例如：在艙室中增加維修平臺、對管線和設(shè)備的建造位置進行變動。此類情況也會影響渡船自身的重量和重心控制工作。

2.5 材料和設(shè)備的選擇與設(shè)計內(nèi)容存在偏差

設(shè)計方案所給出的重量和重心預(yù)估值是按照理論值進行相應(yīng)計算得到的，而實際采購到的材料與計算數(shù)值之間存在一定的誤差。如果誤差比較大，就會影響渡船重量和重心控制工作的開展。在計算車客渡船的重量和重心時，應(yīng)按照廠家提供的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的計算。但是，無論是按照理論值進行計算，還是在完工狀態(tài)下對數(shù)據(jù)進行重新測量，都要求車客渡船的重心位置、裝載量等指標不能發(fā)生改變。空船實際重心位置是通過傾斜試驗獲取的。因此，數(shù)據(jù)信息采集結(jié)果的準確性，對控制工作的開展情況也會產(chǎn)生較大的影響。

3 重量重心控制措施

車客渡船的特點是：型深小，船寬大，便于車輛在寬敞的甲板上通行；從安全角度出發(fā)，乘客與車輛不能在同一甲板上，渡船需要為所有乘員設(shè)置足夠的行動空間，因此上建面積比較大；同時渡船的駕駛員需要良好的瞭望視野。以60 m車客渡船為例，其空船重量約為650 t，型深3.5 m，上層建筑高11.65 m，故船舶重量有變化，重心的位置也會變化。因此為保證船舶的安全，在車客渡船建造過程中，必須制訂嚴格的重量重心控制措施。

3.1 嚴格把關(guān)圖紙的設(shè)計

車客渡船進行送審設(shè)計時，對圖紙中重量重心相關(guān)的內(nèi)容應(yīng)嚴格把關(guān)，控制好外部線形與重量的關(guān)系、舵槳高度與空船吃水的關(guān)系。設(shè)備的布置和擺放盡量按重量左右均布。

3.2 嚴格按圖施工

目前車客渡船的設(shè)計很成熟，建造方應(yīng)嚴格按圖施工。但是，各個造船廠對船體、輪機和電氣的施工都能做到按圖施工，卻對裝潢部分的施工比較隨意。實際上裝潢部分對重量重心的影響很大，造船單位絕對不能麻痹大意，應(yīng)該做到按圖施工。

在進行車客渡船建造時，設(shè)計方案的修改是導(dǎo)致渡船重量和重心發(fā)生變化的主要因素，因此要對影響重量和重心變化的所有修改內(nèi)容進行科學(xué)的評估。要通過評估工作的開展，確定設(shè)計內(nèi)容的修改對重量和重心的影響程度，從而對修改內(nèi)容是否能夠執(zhí)行進行確定。

3.3 提高重視程度

在進行渡船實際建造時，應(yīng)該建立一個綜合性的專門控制小組，明確各個環(huán)節(jié)建造的負責(zé)人，將權(quán)責(zé)落實到個人身上。

(1)設(shè)計單位提出重量和重心的控制目標，在船舶建造過程中要根據(jù)船廠反映出來的信息數(shù)據(jù)定期進行重量和重心的實時核算，對渡船的穩(wěn)定性和承載能力進行嚴格的檢驗，同時還要提出下一步的工作方向和控制要求。

(2)建造人員應(yīng)該嚴格按照設(shè)計圖紙的要求進行施工；對渡船的重量和重心進行細化管理；及時反饋施工現(xiàn)場存在的一些修改內(nèi)容。

(3)業(yè)主和監(jiān)理人員主要負責(zé)控制工作的開展，并且對各部門之間的工作進行協(xié)調(diào)。開展控制工作的人員必須具備相應(yīng)的經(jīng)驗，還要具備責(zé)任心。因為在開展控制工作時，涉及到的各項內(nèi)容比較專業(yè)，而且要從整體上對各方面的工作進行把握。

3.4 采用動態(tài)的控制模式

在開展控制工作時，由于涉及內(nèi)容比較專業(yè)，而且導(dǎo)致重量和重心發(fā)生變化的因素比較多，所以控制工作屬于動態(tài)的工作。在進行動態(tài)控制時，要對各項工作的執(zhí)行情況進行實時的監(jiān)督和管理，確保檢測結(jié)果更加準確。可以采用循環(huán)理論進行動態(tài)管理，確保設(shè)計方案的修改和重量重心控制工作能夠達成平衡的狀態(tài)，使得各方面的工作能夠順利開展。

在開展控制工作時，要定期編制控制報告，確保所有參加人員都能了解到重量重心的控制信息。在編制控制報告時，要用直觀的文字和圖表描述重量和重心的分布情況，同時對下一步的控制措施進行標注。報告編制時，應(yīng)該從渡船的建造之初就開始制作，直到渡船的建造完成。要根據(jù)項目的實際情況，定期更新編制報告內(nèi)容。

3.5 強化材料和設(shè)備的管理

材料制作安裝后，要記錄每個分段的重量。在對材料和設(shè)備進行稱重時，應(yīng)該采用不同的方法，精確記錄所有材料和設(shè)備的實際重量，并與生產(chǎn)設(shè)計時提供的數(shù)值進行對比。只有及時掌握重量和重心的變化，才能制定合理的措施，開展控制工作。理論重量與實際建造重量分布圖見圖3。圖中，按照站位分別標出了理論與實際的重量分布，可以看出實際重量與理論重量還是存在一定的差別的。這就需要制造廠要在渡船交付使用前將實際的重量重心數(shù)據(jù)提供給設(shè)計方，讓設(shè)計方對渡船的重量重心按照實際情況進行重新核算，并得出最終的重量重心位置，讓渡船的使用更加安全、經(jīng)濟。

圖3 理論重量與實際建造重量分布圖

4 結(jié)語

綜上所述，在進行車客渡船建造時重量和重心的控制工作具有涉及面廣、內(nèi)容繁瑣、建造周期長等工作特點，因此重量和重心控制工作難度較大。相關(guān)人員必須充分了解重量和重心控制的重要性，并且對這項工作存在正確的認知，在建造時才能對各項環(huán)節(jié)高度重視。在進行重量和重心控制時，導(dǎo)致其發(fā)生變化的主要因素是設(shè)計內(nèi)容的修改，所以在建造中必須對這方面進行嚴格的控制，做好重量和重心的統(tǒng)計報告，制定更加合理的控制措施建造出符合設(shè)計的車客渡船。