3 820箱集裝箱船分段模型拼裝設計1

顧文捷，袁圣濤，欒建春，高書清

（1. 泰州口岸船舶有限公司，江蘇泰州 225321；2. 泰州海清船舶科技有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

傳統的造船生產設計是以平面結構圖紙加零件托盤表的形式分發給施工人員，對應零件托盤表看平面圖需要很強的空間思維能力去想象實體的空間形狀。為了解決普通工人識圖、讀圖的困難，提高生產效率，文章以3 820箱集裝箱船為例，在船舶建造前分析船型特點，根據不同區域將主船體劃分成不同區塊，包括雙層底分段、舭部分段、舷側分段、甲板分段、艙壁分段、機艙分段和首尾分段，分別對每個區域的結構特性加以分析與研究，用TRIBON建模模塊進行三維實體建模，各部分組立模擬拼裝設計，選擇最佳的建造方式，編制建造工藝，用于指導現場施工，以達到縮短造船周期的目的。

1 船型特點及區域劃分

3 820 箱集裝箱船有一層連續甲板，艏部為球鼻艏，艉部為球型艉，船體首尾區水線以下型線狹瘦。全船舭部幾乎沒有平行舯體。平底線區很小，側面呈橄欖狀，從船底至甲板的肋骨型線變化很大，機艙后部區的橫截面呈帶莖的倒栽蒜頭狀，首部型線“飄展”呈飛鳥狀，艙內舷及首部呈臺階形結構。船舶沿縱向有首尖艙、艏側推艙、5個貨艙、機艙和尾尖艙。邊艙和雙層底壓載艙、上層建筑共9層，位于機艙上方。根據船型特點和各部分結構形式以及船臺的起吊能力，將全船劃分為若干個分段。主船體雙層底區域分成HB01～HB15共15個立體分段，舭部區域分成CW01～CW15共15個立體分段，舷側區域分成HS01～HS15共15個立體分段，橫艙壁區域分成HT01～HT06共6個分段，以及首部分段、球鼻艏分段、機艙分段和尾部分段。

2 底部區域典型分段的拼裝設計

底部HB分段，根據其結構形式將分段劃分成雙層底和舷側左右2層平臺3個組立，考慮到雙層底分段內底板是平直的，外板首尾有線形，為便于胎架鋪設，組立以平直的內底板為基面反造，舷側組立以平直的內縱壁為基面側造。2個組立的外板劃分以內底板向上100 mm作為劃分線。3個組立的外板均為散貼。雙層底翻身正態后，吊舷側組立正態總組。

裝配順序：內底板/平臺板拼板、焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→將預制好的外板片/平臺板片吊上分段→吊環及加強的安裝→翻身焊→雙層底部分和平臺部分組合→預舾裝→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→正態上門架噴砂涂裝。

此類分段先拼焊雙層底組立，再拼雙層底組立和第一層平臺以下組立，最后將雙層底組立、第一層平臺以下組立和第二層平臺以下組立拼裝成段。3個組立組裝成完整的雙層底分段。底部組立裝配流程如圖1所示。

圖1 底部HB分段組立裝配流程圖

其中小組立裝配也以立體模型的圖紙分發給施工人員，施工人員在消化生產設計圖紙的同時參看三維立體模型，可以很直觀地對照著模型將構件對號入座。小組立裝配模型如圖2所示，其他區域類似。

圖2 底部小組立裝配模型圖

3 舭部區域典型分段的拼裝設計

根據舭部區域的船型特點、結構形式、板材規格和建造能力，將舭部區域分成CW01～CW15共15個立體分段，以線型比較繁雜的舭部分段為例，利用 TRIBON系統平面建模模塊和曲面建模模塊分組立建實體模型進行模擬拼裝設計。

舭部分段含有距基線4 777 mm和距基線7 673 mm這2個平臺，將舭部分段設置為2個組立，即4 777 mm平臺組立和7 673 mm平臺組立。分別以4 777 mm平臺、7 673 mm平臺為基面反造，2個組立以平臺板向上100 mm作為外板接縫，外板均散貼。2個組立以7 673 mm平臺為基面反態組合。

裝配順序：平臺板拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→將預制好的外板片吊上組→吊環及加強的安裝→翻身焊接→預舾裝（集裝箱箱腳墊板的安裝見專項工藝）→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→側態上門架噴砂涂裝

分段裝配流程先吊裝4 777 mm平臺組立，再吊裝雙層底翻身，最后吊裝7 673 mm平臺組立形成完整分段。舭部CW組立裝配流程如圖3所示。

圖3 舭部CW分段組立裝配流程圖

4 舷側區域典型分段建造的拼裝設計

舷側區域平行中體比較長，根據舷側區域結構比較簡單的船型特點，將舷側區域分成 HS01～HS15共15個立體分段。

舷側分段包含2個平臺、1層甲板、邊縱壁和外板，該類分段分為2個組立，以10 569 mm平臺為分界：舷側組立、10 569 mm平臺組立。舷側組立以內側壁為基面側造，10 569 mm平臺組立以10 569 mm平臺為基面反造。待各組立完成后，擺升高支撐以內壁為基面組合，外板散貼。

裝配順序：胎架制作（16600縱壁應考慮加放適當的反變形，以分段中間的肋位為基點，兩側向下放5 mm）→將拼焊完工的縱壁板吊上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→上外板→預舾裝→將已完工的10 569 mm平臺吊裝合龍→吊環及加強、工裝件安裝→翻身焊接→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→側態上門架噴砂涂裝。

分段裝配流程先吊裝舷側組立與橫艙壁組立，再吊裝10 569 mm平臺組立，形成完整的舷側分段。舷側HS分段組立裝配流程如圖4所示。

圖4 舷側HS分段組立裝配流程圖

5 橫艙壁分段的拼裝設計

橫艙壁6個區域都相似，包含3個平臺，距基線17 613 mm平臺、13 465 mm平臺和10 569 mm平臺，包含6個框架式垂直桁。以其中一個典型區域的橫艙壁為例，建造方式以距基線17 613 mm平臺、13 465 mm平臺和10 569 mm平臺為界分成4個組立，以一側橫艙壁板為基面側造。

裝配順序：橫艙壁/強框架拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→吊環及加強的安裝→預舾裝→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→側態上門架噴砂涂裝。

先拼框架，各平臺組立安裝好之后吊裝到橫艙壁板上定位焊接，分段拼裝流程如圖5所示。

圖5 橫艙壁拼裝流程圖

6 首部分段的拼裝設計

首部區域由多層平臺和橫艙壁、強肋骨框架和普通肋骨組成，根據首部的結構形式，建造方式以各層甲板和平臺為基面反造，散貼外板。

裝配順序：各層甲板和平臺、強框架、橫艙壁拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環及加強的安裝→預舾裝→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→反態上門架噴砂涂。

分段裝配流程先吊裝最上面的平臺組立，再依次吊裝下面的平臺組立，吊裝橫艙壁組立，最后吊裝外板，形成完整的首部分段。首部分段組立裝配流程如圖6所示。

圖6 首部分段組立裝配流程圖

7 首部球鼻艏分段的拼裝設計

球鼻艏區域外部線形比較繁雜，經分析研究，除肋骨平面以外都是曲面形狀，如果以曲面為基面擺胎架建造，很難控制外形尺寸，很難控制內部構件的安裝角度。研究最佳的建造方式是以平直的面為基面建造，故選擇平面肋板基面臥造，散貼外板的建造方式。

裝配順序：肋板/強框架拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環及加強的安裝→預舾裝→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→反態上門架噴砂涂裝。

球鼻艏分段裝配模型如圖7所示。

圖7 球鼻艏裝焊模型

8 機艙和尾部分段的拼裝設計

機艙尾部區域有基座和尾軸，結構形式也比較復雜，建造分機艙段、尾部段和尾軸段，經分析研究，機艙區域分前后2個小段，其建造方式也是以各層平臺為基面反造最佳，以平臺為基面，拼裝基座縱橫框架，散貼外板，最后幾個區域進行搭載。

裝配順序：各層平臺板拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗收→構架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環及加強的安裝→翻身→完工測量→結構性驗收，預裝驗收→提交船東、船檢驗收→正態上門架噴砂涂裝。

機艙和尾部分段裝配模型如圖8所示。

圖8 機艙和尾部分段裝配模型圖

9 結論

通過對3 820箱船全船主船體不同區域建三維模型，預先進行模擬拼裝設計，優化建造工藝，配合生產設計三向投影平面圖紙，把三維立體模型附生產設計圖紙中，有了實體模型輔助造船，解決了普通工人識圖、讀圖的困難，工人在船舶建造過程中參照模型能夠很直觀地識圖、讀圖，進行部件裝配、組件裝配、分段裝配。施工人員根據模型將所有的零部件對號入座，裝配效率比傳統建造模式提高10%，有效提高造船的經濟效益。