劉保華, 姜旭楓

(上海江南長(zhǎng)興重工有限責(zé)任公司， 上海 201913)

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法應(yīng)用研究

劉保華, 姜旭楓

(上海江南長(zhǎng)興重工有限責(zé)任公司， 上海 201913)

主要闡述了新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法，并與傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了比較，同時(shí)還介紹了新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法在集裝箱船建造過(guò)程中的應(yīng)用情況，從而為集裝箱船關(guān)鍵建造工藝優(yōu)化開(kāi)拓了創(chuàng)新的視野。

集裝箱船 底錐 工藝變革 效率提升

1 前言

隨著全球經(jīng)濟(jì)合作的不斷深入，全球各大造船企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈。中國(guó)目前已然成為世界第一造船大國(guó)，但實(shí)際上中國(guó)造船業(yè)與世界先進(jìn)國(guó)家造船技術(shù)層面尚有較大差距。技術(shù)水平提升及生產(chǎn)效率提高是我國(guó)造船企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得主動(dòng)，獲得可持續(xù)發(fā)展空間的有效手段，傳統(tǒng)的造船技術(shù)和理念必須革新。而集裝箱船作為目前的主流建造船型，集裝箱船建造工藝不能停留于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)水平上，應(yīng)當(dāng)著眼于提升效率，建立科學(xué)、現(xiàn)代的施工工藝，改進(jìn)集裝箱船生產(chǎn)水平，為造船企業(yè)在造船環(huán)境日益嚴(yán)峻的環(huán)境下，進(jìn)一步謀取利潤(rùn)空間和發(fā)展空間。

集裝箱船貨艙內(nèi)底錐作為集裝箱堆放的重要載體，其安裝的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接決定了后續(xù)吊箱實(shí)驗(yàn)的成功與否，且集裝箱船底錐安裝及吊箱實(shí)驗(yàn)的工作量占據(jù)整個(gè)集裝箱船建造的絕大部分，過(guò)去集裝箱船底錐安裝一直采用傳統(tǒng)的安裝工藝，導(dǎo)致集裝箱船大型舾裝件安裝周期較長(zhǎng)，極大影響了整體建造速度，成為制約最終交船周期的重要因素。隨著當(dāng)前世界造船環(huán)境日益嚴(yán)峻，船東對(duì)于船舶建造要求愈加嚴(yán)格，為了提升集裝箱船貨艙底錐安裝質(zhì)量和速度，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，采用現(xiàn)代化的安裝手段取代傳統(tǒng)的安裝方式勢(shì)在必行。

2 傳統(tǒng)集裝箱船底錐安裝、吊箱工藝

國(guó)內(nèi)大中型船舶建造企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的箱腳底錐安裝方法。傳統(tǒng)的集裝箱船底錐主要采用手工方式進(jìn)行定位后點(diǎn)焊，再通過(guò)試箱確認(rèn)底錐位置，整個(gè)定位過(guò)程繁雜、耗時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)效率底下，并需要貨艙內(nèi)兩次試箱方能進(jìn)行集裝箱船集裝箱底錐的提交。

2.1 傳統(tǒng)底錐安裝、吊箱工藝流程

傳統(tǒng)模式集裝箱底錐安裝流程為：根據(jù)貨艙尺寸初步確定底錐位置并點(diǎn)焊→試箱確定位置→燒焊底錐→試箱提交。

2.2 傳統(tǒng)底錐安裝、吊箱工藝中的不足

總結(jié)傳統(tǒng)的集裝箱船箱腳底錐安裝方法不足之處主要體現(xiàn)在從下兩個(gè)方面：一是利用手工方式確認(rèn)底錐安裝位置過(guò)程繁雜，精度難以保證；二是利用傳統(tǒng)底錐安裝方式導(dǎo)致重復(fù)工作，需要進(jìn)行貨艙二次試箱，影響集裝箱船建造速度。

采用傳統(tǒng)的定位安裝方式，必須通過(guò)試箱來(lái)確定底椎的正確安裝位置，全船貨艙底錐安裝位置除報(bào)驗(yàn)船東試箱外，尚需一次確定底錐安裝試箱工作量。對(duì)于初定位的底椎經(jīng)試箱后位置不正確的，還要再拆除重新進(jìn)行安裝。這樣重復(fù)的勞動(dòng)，必然導(dǎo)致工時(shí)增加，造成了人力、物力資源的浪費(fèi)。對(duì)于現(xiàn)代造船企業(yè)而言，重復(fù)試箱不足還在于加重了原本緊張的吊車資源的使用壓力。

3 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本原理為利用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，簡(jiǎn)化箱腳底錐定位流程，運(yùn)用數(shù)字驗(yàn)算的方法，將實(shí)際箱腳底錐定位通過(guò)測(cè)量及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字分析的方式實(shí)現(xiàn)一次定位，避免通過(guò)試箱確定底錐位置，提高了箱腳底錐定位準(zhǔn)確性和效率，降低了吊車資源使用，加速了集裝箱船貨艙完整性成型速度，縮短了集裝箱船建造周期。

3.1 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本流程

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本流程為：利用現(xiàn)代三維測(cè)量分析技術(shù)確定底錐位置→燒焊底錐→試箱提交。

3.2 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法實(shí)施基礎(chǔ)

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法實(shí)施成功與否很大程度上取決于導(dǎo)軌架預(yù)裝精度以及集裝箱船貨艙搭載精度，故自導(dǎo)軌架預(yù)裝階段開(kāi)始須進(jìn)行嚴(yán)格的精度管理。

3.2.1 導(dǎo)軌架分段預(yù)裝精度控制關(guān)鍵要點(diǎn)

導(dǎo)軌架預(yù)裝以橫隔艙中心線為基準(zhǔn)劃線。為避免累積誤差，應(yīng)使用皮尺一次劃線定位。導(dǎo)軌架水平度要求±3 mm，此為原則性要求，具體誤差應(yīng)以單個(gè)箱位兩根導(dǎo)軌架為評(píng)判基準(zhǔn)。按照集裝箱船特點(diǎn)，建議導(dǎo)軌間距負(fù)公差施工，以保證角隅處導(dǎo)軌架安裝位置導(dǎo)軌架前后壁間距應(yīng)進(jìn)行±3 mm管理。圖1為導(dǎo)軌架分段預(yù)裝示意圖，圖2為導(dǎo)軌架安裝位置示意圖。

圖1 導(dǎo)軌架分段預(yù)裝示意圖

圖2 導(dǎo)軌架安裝位置示意圖

3.2.2 集裝箱船貨艙搭載精度控制關(guān)鍵要點(diǎn)

(1) 貨艙橫隔艙定位：中心線定位基準(zhǔn)。

① T-BHD上、下口中心線與內(nèi)底板中心線偏差≤3 mm；

② 相鄰T-BHD艙口圍頂板中心線左右偏差≤3 mm，極限10 mm。

(2) 重點(diǎn)保證橫隔艙搭載定位垂直度偏差≤10 mm。

(3) 重點(diǎn)保證貨艙相鄰橫隔艙間距偏差≤5 mm。要求控制四點(diǎn)：上口左舷、上口右舷、下口左舷、下口右舷，如考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際超差情況，極限-20 mm。

(4) 重點(diǎn)保證貨艙艙口圍頂板水平度搭載定位控制在±5 mm之內(nèi)，極限±10 mm。

(5) 重點(diǎn)保證貨艙寬度偏差≤10 mm。

圖3所示為典型集裝箱船貨艙搭載相關(guān)精度要求。

圖3 集裝箱船貨艙示意圖

3.3 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法

3.3.1 基于新型安裝方法下貨艙內(nèi)底錐安裝階段

為了縮短集裝箱船建造周期，在集裝箱船出塢前要盡可能保證整個(gè)箱船的出塢完整性，作為集裝箱船整個(gè)綁扎系統(tǒng)重要組成部分之一的底錐安裝狀態(tài)直接對(duì)整個(gè)貨艙完成性有決定性影響。以往由于采用傳統(tǒng)方式，效率低下，整個(gè)安裝及提交周期較長(zhǎng)，故在集裝箱船出塢前，是不可能完成所有集裝箱船所有底錐安裝的。而采用新型的集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法，采用數(shù)字驗(yàn)算方法可以直接確定底錐安裝位置，效率顯著提升，故在船塢內(nèi)完成貨艙內(nèi)底錐安裝完全可行。

綜上所述，基于新型安裝方法下貨艙內(nèi)底錐安裝階段是在船塢階段，而對(duì)于組成集裝箱堆放的每個(gè)貨艙而言，底錐的安裝最佳時(shí)機(jī)為整個(gè)貨艙成型之后，除了方法可行之外，也為了考慮盡可能地提升集裝箱船建造速度，加速貨艙完整性成型。

3.3.2 新型底錐安裝方法

集裝箱船底錐由箱腳腹板、調(diào)節(jié)板及底錐組成(見(jiàn)圖4)。新型的集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法是在充分研究、分析傳統(tǒng)底錐安裝工藝的基礎(chǔ)之上改進(jìn)而來(lái)的。在貨艙內(nèi)底錐安裝過(guò)程中有機(jī)揉入現(xiàn)代精度測(cè)量技術(shù)，通過(guò)數(shù)字驗(yàn)證方法取代試箱實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)字驗(yàn)證確定底錐位置，使底錐一次定位成功，具體的安裝流程如下。

圖4 底錐安裝示意圖

(1) 完成底錐安裝前的準(zhǔn)備工作，在單個(gè)貨艙成型后，快速清理貨艙內(nèi)垃圾及調(diào)離相關(guān)影響測(cè)量的設(shè)備。

(2) 按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸要求，完成單個(gè)貨艙內(nèi)所有箱腳腹板安裝。由于調(diào)節(jié)板在箱腳腹板安裝位置處調(diào)節(jié)空間較大，故目前除大接縫處箱腳腹板在搭載階段安裝外，所有箱腳腹板均是在分段階段安裝完成。

(3) 利用全站儀，進(jìn)行箱腳底錐垂向位置確認(rèn)，檢測(cè)所有箱腳腹板水平度(調(diào)節(jié)板安裝位置處，此粗略位置即可，因局部水平度超差很小，見(jiàn)圖5)，通過(guò)分析確定每個(gè)箱位調(diào)節(jié)板板厚換算。

圖5 單個(gè)箱位箱腳腹板水平度測(cè)量圖

(4) 根據(jù)計(jì)算出的每個(gè)箱位的板厚，確定調(diào)節(jié)板厚度，交由加工部門(mén)加工。

(5) 利用全站儀測(cè)量貨艙每個(gè)箱位前后壁、相鄰導(dǎo)軌縱向和橫向間距，根據(jù)導(dǎo)軌面與對(duì)應(yīng)箱腳底錐中心線相對(duì)關(guān)系，確定出箱腳底錐中心線縱向和橫向位置。

(6) 通過(guò)數(shù)字驗(yàn)證法確定箱腳底錐縱向、橫向安裝位置，對(duì)于不滿足集裝箱船吊箱要求的底錐進(jìn)行修正定位，如圖6、圖7所示。

(7) 燒焊底錐，打磨結(jié)束。

(8) 試箱提交船東。

3.3.3 箱腳底錐安裝位置數(shù)字確定

在新型集裝箱船底錐安裝方法中，采用數(shù)字驗(yàn)算方式確定底錐安裝位置是重要的一環(huán)，主要通過(guò)利用全站儀采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)比對(duì)法，對(duì)比集裝箱船底錐安裝技術(shù)要求(見(jiàn)圖8)，設(shè)置允許極限誤差，綜合分析而得。需要采集的數(shù)據(jù)主要有單個(gè)箱位底錐中線縱橫向位置、對(duì)角線間距值、單個(gè)箱位導(dǎo)軌縱橫向間距值、導(dǎo)軌面至底錐中心線縱橫向間距值等，具體如圖9所示。

圖6 40FEET箱位底錐中心位置確定圖 圖7 填箱位置處底錐中線位置確定圖

圖8 典型集裝箱船底錐安裝理論圖

圖9 單個(gè)箱位三維測(cè)量技術(shù)示意圖

需要特別說(shuō)明的是，在數(shù)字驗(yàn)證箱腳底錐安裝位置時(shí)，主要考慮的是確認(rèn)箱腳底錐安裝位置后需要數(shù)字模擬出實(shí)際集裝箱吊裝到位后，集裝箱四個(gè)箱腳位置處前后方向與導(dǎo)軌縱向間距是否符合要求、左右方向與導(dǎo)軌橫向間距是否符合要求。故在數(shù)字驗(yàn)證之前需要設(shè)置一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)值，即前后導(dǎo)軌縱向間距偏差值允許極限ΔX，左右方向?qū)к墮M向間距偏差允許極限值ΔY，對(duì)于超出這兩個(gè)極限值的位置需要綜合分析，如果能夠滿足后續(xù)吊箱要求，可以繼續(xù)驗(yàn)證，如果不能滿足試箱要求，需要采取措施，使之滿足要求后再進(jìn)行箱腳底錐位置確定。

4 新型集裝箱船底錐安裝方法實(shí)施效果

我們以在制的4 700TEU集裝箱船作為新方法的研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備及嚴(yán)格的管理實(shí)施，在首制上采用新的底錐安裝方法取得了良好的應(yīng)用效果。經(jīng)總結(jié)分析，全船經(jīng)新方法后底錐一次安裝準(zhǔn)確率達(dá)96%。在后續(xù)船施工中，新方法繼續(xù)推廣使用，目前階段底錐一次安裝準(zhǔn)確率基本能達(dá)到99%。從在實(shí)際集裝箱船建造過(guò)程中使用新型底錐安裝方法的實(shí)際效果上，可以看出以新的作業(yè)方案為指導(dǎo)貨艙底錐安裝及貨艙吊箱提交，在提升生產(chǎn)效率的同時(shí)，也提高了生產(chǎn)質(zhì)量。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法在公司建集裝箱船的實(shí)施情況進(jìn)行分析，可以看出由于采取了工藝改革，改革后的新型集裝箱船底錐安裝效率較傳統(tǒng)有較大提升。以4 700TEU集裝箱船單船為例，全船節(jié)約1 144工時(shí)，較傳統(tǒng)的安裝調(diào)試工藝，節(jié)約工作量達(dá)50%，另外由于減少了一次吊箱時(shí)間，可將底錐安裝作業(yè)完成工期提前10天左右，有助于縮短整個(gè)集裝箱船的建造周期。

4.2 社會(huì)效益

通過(guò)新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法的研究與實(shí)施，突破了大型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝工藝依賴于重復(fù)作業(yè)不利于縮短船舶建造周期的瓶頸。針對(duì)傳統(tǒng)方法在底錐安裝及吊箱作業(yè)中工作量較大、重復(fù)作業(yè)較多、作業(yè)效率較低的現(xiàn)狀，研究以現(xiàn)代精度技術(shù)為支撐的高效底錐安裝工藝，并逐步推廣至集裝箱船建造中，形成良好的效果，有利于促進(jìn)集裝箱船建造水平的快速提升，縮短與世界先進(jìn)造船企業(yè)的差距。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法的實(shí)施，成功完成了集裝箱傳統(tǒng)二維手工底錐安裝及二次試箱模擬向現(xiàn)代三維底錐定位及一次試箱模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了集裝箱船一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的變革，提升了集裝箱船建造水平。集裝箱堆放系統(tǒng)安裝質(zhì)量系集裝箱船高附加值的關(guān)鍵之一，只有提高安裝速度、提升安裝質(zhì)量，才能最終保證集裝箱船的建造周期及建造質(zhì)量?；诖?，只有不斷總結(jié)，在總結(jié)中提煉，不斷完善底錐安裝方案，做好過(guò)程管理，才能夠大幅提升集裝箱船底錐安裝質(zhì)量及速度，才能夠提升集裝箱船建造能力，為造船企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升奠定厚實(shí)基礎(chǔ)。

[1] 應(yīng)長(zhǎng)春.船舶工藝技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

[2] 張明華.精益造船模式研究[M].北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社，2005.

The Method and Application of Fitting Cone Installation in Cargo Hold of New Container Ship

LIU Bao-hua, JIANG Xu-feng

(Shanghai Jiangnan Changxing Heavy Industry Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

The method of fitting cone installation in cargo hold of new container ship is elaborated, the comparison between new method and traditional method is refereed. The application of the method in construction process of container ship is introduced. The research opens a new vision for the key process optimization of container ship.

Container vessel Fitting cone Technology revolution Efficiency improvement

劉保華(1984-)，男，工程師。

U671

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