瞿歡俊 呂游

摘要：本論文通過(guò)對(duì)超大型液化石油氣船（VLGC）液貨艙建造流程的進(jìn)行研究，引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)建造技術(shù)，突破目前建造周期長(zhǎng)、成本高、風(fēng)險(xiǎn)大的瓶頸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成企業(yè)自有核心建造技術(shù)，形成有自身特點(diǎn)的國(guó)際及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，為能在國(guó)際造船市場(chǎng)獲得更多的訂單打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：液貨艙；流程優(yōu)化；總段駁運(yùn)；整罐吊裝

1項(xiàng)目概述

1.1項(xiàng)目來(lái)源

VLGC船（超大型液化石油氣船）主要用于運(yùn)輸丙烷、丁烷、無(wú)水氨等貨物，采用IMO獨(dú)立A型貨艙結(jié)構(gòu)，4個(gè)貨艙均為菱形，材料為碳錳合金鋼。每貨艙配有2臺(tái)電動(dòng)深井泵，采用增壓泵和貨艙加熱系統(tǒng)將液化氣在臨界溫度以下輸送到岸上。

在建造83Km3 VLGC的過(guò)程中，液貨艙作為VLGC船的核心系統(tǒng)，與日韓建造相比建造技術(shù)差距較大，主要存在建造周期長(zhǎng)，成本高，安全性不高的問(wèn)題，因此需要在液貨艙建造流程優(yōu)化、關(guān)鍵技術(shù)等方面展開(kāi)研究，加速對(duì)這些關(guān)鍵建造技術(shù)的引進(jìn)消化吸收，分析改進(jìn)在VLGC生產(chǎn)建造過(guò)程中暴露出來(lái)的問(wèn)題與不足，以不斷開(kāi)拓創(chuàng)新為公司發(fā)展保駕護(hù)航。公司通過(guò)對(duì)比中韓在液化氣船建造方面的差距以及公司在船舶建造過(guò)程中的關(guān)鍵瓶頸短板，確定以液貨艙建造方案優(yōu)化為突破口，達(dá)到縮短船舶建造周期以及避免長(zhǎng)時(shí)間占用場(chǎng)地資源的剛性需求實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)。

隨著世界能源市場(chǎng)的不斷發(fā)展，未來(lái)各國(guó)對(duì)液化石油氣的需求預(yù)期將不斷增長(zhǎng)，必將刺激VLGC船需求的日益旺盛，大型化的趨勢(shì)也日漸明朗，全冷式、多介質(zhì)的VLGC船型將成為世界船舶市場(chǎng)的新寵兒。對(duì)此類高技術(shù)含量、高建造難度、高經(jīng)濟(jì)附加值的船型，各主流造船企業(yè)紛紛投入不菲的研發(fā)資金，全力搶占市場(chǎng)份額。

1.2研究目的

液化石油氣（VLGC）因?yàn)榫哂腥紵蹈撸瑢?duì)大氣污染小等特點(diǎn)而備受關(guān)注，被譽(yù)為潔凈的綠色新能源，同時(shí)它還是優(yōu)質(zhì)的化工原料，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著當(dāng)今全球能源消耗量日益增加，VLGC船的需求量預(yù)期也會(huì)不斷上升，在長(zhǎng)興重工建造VLGC之前，國(guó)際上能夠自主建造VLGC船的只有四家船廠——三菱重工、川崎重工、現(xiàn)代重工及大宇造船，其他諸多船廠從未涉及該領(lǐng)域。近年，國(guó)際貿(mào)易遇冷，傳統(tǒng)主力船型如集裝箱船、散貨船等訂單量急劇下降，在眾多船廠急需為訂單量尋找新增長(zhǎng)點(diǎn)之時(shí)，VLGC船訂單的潛在需求預(yù)期不斷提高的時(shí)候，長(zhǎng)興重工亦及時(shí)抓住機(jī)遇加速創(chuàng)新，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，拓寬市場(chǎng)領(lǐng)域。

85Km3 VLGC液化氣船是我公司承接建造由西南航運(yùn)運(yùn)營(yíng)的首批VLGC超大型液化氣船，采用全冷式A型獨(dú)立液化氣艙入級(jí)英國(guó)勞氏（LR）。本課題通過(guò)對(duì)超大型液化石油氣船（VLGC）液貨艙建造流程的進(jìn)行研究，引進(jìn)吸收國(guó)外先進(jìn)建造技術(shù)，突破目前建造周期長(zhǎng)、成本高、風(fēng)險(xiǎn)大的瓶頸，進(jìn)而轉(zhuǎn)化形成企業(yè)自有核心建造技術(shù)，并將在85K m3VLGC 實(shí)船上實(shí)施和驗(yàn)證。

1.3 主要研究?jī)?nèi)容

（1）液貨艙建造流程優(yōu)化研究

（2）液貨艙駁運(yùn)擱置

（3）總段吊裝技術(shù)

（4）液貨艙整吊技術(shù)

1.4主要技術(shù)指標(biāo)

液貨艙鞍座安裝效率提升20%；

單個(gè)液貨艙平臺(tái)施工周期縮短10%以上；

液貨艙無(wú)余量建造92%；

鞍座安裝精度一次性到位率96%；

全船分段無(wú)余量制造率≥95% ；

2開(kāi)展的研究工作和突破的關(guān)鍵技術(shù)

2.1液貨艙建造流程優(yōu)化研究

液貨艙作為VLGC船的核心系統(tǒng)，在83Km3 VLGC液貨艙的建造過(guò)程中，液貨艙采用傳統(tǒng)的外場(chǎng)總組后，搭設(shè)絕緣棚進(jìn)行整罐絕緣施工方案，此方案不僅額外延長(zhǎng)了液貨艙的生產(chǎn)周期，同時(shí)也使得液貨艙自總組開(kāi)始即長(zhǎng)期占用總組平臺(tái)場(chǎng)地，總組效率不高也導(dǎo)致平臺(tái)利用率的大幅降低。此外，傳統(tǒng)總組方案需要搭建大型絕緣棚，本身施工周期長(zhǎng)，人工成本高昂，同時(shí)內(nèi)部作業(yè)環(huán)境不佳，也存在較多安全隱患。

基于傳統(tǒng)總組方案存在的種種不足之處，我公司在85K m3VLGC液貨艙的施工流程上對(duì)其進(jìn)行全方位優(yōu)化提升，以此縮短液貨艙建造周期，提高建造效率，降低建造風(fēng)險(xiǎn)。新方案將吸收日韓企業(yè)的液貨艙施工經(jīng)驗(yàn)，以絕緣總段為中間產(chǎn)品，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)建造方案，采用四分之一總段進(jìn)棚絕緣后平臺(tái)區(qū)域整罐總組的新工藝，實(shí)施對(duì)絕緣場(chǎng)地優(yōu)化、液貨艙駁運(yùn)擱置、鞍座分道配送、分段總段吊裝技術(shù)、液貨艙整吊定位以及絕緣施工場(chǎng)地設(shè)備設(shè)施的統(tǒng)籌化創(chuàng)新化研發(fā)。新方案的成功實(shí)施，有力加速液貨艙在平臺(tái)區(qū)域的流轉(zhuǎn)充分釋放總組平臺(tái)場(chǎng)地資源，并改善絕緣施工環(huán)境，這將是國(guó)內(nèi)在該類實(shí)船建造上的首次應(yīng)用。

為了確保設(shè)計(jì)能夠滿足該項(xiàng)目的實(shí)施要求，公司在項(xiàng)目前期建造策劃階段就充分考慮了分體式絕緣這一項(xiàng)目實(shí)施重點(diǎn)內(nèi)容的實(shí)施需求。分體式絕緣實(shí)施的基礎(chǔ)是以總段為中間產(chǎn)品進(jìn)行流轉(zhuǎn)，通過(guò)總段總組成型、密性及舾裝件安裝完整、駁運(yùn)至絕緣施工場(chǎng)地進(jìn)行絕緣施工、液貨艙整罐合攏絕緣修補(bǔ)等流程。要想引進(jìn)吸收韓國(guó)企業(yè)的先進(jìn)工藝技術(shù)，首先需要對(duì)公司液貨艙的設(shè)計(jì)按照韓國(guó)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行一次優(yōu)化改進(jìn)，使得詳細(xì)及生產(chǎn)設(shè)計(jì)更貼合韓國(guó)的建造流程。經(jīng)與韓國(guó)專家溝通學(xué)習(xí)，韓國(guó)企業(yè)在液貨艙建造的設(shè)計(jì)理念上與公司的差異主要體現(xiàn)在分段總段劃分以及舾裝件的安裝階段。針對(duì)這一設(shè)計(jì)差距，我們做了如下的改進(jìn)優(yōu)化：

2.1.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1.1.1 分段總段劃分優(yōu)化

液貨艙的分段總段劃分即需要考慮公司生產(chǎn)場(chǎng)地設(shè)備的起重駁運(yùn)能力等，也需要考慮場(chǎng)地尺寸，同時(shí)需要滿足項(xiàng)目實(shí)施的已總段為中間產(chǎn)品的基本要求。經(jīng)過(guò)對(duì)比83K VLGC船分段總段劃分方案與韓國(guó)劃分方案的差異，在85K VLGC產(chǎn)品上做了如下幾點(diǎn)優(yōu)化：將底部分段散吊調(diào)整為總組成底部總段，即每個(gè)液貨艙上下前后總組為四個(gè)總段（兩個(gè)頂部總段、兩個(gè)底部總段）；并將鞍座單獨(dú)劃分為一個(gè)分段便于鞍座制作計(jì)劃的編排；液貨艙氣室作為一個(gè)單獨(dú)的分段。

a.每個(gè)液貨艙分為四個(gè)總段，劃分過(guò)程需要將總段焊縫避讓鞍座，同時(shí)為了利于實(shí)施液貨艙自動(dòng)化焊接以及裝配焊接施工，將上下對(duì)接合攏焊縫放在液貨艙平臺(tái)上部，滿足總段絕緣施工流程中對(duì)于總段尺寸、重量、駁運(yùn)等的要求。

b.原鞍座的劃分方案為將其劃分在分段內(nèi)，作為分段組立過(guò)程中的一個(gè)小組立在特定的施工場(chǎng)地進(jìn)行制作，鞍座完成后直送總組安裝，在開(kāi)工計(jì)劃安排上是依據(jù)分段的開(kāi)工節(jié)點(diǎn)施工，導(dǎo)致鞍座定置施工場(chǎng)地施工負(fù)荷不連續(xù)，并且與總組過(guò)程中的需求計(jì)劃節(jié)拍不符，容易因放置時(shí)間過(guò)程而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。因此在85K VLGC船上將每個(gè)液貨艙的鞍座單獨(dú)作為一個(gè)分段，根據(jù)總段的需求連續(xù)制作，借此滿足總段絕緣對(duì)于結(jié)構(gòu)完整性的要求。

c.原氣室的劃分類似于鞍座將其作為分段的一個(gè)組立，由于氣室區(qū)域集中了大量的液貨系統(tǒng)管路出口，因此預(yù)舾裝施工周期相對(duì)更長(zhǎng)，在計(jì)劃上與分段組立進(jìn)度節(jié)拍不匹配，拖延了分段成型周期，同時(shí)氣室施工周期長(zhǎng)也影響了液貨艙內(nèi)的管舾件的完整性。將氣室作為一個(gè)單獨(dú)的分段提前開(kāi)工流轉(zhuǎn)施工制造，配合總組周期，能夠提前達(dá)到結(jié)構(gòu)完整且有利于總段內(nèi)舾裝件的完整。

2.1.1.2 舾裝件安裝階段優(yōu)化

舾裝件尤其是焊接件的總段安裝完整性對(duì)于總段絕緣施工有非常大的影響，直接影響到液貨艙整罐絕緣成型的施工成本以及施工周期。流轉(zhuǎn)至液貨艙整罐合攏后安裝的液貨艙外殼上舾裝焊接件越多，整罐絕緣預(yù)留空間越多，導(dǎo)致絕緣修補(bǔ)的工作量就越大。通過(guò)對(duì)舾裝件安裝的分析，調(diào)整舾裝件的設(shè)計(jì)方案及安裝階段，形成以下幾點(diǎn)液貨艙舾裝件設(shè)計(jì)原則：

a.需焊接的舾裝件安裝階段盡量在總段絕緣前。如下圖所示

本船在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)將98%以上的焊接鐵舾件，在總段絕緣前安裝。

優(yōu)點(diǎn)：<1>避免后期焊接對(duì)絕緣的破壞。

<2>盡量布置在絕緣保留區(qū)域，防止分段絕緣完工后，因鐵舾件后期更改或漏裝，引起外板絕緣的破壞。

b.舾裝件焊接位置盡量遠(yuǎn)離液貨艙外板位置。

優(yōu)點(diǎn)：

<1>可以減少焊接對(duì)液貨艙外板的油漆破壞，有利于絕緣的敷設(shè)。

<2>防止分段絕緣完工后，因鐵舾件后期更改或漏裝，引起外板絕緣的破壞。

設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化目的就是為了盡量保證總段階段絕緣施工的完整性，減少絕緣后的明火工作量以降低施工安全隱患，其首要考慮的就是焊接施工對(duì)于絕緣的破壞。通過(guò)以上在設(shè)計(jì)階段的多管齊下，對(duì)85K VLGC液貨艙結(jié)構(gòu)及舾裝件設(shè)計(jì)優(yōu)化可以明顯降低絕緣后的液貨艙明火作業(yè)工作量，該產(chǎn)品已經(jīng)具備了在總段階段實(shí)施絕緣施工的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。要想實(shí)現(xiàn)韓國(guó)企業(yè)液貨艙分體式絕緣施工工藝技術(shù)的引進(jìn)吸收，實(shí)現(xiàn)VLGC船液貨艙建造的流程再造，縮小與韓國(guó)先進(jìn)船企在VLGC建造上的差距，除了在設(shè)計(jì)方案上進(jìn)行優(yōu)化外，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中還對(duì)總段實(shí)施絕緣對(duì)生產(chǎn)設(shè)施的需求從場(chǎng)地資源、絕緣施工工藝以及輔助配套工藝等方面進(jìn)行了深入探討，結(jié)合公司現(xiàn)有的場(chǎng)地資源及工藝設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備及設(shè)施改造，在滿足項(xiàng)目實(shí)施的基本需求的前提條件下盡量提升工藝技術(shù)水平，做到對(duì)韓國(guó)液貨艙分體式絕緣工藝技術(shù)引進(jìn)吸收提升最大化的同時(shí)更貼近國(guó)內(nèi)船舶及其配套企業(yè)的設(shè)備設(shè)施能力，更利于總段作為一個(gè)中間產(chǎn)品的建造及流轉(zhuǎn)，也有利于該技術(shù)的國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用。

2.2 液貨艙總段駁運(yùn)方式的運(yùn)用

2.2.1 頂部總段駁運(yùn)擱置方案

（1）駁運(yùn)方案

韓貨對(duì)于液貨艙的駁運(yùn)采用了加裝運(yùn)輸臨時(shí)平臺(tái)并用平板車(chē)駁運(yùn)的方式，公司經(jīng)過(guò)對(duì)場(chǎng)地設(shè)備以及總段重量尺寸比對(duì)后借鑒其經(jīng)驗(yàn)采用同一工藝方案。

液貨艙頂部總段的駁運(yùn)方案需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

a.平板車(chē)的布置位置：

液貨艙頂部總段的駁運(yùn)基面由于結(jié)構(gòu)少?zèng)]有相應(yīng)的擱置平面，不能滿足平板車(chē)駁運(yùn)的布置要求。因此，在設(shè)計(jì)駁運(yùn)方案時(shí)在總段運(yùn)輸基面采用63#大型工字鋼制作了一個(gè)運(yùn)輸平面，并用25#工字鋼將運(yùn)輸平面與頂部強(qiáng)結(jié)構(gòu)T型梁連接固定。

液貨頂部總段的理論重量通過(guò)TRIBON M3軟件調(diào)取，最大重量為234.6噸，最大重量滿足375T平板車(chē)的駁運(yùn)要求，因此采用單車(chē)駁運(yùn)方案（。

b.駁運(yùn)變形情況：

頂部液貨艙總段的變形控制重點(diǎn)在總段大合攏縫以及頂部的止浮和防橫搖裝置的定位間隙控制，由于總段底部駁運(yùn)基面為大開(kāi)口結(jié)構(gòu)，雖然在駁運(yùn)過(guò)程中人為增加了63#工字鋼加強(qiáng)的基面，但在滿足駁運(yùn)要求的情況下還需要滿足液貨艙的精度要求。

液貨艙頂部總段運(yùn)輸最大應(yīng)力為39.3Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全運(yùn)輸要求，最大變形為4.7mm，在結(jié)構(gòu)兩端處（分段縫的位置），不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全運(yùn)輸要求。

2.2.2 底部總段駁運(yùn)方案

（1）駁運(yùn)方案

韓國(guó)企業(yè)在液貨艙底部總段駁運(yùn)時(shí)采用加裝固定臨時(shí)擱置梁的方式，經(jīng)過(guò)對(duì)其方案的本土優(yōu)化后采用龍門(mén)架駁運(yùn)；同時(shí)韓國(guó)企業(yè)采用了模塊車(chē)運(yùn)輸，鑒于暫未配置相應(yīng)的運(yùn)輸模塊車(chē)，因此采用兩臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動(dòng)運(yùn)輸?shù)钠桨遘?chē)替代。

液貨艙底部總段的駁運(yùn)需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

a.駁運(yùn)位置

液貨艙頂部總段的上部為大開(kāi)口結(jié)構(gòu)，由于駁運(yùn)區(qū)域相對(duì)整個(gè)總段來(lái)說(shuō)區(qū)域偏小，在總段駁運(yùn)過(guò)程中容易產(chǎn)生上部結(jié)構(gòu)的張口變形，因此采用25#工字鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

底部液貨重量最大為527.5噸，已超出了單臺(tái)375噸平板車(chē)的駁運(yùn)額定載荷能力，因此采用了兩臺(tái)370噸平板車(chē)或四臺(tái)150噸模塊車(chē)并車(chē)聯(lián)動(dòng)駁運(yùn)方式，同時(shí)鞍座內(nèi)需要敷設(shè)環(huán)氧因此對(duì)平面度要求比較高，擱置支撐部位需要避開(kāi)鞍座。平板車(chē)駁運(yùn)方式采用在底部放置運(yùn)輸龍門(mén)架+墊木的方式，由于需要總段在平臺(tái)上擱置時(shí)采用吊車(chē)上下龍門(mén)架移至絕緣施工場(chǎng)地或在總組平臺(tái)擱置大合攏，因此可以通過(guò)擱置支撐點(diǎn)以及擱置點(diǎn)的共用來(lái)減少絕緣保留區(qū)域。

b. 駁運(yùn)變形情況

底部總段安裝有鞍座，其整體平面度要求非常高，保證在總段經(jīng)過(guò)駁運(yùn)后鞍座的整體平面度仍能夠滿足精度要求是本項(xiàng)目實(shí)施成功的基本保障，因此需要對(duì)底部總段駁運(yùn)進(jìn)行有限元計(jì)算，了解其變形趨勢(shì)以便開(kāi)展相應(yīng)的變形控制措施研究。

四個(gè)液貨艙底部總段運(yùn)輸最大應(yīng)力為40.3Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全運(yùn)輸要求，最大變形為4.1mm，不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全吊裝要求。

通過(guò)總段駁運(yùn)方案的運(yùn)用，解決了總段移位僅能靠大型龍門(mén)吊實(shí)現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題，釋放的吊車(chē)資源，增加了液罐總組場(chǎng)地的可選擇幾率，使多個(gè)總段可并行總組施工的措施得到了有效執(zhí)行，從而縮短了液罐建造的整體周期。

2.3 總段吊裝技術(shù)

在總段吊裝移位過(guò)程中，由于液貨艙總段尺寸大結(jié)構(gòu)不規(guī)則，局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差異比較大，容易造成吊裝變形，進(jìn)而影響總段合攏間隙或鞍座整體精度，并產(chǎn)生因大量修割調(diào)整造成的絕緣破壞。對(duì)于總段的吊裝方案需要充分考慮精度因素，要在充分考慮結(jié)構(gòu)變形的情況下減少吊點(diǎn)及加強(qiáng)對(duì)于絕緣的破壞。通過(guò)采用有限元計(jì)算方法計(jì)對(duì)吊裝工藝方案的應(yīng)力應(yīng)變情況進(jìn)行計(jì)算，了解吊裝過(guò)程中的變形趨勢(shì)，能夠有效的協(xié)助優(yōu)化液貨艙總段的吊裝方案。

液貨艙頂部總段吊裝最大應(yīng)力為36.6Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全吊裝要求，最大變形為9.1mm，在縱艙壁指端處（分段縫的位置），不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全吊裝要求。

液貨艙底部總段吊裝最大應(yīng)力為81.9Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全吊裝要求，最大變形為8.9mm，在縱艙壁指端處（分段縫的位置），不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全吊裝要求。

2.4液貨艙整吊技術(shù)

韓國(guó)企業(yè)部分由于受到場(chǎng)地及起重能力限制，最終采用的是絕緣總段直接吊裝入塢搭載的方式。這一方案需要在船艙內(nèi)開(kāi)展整罐合攏焊接以及絕緣修補(bǔ)工作，在空間狹小且密閉的空間內(nèi)進(jìn)行施工存在非常大的安全隱患，對(duì)于公司的安全管理水平要求非常高。因此，根據(jù)公司的場(chǎng)地設(shè)施能力，對(duì)韓國(guó)液貨艙的吊裝合攏流程進(jìn)行優(yōu)化，采用在平臺(tái)敞開(kāi)式區(qū)域進(jìn)行液貨艙整罐合攏焊接及絕緣修補(bǔ)工作，既能保證施工質(zhì)量又能改善施工環(huán)境。

液貨艙整體重量超過(guò)1400噸（詳見(jiàn)液貨艙整罐重量匯總表，表1），需要采超過(guò)了單臺(tái)起重最大工況額定載荷的1000噸（即鉤距達(dá)到30m以上吊裝工況是龍門(mén)吊的能力），需要采用兩臺(tái)龍門(mén)吊進(jìn)行抬吊。根據(jù)公司兩臺(tái)龍門(mén)吊的安全使用要求，將吊點(diǎn)距離控制在30m以上，使用兩臺(tái)龍門(mén)吊抬吊最大工況能力能夠滿足液貨艙的整吊起重能力要求。由于鉤距30m以上的要求，正好能夠布置在液貨艙頂部?jī)蓚?cè)止浮裝置區(qū)域，借助在止浮裝置上布置結(jié)構(gòu)化吊馬的方案既能滿足吊車(chē)1000噸工況的鉤距要求，又能夠通過(guò)結(jié)構(gòu)化吊馬設(shè)計(jì)減少吊馬的施工工作量。由于液貨艙尺寸重量大、結(jié)構(gòu)相對(duì)比較弱，其吊點(diǎn)的吊馬形式及加強(qiáng)方案設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，在止浮裝置上進(jìn)行結(jié)構(gòu)化吊馬設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度重點(diǎn)考慮其單個(gè)吊點(diǎn)的起重能力以及后續(xù)的吊馬處理方案。

對(duì)結(jié)構(gòu)化吊馬進(jìn)行有限元分析：

施加邊界條件：吊碼下端X=Y=Z=0；

加載載荷為集中力，中間吊碼F1=539000N（55t），兩翼吊碼F2=269500N（27.5t），裝時(shí)吊碼一般斜向受力，現(xiàn)選擇3°、9°、12°、18°分別進(jìn)行計(jì)算分析。

根據(jù)Hertz接觸理論分析，吊耳與卸扣吊軸之間的彈性接觸力分布由Hertz公式求得，但實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算可采用有限元簡(jiǎn)化分析方法。

采用適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理將實(shí)際接觸有限元分析簡(jiǎn)化為靜態(tài)有限元分析，利用MSC.Nastran計(jì)算分析，使問(wèn)題簡(jiǎn)化并具有一定的工程精度，簡(jiǎn)化主要對(duì)施加載荷大小、范圍等進(jìn)行處理。有限元模型中用橢圓或拋物線模擬接觸載荷垂向分量分布，載荷作用范圍可取左右對(duì)稱各30°～45°。

本文吊耳結(jié)構(gòu)采用細(xì)化有限元模型，載荷以節(jié)點(diǎn)力的形式施加在相應(yīng)的作用區(qū)域內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)載荷大小根據(jù)所有節(jié)點(diǎn)載荷與總垂向作用載荷相等確定，呈拋物線分布。

根據(jù)細(xì)化有限元模型的實(shí)際情況，各吊孔選擇受力方向上的相鄰9個(gè)Node施加拋物線分布的節(jié)點(diǎn)力。

止浮鞍座結(jié)構(gòu)化吊碼經(jīng)有限元計(jì)算分析，結(jié)構(gòu)合理，載荷分布均勻，變形可忽略不計(jì)，適用于液罐的整體吊裝。

結(jié)構(gòu)化吊馬變形極小，應(yīng)力最大為212MPa，最大應(yīng)力集中于吊孔處，結(jié)構(gòu)吊馬肘板和兩側(cè)復(fù)板定位焊接后整體進(jìn)行機(jī)加工開(kāi)孔，確保吊孔處光滑。

液貨艙在安裝過(guò)程中需要與貨艙內(nèi)支撐座等結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位澆注環(huán)氧，對(duì)于其吊裝過(guò)程中的變形量有比較高的要求。而液貨艙整罐吊裝過(guò)程中產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變形勢(shì)必將影響鞍座的平面度，進(jìn)而影響到環(huán)氧澆注工作，因此需要對(duì)其整吊方案實(shí)施過(guò)程進(jìn)行有限元分析計(jì)算并進(jìn)行方案優(yōu)化。

NO.1液貨艙整體吊裝最大應(yīng)力為79.2Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全吊裝要求，最大變形為3.8mm，不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全吊裝要求。

NO.2、NO.3、NO.4液貨艙整體吊裝最大應(yīng)力為109Mpa≦252Mpa，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿足安全吊裝要求，最大變形為3.6mm，不影響鞍座裝配精度，結(jié)構(gòu)的剛度滿足安全吊裝要求。

3研究成果和關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 研究成果

通過(guò)研究，取得了以下成果：

1）編制了一套適用于液貨艙建造流程優(yōu)化的方案；

a.液貨艙總段駁運(yùn)方案

b.液貨艙總段擱置方案

c.液貨艙總段吊裝方案

d.液貨艙整吊方案

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

1）液貨艙總段的駁運(yùn)技術(shù)

分體式絕緣項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中勢(shì)必需要進(jìn)行總段的流轉(zhuǎn)駁運(yùn)，在這一過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的變形是無(wú)法避免的，同時(shí)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的建造工藝技術(shù)還從未有鞍座在總段安裝完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的先例。項(xiàng)目應(yīng)用理論計(jì)算和有限元分析相結(jié)合的方法優(yōu)化設(shè)計(jì)方案保證項(xiàng)目實(shí)施的基本要求，解決了安裝在總段安裝后產(chǎn)生的駁運(yùn)變形控制問(wèn)題。

2）液貨艙總段及整罐的吊裝技術(shù)

項(xiàng)目引這對(duì)施工過(guò)程中的變形控制提出了更高的要求進(jìn)吸收韓國(guó)先進(jìn)的液貨艙建造流程，在國(guó)內(nèi)VLGC液化氣船上首次采用了液貨艙上下前后分為四個(gè)總段并在總段階段安裝鞍座的全新工藝。項(xiàng)目通過(guò)借助有限元分析模擬液貨艙總段及整罐在吊裝過(guò)程中的變形趨勢(shì)，優(yōu)化了吊點(diǎn)布置及加強(qiáng)方案，采用了結(jié)構(gòu)化的整罐吊馬設(shè)計(jì)方案。通過(guò)這些手段措施，吊裝變形量控制在了可接受的范圍內(nèi)。

4成果水平評(píng)價(jià)

VLGC液化氣船做為國(guó)內(nèi)近幾年剛進(jìn)入的高附加值高技術(shù)含量的船舶市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)的建造工藝技術(shù)水平還處于非常初級(jí)的階段，與韓國(guó)先進(jìn)企業(yè)比較存在著非常巨大的差距。隨著中國(guó)在近幾年逐步進(jìn)入這一市場(chǎng)領(lǐng)域，韓國(guó)企業(yè)對(duì)國(guó)內(nèi)的實(shí)施了技術(shù)封鎖，在核心工藝建造技術(shù)上對(duì)中國(guó)企業(yè)嚴(yán)防死守。本項(xiàng)目通過(guò)韓國(guó)技術(shù)人員引進(jìn)吸收了液貨艙的建造工藝技術(shù)，在建造流程、工藝方案等方面與韓國(guó)企業(yè)基本一致，達(dá)到了項(xiàng)目實(shí)施目的。為國(guó)內(nèi)企業(yè)在VLGC液化氣船市場(chǎng)追趕韓國(guó)企業(yè)展開(kāi)訂單競(jìng)爭(zhēng)提供了必不可少的技術(shù)支持，并可以通過(guò)優(yōu)化工藝逐步實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的提升，為搶占國(guó)際市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

對(duì)于駁運(yùn)擱置吊裝工藝的研究是為了配合項(xiàng)目總段絕緣的成功實(shí)施打下基礎(chǔ)，這一系列措施的組合能夠使得公司具備液貨艙平行施工的能力。原建造方案在液貨艙建造過(guò)程中存在總組場(chǎng)地占用并產(chǎn)生大量閑置時(shí)間的同時(shí)總段的建造周轉(zhuǎn)時(shí)間慢等問(wèn)題，借助總段的同時(shí)開(kāi)工建造并通過(guò)駁運(yùn)吊裝的方式進(jìn)行節(jié)拍流轉(zhuǎn)建造，能夠充分利用公司周邊資源，釋放并充分利用公司內(nèi)的平臺(tái)場(chǎng)地資源，提升總段建造效率。通過(guò)提高場(chǎng)地資源利用率以及提高總段建造效率，能夠?qū)崿F(xiàn)降本增效提升產(chǎn)品建造的經(jīng)濟(jì)效益。

借助對(duì)韓國(guó)液貨艙建造流程的引進(jìn)吸收，結(jié)合公司場(chǎng)地設(shè)施能力對(duì)現(xiàn)有建造流程進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)對(duì)分段總段劃分以及舾裝件安裝階段的優(yōu)化，從設(shè)計(jì)源頭上針對(duì)項(xiàng)目做相應(yīng)優(yōu)化，形成項(xiàng)目實(shí)施設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)原則；通過(guò)對(duì)液貨艙總段駁運(yùn)吊裝擱置以及整罐吊裝的研究，在產(chǎn)品施工工藝上針對(duì)該項(xiàng)目做了針對(duì)性的研究，形成了項(xiàng)目實(shí)施相關(guān)配套工藝技術(shù)的基本內(nèi)容和方案。通過(guò)這一系列的研究成果，能夠使得國(guó)內(nèi)液貨艙建造的工藝技術(shù)水平接近韓國(guó)先進(jìn)企業(yè)的水平，提高國(guó)內(nèi)船舶企業(yè)在液化氣船這一細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，可以極大的拓寬國(guó)內(nèi)船舶企業(yè)的承建產(chǎn)品種類，避免在低端產(chǎn)品上扎堆進(jìn)行低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)而壓縮國(guó)內(nèi)企業(yè)的生存空間。同時(shí)通過(guò)推廣在這一高新技術(shù)產(chǎn)品上的建造技術(shù)突破，改變國(guó)際上對(duì)于中國(guó)船舶建造企業(yè)建造水平普遍落后低下的觀念，提升中國(guó)制造這一共有品牌的國(guó)際形象。

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