李 毅,陳繼康

(1.揚州中遠(yuǎn)海運重工有限公司,江蘇 揚州 225200;2.山東港口裝備集團(tuán)有限公司,山東 青島 226000)

0 引言

集裝箱船作為船舶與海洋工程建造領(lǐng)域中的三大主力船型之一,主要通過復(fù)雜的綁扎系固系統(tǒng)和安裝艙內(nèi)導(dǎo)軌架來限制運載集裝箱在實船運行階段受船舶橫搖和縱傾產(chǎn)生的位移,進(jìn)而實現(xiàn)貨物單元化和標(biāo)準(zhǔn)化運輸?shù)哪康?這也是區(qū)別于散貨船及油船的最大特點。導(dǎo)軌架作為其重要組成部分,主要對艙內(nèi)集裝箱吊裝起導(dǎo)向作用,對艙內(nèi)堆放的集裝箱在位移起限制作用。每艘集裝箱船均會涉及大量的導(dǎo)軌架制造和安裝工作。考慮到集裝箱尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化,導(dǎo)軌架安裝精度的要求特別高,船舶建造方需統(tǒng)籌對船體橫艙壁、導(dǎo)軌架直線度、扭曲度、水平度和導(dǎo)軌架間距等進(jìn)行精度控制。

傳統(tǒng)的集裝箱船導(dǎo)軌架安裝方法是在橫艙壁正胎狀態(tài)下,對橫艙壁正面進(jìn)行劃線定位導(dǎo)軌架,其次通過拉線對導(dǎo)軌架進(jìn)行調(diào)平處理,最后再進(jìn)行裝配和焊接工作。當(dāng)正面導(dǎo)軌架安裝完畢后,需要利用龍門吊將橫艙壁進(jìn)行180°翻身。當(dāng)安裝有一面導(dǎo)軌架的橫艙壁翻身后,再重復(fù)上述方法,對橫艙壁另外一面進(jìn)行導(dǎo)軌架安裝?？紤]到橫艙壁一般結(jié)構(gòu)較弱,翻身過程中很容易產(chǎn)生永久性的塑性變形,不利于精度控制。另外,橫艙壁翻身后還需重新對其進(jìn)行調(diào)平,這便意味著整個導(dǎo)軌架安裝過程需對橫艙壁進(jìn)行2次調(diào)平處理,無法保證基準(zhǔn)的完全統(tǒng)一,精度控制較難。這種傳統(tǒng)的導(dǎo)軌架安裝方法顯然不能滿足現(xiàn)代造船快速化、高精度化、科學(xué)化的需求。

針對以上問題,為提高安裝精度和速度,本文提出一種更加科學(xué)的集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法,可一次性實現(xiàn)橫艙壁導(dǎo)軌架的雙面安裝,降低吊裝過程中產(chǎn)生的永久塑性變形,進(jìn)而有效提高導(dǎo)軌架的預(yù)裝精度[1]。

1 雙面安裝導(dǎo)軌架的設(shè)計方法

集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法,其特征如下[2]:

(1)將導(dǎo)軌架預(yù)先放置到導(dǎo)軌架雙面安裝特定胎架的凹槽里,并用卡板固定預(yù)埋的導(dǎo)軌架。

(2)吊裝橫艙壁分段將其放置于導(dǎo)軌架雙面安裝特定胎架上,根據(jù)橫艙壁上預(yù)劃的安裝參考線進(jìn)行調(diào)豎直。

(3)調(diào)豎直后,在橫艙壁正反兩面安裝角鋼標(biāo)桿,并用激光經(jīng)緯儀在標(biāo)桿上找出參照線,利用參照線在每一根標(biāo)桿上敲上定位點,進(jìn)而通過量取定位點到導(dǎo)軌架角鋼內(nèi)表面的距離來進(jìn)行導(dǎo)軌架連接板的修割調(diào)平和焊接。

通過此種方法實現(xiàn)將集裝箱船導(dǎo)軌架調(diào)至絕對水平的目的,進(jìn)而保證實船運營階段集裝箱吊裝進(jìn)入貨艙的平順性。

2 雙面安裝導(dǎo)軌架現(xiàn)場具體施工要領(lǐng)

用鋼材拼搭并焊接出用于放置橫艙壁和導(dǎo)軌架的胎架。胎架包括用于支撐橫艙壁的凸起支撐部、用于安裝導(dǎo)軌架的凹槽(凹槽位于相鄰兩凸起支撐部之間)。使用水平儀對胎架整體調(diào)水平,確保各凸起支撐部均位于同一水平面上,同時確保各凹槽的底面位于同一水平面上。胎架剖面見圖1。

1—胎架;2—胎架凹槽;3—卡板;4—導(dǎo)軌架。圖1 胎架剖面圖(單位:mm)

2.1 預(yù)埋導(dǎo)軌架

(1)導(dǎo)軌架包括導(dǎo)軌架本體及連接在導(dǎo)軌架本體上的導(dǎo)軌架連接板。

(2)導(dǎo)軌架連接板預(yù)留打磨修割余量來調(diào)節(jié)導(dǎo)軌架高度,確保導(dǎo)軌架上頂面位于同一水平面上。

(3)將各導(dǎo)軌架放置在相應(yīng)的凹槽內(nèi),使用卡板將導(dǎo)軌架固定在凹槽內(nèi)。

(4)各導(dǎo)軌架連接板頂面形成的水平面低于各凸起支撐部形成的水平面。

2.2 橫艙壁分段建造

在凸起支撐部上完成橫艙壁分段建造。建造完成后,在分段的橫艙壁上劃出水平參考線、豎直參考線和導(dǎo)軌架中心線,對分段橫艙壁進(jìn)行整體調(diào)水平。橫艙壁上安裝導(dǎo)軌架所需的各類線見圖2。

圖2 橫艙劃線示意圖(單位:mm)

2.3 安裝角鋼標(biāo)桿

(1)在橫艙壁的正反兩面均豎直安裝若干角鋼標(biāo)桿。

(2)使用激光經(jīng)緯儀在正面橫艙壁角鋼標(biāo)桿上確定一個主基準(zhǔn)面,然后根據(jù)主基準(zhǔn)面在各個角鋼標(biāo)桿上敲上定位點。

(3)使用激光經(jīng)緯儀在反面橫艙壁角鋼標(biāo)桿上確定一個副基準(zhǔn)面,然后根據(jù)副基準(zhǔn)面在各個角鋼標(biāo)桿上敲上定位點。所述主基準(zhǔn)面到橫艙壁正面的距離與副基準(zhǔn)面到橫艙壁反面的距離相等。

橫艙壁正反面標(biāo)桿安裝示意圖見圖3。

4—導(dǎo)軌架;5—橫艙壁;6—角鋼標(biāo)桿。圖3 橫艙壁正反面標(biāo)桿安裝圖(單位:mm)

2.4 安裝導(dǎo)軌架

(1)根據(jù)副基準(zhǔn)面確定預(yù)埋導(dǎo)軌架與橫艙壁反面之間的距離,對導(dǎo)軌架連接板修割、調(diào)平,然后將導(dǎo)軌架焊接在橫艙壁反面上。

(2)根據(jù)主基準(zhǔn)面確定非預(yù)埋的導(dǎo)軌架與橫艙壁正面之間的距離,對導(dǎo)軌架連接板修割、調(diào)平,然后將導(dǎo)軌架焊接在橫艙壁正面上。

(3)預(yù)埋的導(dǎo)軌架需要比胎架最高水平面低10～20 mm,通過卡板與胎架凹槽牢固焊接的方式來臨時固定導(dǎo)軌架。

(4)在導(dǎo)軌架正式焊接之前,需將導(dǎo)軌架對準(zhǔn)已劃好的導(dǎo)軌架中心線,逐一將導(dǎo)軌架進(jìn)行定位。

(5)對每根導(dǎo)軌架的直線度進(jìn)行確認(rèn),若有不滿足直線度要求的導(dǎo)軌架,需借助工裝具將導(dǎo)軌架調(diào)直,最后用保距尺再次從上到下,檢查2根導(dǎo)軌架之間的間距是否完全符合要求。

以上工作結(jié)束后,導(dǎo)軌架的安裝定位就基本完成,可以進(jìn)入最后水平度確認(rèn)和焊接工作。

2.5 導(dǎo)軌架完成焊接工作

定位點全部標(biāo)出后,用拉鋼絲的方式確定水平線。然后根據(jù)從鋼絲到導(dǎo)軌架角鋼內(nèi)表面的理論尺寸200 mm來對導(dǎo)軌架角鋼背面的連接板進(jìn)行余量修割,修割完畢后進(jìn)行焊接。

3 2種安裝方式的成效對比

以某兩型10 000 TEU級集裝箱船為實例:一型船采用橫艙壁單面裝焊導(dǎo)軌架,翻身180°重新調(diào)整橫艙壁水平后,再裝焊另外一面導(dǎo)軌架的方法;另一型船采用本研究提出的集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法。

在其他影響因素相同的情況下,采用第一種方法安裝時,需要用龍門吊對整個艙壁進(jìn)行翻身。此方法占用了寶貴的龍門吊資源,且整個翻身過程對變形控制要求比較高,但采用該方式有一個比較明顯的優(yōu)點,那就是導(dǎo)軌架安裝時可以避免仰焊作業(yè)。根據(jù)以往箱船的建造情況,因安裝導(dǎo)軌架需要對艙壁進(jìn)行翻身,采用該方式單船平均有3個貨艙導(dǎo)軌架存在大范圍變形,需要在塢內(nèi)對搭設(shè)腳手進(jìn)行重新拆除、調(diào)整和安裝,浪費了大量的工時和物料。

采用本文提出的雙面同時安裝導(dǎo)軌架方法,根據(jù)萬箱船項目的實際應(yīng)用情況可知:單船17個貨艙,共計102個貨艙,出現(xiàn)導(dǎo)軌架大范圍變形的情況極小,微調(diào)的點位也較少;采用該方式的缺點是在安裝反面導(dǎo)軌架時,需增加一部分仰焊作業(yè)的工作量。為了降低該不利因素的影響,可以通過設(shè)計合理的胎架,使施工人員仰焊作業(yè)時的操作高度盡量合理,可以降低焊接難度。

綜上對比,不論采用何種安裝方式來完成導(dǎo)軌架的分段預(yù)裝,任何一種安裝方案都有對應(yīng)的成本,這是企業(yè)在生產(chǎn)過程中必須考慮的。為直觀對比選用不同方案的成效,通過列表方式給出3個對建造影響最大的因素,見表1。

表1 不同建造方式對比

4 結(jié)語

本研究提出一種集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下雙面安裝導(dǎo)軌架的方法。通過實船的驗證發(fā)現(xiàn),無需將橫艙壁吊裝翻身180°,即可一次性完成導(dǎo)軌架雙面安裝,有效降低了吊裝過程中產(chǎn)生的永久塑性變形。該安裝方法具有精度高、快速性好和經(jīng)濟性強等顯著特點,是當(dāng)前超大型集裝箱船導(dǎo)軌架分段預(yù)裝精度控制的一項關(guān)鍵技術(shù),可進(jìn)一步在船舶建造中推廣應(yīng)用。