【摘 要】超大型總段造船法是由韓國率先采用的新型造船方法，被稱為革命性造船技術。本文主要介紹了超大型總段造船法的優(yōu)勢、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢、關鍵技術，并對超大型總段的吊裝運輸、精度管理等技術做了簡要分析。

【關鍵詞】超大型總段 關鍵技術 吊裝運輸 精度管理

一、引言

本世紀初，韓國首先開發(fā)出了超大型總段造船法，即利用現(xiàn)有車間和場地，在平地上組裝超大型總段，并在水上或者浮船塢內完成船體合攏。超大型總段造船法與平地造船法、浮塢造船法、駁船造船法等工藝方法結合使用，大幅度提高了造船總量、縮短了建造周期，使造船技術躍上了一個新的臺階。

二、超大型總段的建造模式及優(yōu)勢

現(xiàn)代造船中，由于船廠的吊車資源有限，在每個分段吊裝合攏的過程中，會一直占用大量吊車資源，這將成為制約效率的重要因素。而韓國造船企業(yè)普遍采用了超大型總段造船工藝及技術，各總段和超大型總段均實行并行建造模式，首先將分段組裝成3000噸級以上的總段，再將這些總段并行組裝成10000噸級以上的超大型總段，利用特殊的工藝裝備對這些超大型總段進行拖移，最后由巨型浮吊（起重船）吊入船塢，在船塢內實現(xiàn)大合攏連接成整船。

相對于常規(guī)大分段造船法，超大型總段造船法具有以下優(yōu)勢[1][2]：

（一）總段采用并行建造模式，代替了以往的串行作業(yè)，建造速度更快，減少了分段堆放等待的時間，大大縮短船臺或船塢周期，提高了生產效率。

（二）超大型總段的預舾裝和涂裝的程度較高，大部分的裝焊、舾裝、機電設備的安裝以及密性試驗等作業(yè)都可以在車間制造總段時完成。

（三）超大型總段的剛性大，合攏比較容易控制，并且焊接變形小。

（四）超大型總段建造充分利用船廠的吊車資源和裝焊場地，減少了對吊車資源的占用，緩解了由于吊車資源緊張而引起的生產等待，造船效率大幅度地提高了。

（五）超大型總段不但能夠在船廠內部建造，也可以交給船廠外部的專業(yè)分段廠建造，甚至由國外的分段廠建造。在完成分段建造之后，經(jīng)過海上拖航，將分段拖曳到船塢邊，直接將分段吊入船塢內。

三、關鍵技術

超大型總段建造模式，通過分段、總段、超大型總段的并行制造，實現(xiàn)了船舶與海洋工程的高效制造。為推行超大型總段造船法，必須首先解決分段建造、吊裝運輸以及精度管理三大關鍵技術。

（一）超大型總段建造與資源優(yōu)化配置技術

超大型總段造船法采用總段和超大型總段的并行制造，需要對超大型總段的總體建造方案、工藝方案以及快速搭載技術進行研究，對船廠的生產資源進行合理的配置，對生產流程進行合理的再造，使之不僅能夠均衡連續(xù)地并行生產，而且滿足超大型總段下水后的強度、剛度和浮態(tài)的要求。

（二）超大型總段吊裝運輸技術

分段組裝成的總段具有體積大、重量大的特點，組裝成的超大型總段重量達到10000噸左右，目前船廠的起吊能力不能實現(xiàn)超大型總段的起升、平移等操作，超大型總段的安全起升、平移以及下水技術是本項目的關鍵問題。因此，必須對超大型總段的安全起升、平移和下水方案進行論證，研究超大型總段專用的起升、平移和下水及相應的輔助工藝裝備，提高超大型總段的建造速度。

（三）超大型總段精度管理技術

精度管理在船舶建造中占有重要的地位，總段組裝成后的超大型總段更加巨型，為了實現(xiàn)分段的大型化，對建造過程實施系統(tǒng)性的精度管理是必不可少的。因此，需要研究超大型總段的變形控制、精度測量技術、超大型總段的建造精度管理技術和模擬仿真等內容，提高超大型總段的建造精度。

四、超大型總段的吊裝和運輸

實施超大型總段造船法的重要條件就是超大型總段的吊裝和運輸問題。隨著船體分段（總段）巨型化、高空作業(yè)低空化、露天作業(yè)室內化、下游工序上游化、中間產品社會化的發(fā)展，超大型總段的新型定位吊裝和運輸工藝應運而生。

（一）平移方法

超大型總段的重量達到10000噸以上，必須設計特殊的工藝裝備來運輸超大型總段。目前超大型總段主要有四種平移方法：滑道拖移、軌道拖移、氣囊和液壓頂升系統(tǒng)。

（二）設置巨型浮吊

超大型總段通常是由巨型浮吊吊入船塢內的。2008年5月，我國的振華港機建造了世界第一的全回轉浮吊，起重能力為7500噸，雙船聯(lián)吊可達15000噸。

（三）船塢門座起重機和龍門起重機的大型化

隨著超大型總段造船法的推廣和船塢平面尺度的大型化，船塢門座起重機和龍門起重機朝著大型化的方向迅速發(fā)展。2007年2月，韓國現(xiàn)代三湖重工在船廠內設置了1200噸的門吊和浮船塢，2008年又新建了一座大型船塢，并且配置了一臺1600噸的吊車。日本三井造船公司千葉船廠、三菱重工長崎造船所香燒船廠都添置了千噸級的龍門起重機，采用超大型總段造船法。

（四）中小型起重設備合理搭配

大型起重設備不僅要將分段垂直提升，起重設備本身和分段都要做下降運動，主體結構要承受巨大的載荷和彎距，造價十分昂貴，而且運行速度比較慢，能耗也較高。對于一艘船來說，最大最重分段的數(shù)量是有限的，因此，應該從最佳的投入、產出比出發(fā)，合理地劃分船體分段，慎重地確定其主要參數(shù)，并且合理地搭配相應的中小型起重設備，使其各盡其職、各得其所。

五、超大型總段的精度管理

為了推行超大型總段造船法，還需要解決精度管理問題，可以從以下幾方面著手：

（一）制定具體的精度管理計劃

實施精度控制，必須要有具體的精度管理計劃，包括基本方針、工作重點、各階段精度控制的項目、控制的目標值、實際測量值、責任單位、工藝流程等內容。在超大型總段建造精度控制體系中，精度計劃的主要任務是確定加工工藝方法和補償量值。生產設計、工藝準備和施工實施階段的精度控制，都應該嚴格按照精度管理計劃的標準和要求執(zhí)行，滿足建造各階段的精度管理要求。

（二）采用機械化、自動化設備

國外先進船廠認為實現(xiàn)精度管理的關鍵是切割、加工和裝配的精度，他們致力于機器人的開發(fā)應用，大力推廣機械化和自動化來代替人工操作。在下料方面，日本船廠的內場加工全部都采用數(shù)控加工設備，為了得到更高的切割精度，部分船廠甚至使用了數(shù)控激光切割機；在加工方面，對于通常采用水火彎板加工的復制的雙向曲面板，日本和美國都已經(jīng)成功研制出了能夠與微機數(shù)控相結合的機械化線狀加熱系統(tǒng)，水火彎板也朝著機械化、自動化的方向發(fā)展；在船體裝配方面，日本、韓國、丹麥等國家的船廠根據(jù)各自的工藝要求，建立了平面分段流水線、曲面分段流水線，采用了焊接機器人，生產效率提高了一倍[5]。

（三）嚴格按照作業(yè)紀律作業(yè)

先進的船廠都具有各自的嚴格的工藝紀律，將影響建造精度的主要因素（人、機器、工藝、材料、環(huán)境等）作為重點對象，十分注重樹立員工重視質量的觀念，增強員工的責任感，要求每個人嚴格按照工藝紀律作業(yè)，制定完整的檢查、校正、調整和維修加工設備的周期規(guī)劃。船廠將這些影響因素切實有效地控制起來，盡可能地減少系統(tǒng)誤差的產生，保證質量和精度的穩(wěn)定。

（四）采用計算機計算模擬技術

統(tǒng)計質量管理是日本造船業(yè)在二十世紀50年代后期引入的，從此之后在船舶建造的全過程中被廣泛地應用，促進了船舶質量、精度和生產效率的提高。但是，統(tǒng)計質量管理僅僅表明了一般的解決辦法和趨勢，并沒有從理論上分析影響建造精度的各種因素，例如由鋼板的火焰切割、熱彎、焊接和水火校正產生的變形等相互之間的對應關系。隨著計算機軟技術的發(fā)展，可以采用有限元的方法，對由鋼板的熱變形進行數(shù)字模擬，更精確地估算出板材和分段在各個加工和裝配階段的變形值，從而在建造前考慮采取相應的措施。

（五）完善的精度管理測量系統(tǒng)

隨著測量技術的不斷進步， 測量設備自動化和智能化程度越來越高， 如激光雷達測量儀、高精度Leica全站儀、三維坐標測量系統(tǒng)等。目前，韓國三星重工利用GPS建立了最先進的船舶精度管理測量系統(tǒng)——iGPS測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)由激光發(fā)送器接收器、接受中心及控制器組成，將激光跟蹤儀、激光雷達等測量設備集成到同一個系統(tǒng)下，構建出一個高精度的測量體系。在一個已經(jīng)校準的環(huán)境，iGPS系統(tǒng)可以在一個新計量時段輕易地啟動，每個設備都可以同時進行測量，幾秒鐘就可以完成一個單點檢測，而且iGPS測量系統(tǒng)能夠達到亞毫米精度。三星重工利用iGPS測量系統(tǒng)，在船舶分段建造、船塢或船臺搭載過程中實時測量與控制， 指導數(shù)控小車對分段進行調整，確保了搭載的精度。

參考文獻：

[1]汪驥.船舶與海洋工程超大型總段高效建造模式[C].//2008中國大連國際海事論壇論文集.2008：45-48.

[2]張殿楨.船體超大型總段快速測量技術研究[D]. 大連理工大學，2009

[3]丁偉康.淺談巨型總段造船法[J]. 上海造船，2009，（2）：42-44，47.

[4]丁偉康.巨型總段造船法介紹[C].中國造船工程學會造船工藝學術委員會殼舾涂一體化學.2008：85-96.

大連國際海事論壇. 2008中國大連國際海事論壇文集[C]. 大連：[出版者不祥]， 2008.

[5]唐漢帆.國外造船精度控制技術[J]. 艦船標準化工程師，2003，（2）：17-22.