王承寶， 黃　健， 孫　旭

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

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節(jié)能導管船塢階段安裝精度控制技術(shù)

王承寶， 黃健， 孫旭

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

摘要該文以180 000 dwt散貨船節(jié)能導管船塢階段安裝為載體，介紹了在節(jié)能導管外場加工余量未知的情況下，如何運用測量分析技術(shù)模擬分析出節(jié)能導管船塢階段安裝時的精確余量；進一步在節(jié)能導管安裝時，采取精度控制措施指導并監(jiān)控現(xiàn)場安裝定位，保證節(jié)能導管一次性順利安裝成功。

關(guān)鍵詞節(jié)能導管加工余量模擬分析安裝定位

1前言

近年來，隨著航運業(yè)運價下跌和燃油成本上漲雙重影響，使得大多班輪公司都面臨著巨大的成本壓力。為降低航運成本，尋求有效的船舶節(jié)能途徑成為各個船企亟需突破的一項課題。船舶節(jié)能導管是位于螺旋槳軸中心線上，通過匯聚四下分散水流來提高局部水流流速的一種簡單、有效的節(jié)能裝置，其省油率最高可達8%以上。隨著國際油價的飛漲，船舶節(jié)能導管受到了各大船東公司的追捧，增設(shè)這一節(jié)能裝置的需求也日益增多。而對節(jié)能導管的省油性能起到至關(guān)重要作用的因素之一便是它的安裝精度。

根據(jù)船東需求，公司在建的180 000 dwt散貨船在臨近出塢時期需增設(shè)一套節(jié)能導管，節(jié)能導管在船塢階段安裝尚屬首次嘗試，其安裝難度比在分段階段安裝更大。一方面由于節(jié)能導管廠家技術(shù)封鎖，未明確給出具體的外場加工余量；另一方面在于船塢階段安裝時無法使用吊車配合，必須借鑒安裝螺旋槳的方式使用專門的頂升裝置將節(jié)能導管安裝到位。因此，如果不提前將節(jié)能導管鰭板上的外場加工余量準確割除，節(jié)能導管鰭板端部線型與艉軸分段外板線型不匹配則易導致其無法順利裝入，屆時安裝工作也會進展艱難。

公司精度管理部利用所掌握的有限技術(shù)資料，將精度技術(shù)運用到節(jié)能導管船塢階段安裝這一艱巨生產(chǎn)任務(wù)中。通過數(shù)據(jù)測量及分析、勘劃余量線、監(jiān)控安裝定位等一系列措施配合施工部門使節(jié)能導管一次性安裝成功。本文對該項技術(shù)的幾個關(guān)鍵步驟進行簡明扼要的分析，并對該技術(shù)的推廣應(yīng)用進行探索性的思考，以期對造船事業(yè)做出更大的貢獻。

2實施背景

節(jié)能導管由浙江舟山某廠制造，是其公司的一項重要發(fā)明專利。因此既未提供產(chǎn)品的理論模型，一些關(guān)鍵技術(shù)資料也未透露，僅提供給船廠一些安裝時所需的基本數(shù)據(jù)資料，并且負責將成品運送至船廠，同時派駐一位現(xiàn)場工程師配合節(jié)能導管的現(xiàn)場安裝工作，基本數(shù)據(jù)資料如圖1所示。

圖1　節(jié)能導管基本圖樣及安裝數(shù)據(jù)

節(jié)能導管安裝時直接作用于船體外板的為五塊鰭板、頂部的一塊連接板和底部左右對稱的兩處端面，如圖2所示。由于船體艉軸分段鑄鋼件也由外協(xié)廠家生產(chǎn)，模型及外形尺寸資料也不具備，且在安裝過程中艉軸鑄鋼件焊前預熱及厚板焊接過程中會導致鑄鋼件外部線型發(fā)生變化，故而制造廠家在節(jié)能導管制作階段對鰭板端部加放了一定的余量，因此，研究分析并計算得出船塢安裝階段鰭板與鑄鋼件表面實際的偏差數(shù)據(jù)，提前對鰭板端部余量準確割除，成為節(jié)能導管能否快速及準確安裝定位的關(guān)鍵之所在。

據(jù)了解，傳統(tǒng)方法根據(jù)長期工作積累的經(jīng)驗得出一個大概的余量值，安裝前先割除一定的余量，再根據(jù)安裝定位時的實際偏差情況逐步修割余量，直至節(jié)能導管定位至準確位置。傳統(tǒng)方法關(guān)鍵參數(shù)來源于不太可靠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，安裝時要求各部門作業(yè)人員協(xié)調(diào)配合，對作業(yè)人員的技術(shù)水平要求較高，花費大量的人力、物力，且安裝工作復雜而緩慢。

圖2　節(jié)能導管主要控制對象

3關(guān)鍵實施步驟

3.1數(shù)據(jù)測量及分析

3.1.1節(jié)能導管數(shù)據(jù)測量及分析

分析節(jié)能導管的安裝定位基準與重要研究及控制對象，現(xiàn)場測量節(jié)能導管關(guān)鍵點數(shù)據(jù)。然后根據(jù)技術(shù)資料生成理論設(shè)計點與測量點進行模擬分析，得出節(jié)能導管各關(guān)鍵控制對象的數(shù)據(jù)坐標，如圖3所示。

圖3　節(jié)能導管數(shù)據(jù)分析結(jié)果

3.1.2艉軸總段數(shù)據(jù)測量及分析

為了精確掌握艉軸總段鑄鋼件外形輪廓線型數(shù)據(jù)，根據(jù)鰭板安裝肋距范圍在總段上勘劃出FR9、FR9+400、FR10、FR10+400肋位線。現(xiàn)場采集4條肋位線上的檢測點。根據(jù)放樣原理，采集的點越多，越能反映肋位曲線的真實狀態(tài)，故現(xiàn)場每隔100 mm～200 mm采集一個測量點。

(1) 將測量數(shù)據(jù)導入ECO-BLOCK軟件中，以艉軸出口端面和塢底中心線為分析基準進行分析，使數(shù)據(jù)結(jié)果達到最佳狀態(tài)。提取出4條肋位線上測量點的y,z坐標，如表1所示。

表1　肋位線測量點y，z坐標

(2) 在CAD軟件中分別輸入每條肋位線上測量點的y,z坐標生成平面點坐標，用樣條曲線命令依次連接每個測量點坐標。即分別模擬生成FR9、FR9+400、FR10、FR10+400肋位曲線，典型肋位曲線如圖4所示。

圖4　典型肋位曲線圖

3.1.3鰭板安裝角度分析計算

將每塊鰭板首、尾端面上近中和遠中的兩個測量點y，z坐標提取出來并輸入CAD軟件中生成點坐標，連接兩點形成一條線段，以線段近中的一個端點為起點繪制一條水平線段。量取線段和水平線段的夾角即得出鰭板的安裝角度，鰭板1～鰭板5的安裝角度分別為25°、15°、52°、0°和45°，如圖5所示。對比每塊鰭板首、尾端面線段所形成的角度，偏差在1°以內(nèi)，由此證明鰭板安裝角度首尾兩端一致。

圖5　鰭板安裝角度分析計算

3.1.4鰭板加工余量分析計算

在之前節(jié)能導管數(shù)據(jù)測量階段，得出了FR9、FR9+400、FR10、FR10+400肋位線與每塊鰭板端面交點的數(shù)據(jù)坐標。因此，通過對各個交點與艉軸鑄鋼件上對應(yīng)的肋位曲線進行分析與匹配，即能得出鰭板每個交點處具體的余量數(shù)值。方法如下：

(1) 分別提取5塊鰭板各個測量點的y，z坐標生成平面點坐標，將每個測量點坐標通過CAD軟件輸入到對應(yīng)肋位曲線圖中。

(2) 根據(jù)每塊鰭板的安裝角度，以各個點坐標為起點繪制一條對應(yīng)角度的射線相交于肋位曲線，交點即鰭板與鑄鋼件外形輪廓的實際接觸點。

(3) 量取每個測量點與交點的兩點間距，兩點間距即為外場加工余量數(shù)值，并且可在CAD中讀取交點的y，z坐標數(shù)值，如圖6所示。

圖6　鰭板加工余量分析計算

3.2勘劃余量線

在求得每塊鰭板分別在FR9、FR9+400、FR10、FR10+400肋位線位置的加工余量后(見表2)，對每塊鰭板的端部分別勘劃余量線并切割余量。

表2　鰭板加工余量數(shù)值

由表2可知，生產(chǎn)廠家加放的鰭板外場加工余量近似等于同一數(shù)值，不同肋位線的余量不同是由于艉軸總段線型變化所致。故而在實際勘劃余量時，不能簡單地將每個肋位線處余量切割點用直線連接，劃線時應(yīng)根據(jù)余量數(shù)值變化情況近似勘劃一條余量切割曲線，如圖7所示。

施工人員按照余量線將余量割除完畢，頂升裝置布置到位以后，將節(jié)能導管吊裝至頂升裝置工作平臺上，工作平臺通過軌道位移至艉軸尾端，即可開始節(jié)能導管的安裝工作。

圖7　勘劃鰭板余量線

3.3現(xiàn)場監(jiān)控節(jié)能導管安裝定位

節(jié)能導管安裝定位過程中，以塢底中心線和艉軸尾端面洋沖點為定位基準，監(jiān)控節(jié)能導管上艉軸中心線洋沖位置的距基高度、節(jié)能導管尾端距艉軸尾端面的距離及節(jié)能導管尾端同面度，如圖8所示。

圖8　節(jié)能導管各監(jiān)控點

[下轉(zhuǎn)第94頁]

Research on Technology of the Energy-saving

Ducts Installation at the Dock Stage

WANG Cheng-bao， HUANG Jian， SUN Xu

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

AbstractBased on the energy-saving ducts on the 180 000 dwt bulk carrier installed at the dock stage, the paper introduces how to analysis the accurate allowance data of the energy-saving ducts to be installed at the dock stage in the case of the unknown one after the outfield process through the measuring analysis technology in the simulation. Moreover, the paper states that by taking accuracy control measures to guide and monitor the positioning on the site can ensure the one-time-setting of the energy-saving ducts successfully.

KeywordsEnergy-saving ductAllowanceSimulationOne-time-setting

中圖分類號U672

文獻標志碼A

作者簡介：王承寶(1985-)，男，精度管理員。