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        船體總段吊帶吊裝新工藝與應(yīng)用研究

        2018-10-27 10:54:04唐泓剛徐施紅王瑩
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年17期
        關(guān)鍵詞:吊帶新工藝吊裝

        唐泓剛 徐施紅 王瑩

        摘 要:船舶的總段建造法對提高船體的質(zhì)量和減少船塢周期具有良好效果。本文基于船舶總段安裝的發(fā)展趨向,對船體吊帶吊裝新工藝與應(yīng)用進(jìn)行研究,并對由新型材質(zhì)構(gòu)成的總段吊帶吊裝薄壁船體總段取代甲板吊環(huán)的安裝方式進(jìn)行闡述,技術(shù)人員需要對安裝方案進(jìn)行了有限元計(jì)算,進(jìn)而保證吊帶吊環(huán)裝新工藝的順利應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:船體總段;吊帶;吊裝;新工藝

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.059

        1 總段結(jié)構(gòu)

        船體E總段是某一型號輪船的船艙總段,E總段的主要特點(diǎn)就是船體薄壁呈現(xiàn)深V字形,整個段位處于船體的58#和110#肋位之間,其中包含一號甲板、二號甲板以及船體內(nèi)底。一號甲板在E總段中呈現(xiàn)縱向連續(xù)排列,其中在72#和85#肋位之間存在一個直徑為2300毫米的張口。同時,二號甲板處于59#與106#之間,在整個E總段中呈現(xiàn)連續(xù),在98#工段處配置有橫艙壁,在船體內(nèi)腔中起到支撐E總段的作用。E總段材料均采用高碳鋼,保證船體長時間處于海水中,具有較強(qiáng)的耐腐蝕性,船體外板壁厚約5毫米,底板厚度約6.5毫米。

        2 吊帶吊裝方案

        2.1 船體總段的質(zhì)量重心計(jì)算

        基于每個專業(yè)設(shè)備舾裝托盤的構(gòu)造狀況,對E總段的所有構(gòu)成部件進(jìn)行調(diào)試,其中對船體內(nèi)腔所涵蓋的工件質(zhì)量、涂裝、前處理、輪轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及渦輪設(shè)備等環(huán)節(jié)進(jìn)行匯總,這一安裝過程需要工程師及時對每個工件的安裝情況進(jìn)行記錄,尤其是對船體E總段的電器設(shè)備,需要如實(shí)的匯報(bào)安裝情況,最終根據(jù)所有工件的參數(shù)和指標(biāo)來計(jì)算出船體E總段的重心位置[1]。

        2.2 吊裝方案

        船體總段吊裝工作可以分為分段總裝和總段預(yù)舾裝兩個階段進(jìn)行,船體E總段的建造需要2臺塔吊、4臺起重機(jī)以及其他運(yùn)輸設(shè)施同時進(jìn)行作業(yè)。在船體總段的71#、85#、96#以及109#肋位處分別設(shè)置吊帶。在吊裝作業(yè)過程中對接縫處非常容易造成超負(fù)荷沖擊,導(dǎo)致船體底板沿著應(yīng)力開展的方向開裂,這對船體的骨架和整個船體E總段的強(qiáng)度造成不良影響[2]。在船體E總段的65#和70#肋位分別存在吊帶的兩個企口,兩個企口分別負(fù)責(zé)船艙兩端的貨物運(yùn)輸,在對65#肋板進(jìn)行安裝和調(diào)試時,需要考慮船體E總段其余部位的承受載荷的能力,每個吊帶都具有一定的承受范圍,在進(jìn)行船體總段的安裝過程中,需要將吊帶進(jìn)行合理的分配,進(jìn)而保障在船體在總段吊裝吊帶工作過程中保持平衡。

        3 吊帶保護(hù)器設(shè)計(jì)制作

        為了減少船體在總段安裝過程中出現(xiàn)的搖動和偏移現(xiàn)象的出現(xiàn),保障船體總段在吊帶吊裝工作過程中不出現(xiàn)肋位偏移狀況,工程師需要采取有限元的計(jì)算方式來預(yù)測船體的偏差,同時通過數(shù)據(jù)擬合來設(shè)計(jì)船體吊帶的安放位置。在吊帶的企口處配備合適數(shù)量的保護(hù)裝置,避免在船體內(nèi)腔和底板相互碰撞過程中對折角保護(hù)器造成損壞,這在整個船體E總段的吊帶吊裝作業(yè)中十分關(guān)鍵。

        3.1 保護(hù)器剪切應(yīng)力計(jì)算

        吊帶保護(hù)器的剪切應(yīng)力需要根據(jù)材料的剛度和加工塑性來確定,通常是材料綜合強(qiáng)度的0.6倍,而吊帶的企口保護(hù)器需要采用剛度極強(qiáng)的合金低碳鋼,同時其應(yīng)變強(qiáng)度需要滿足300Mpa。

        對船體總段吊帶吊裝的過程進(jìn)行研究,吊帶的極限應(yīng)力承受范圍是固定的,其中吊帶的最大橫向負(fù)載能力為13噸。船體內(nèi)板和底板接縫處的折角保護(hù)器所能承受的最大壓力是276Mpa。因此,在進(jìn)行船體總段吊帶吊裝工作時,需要在船體所能承受的負(fù)荷范圍之內(nèi)進(jìn)行。

        3.2 保護(hù)器結(jié)構(gòu)組成

        船體吊帶固定的保護(hù)系統(tǒng)主要由兩部分組成,即吊耳保護(hù)系統(tǒng)和滑輪保護(hù)系統(tǒng)。吊耳保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括掛鉤、鋼絲、轉(zhuǎn)向輪、固定架、滑輪、起重機(jī)以及固定板等,在船體內(nèi)板和外壁分別存在固定吊耳和轉(zhuǎn)向輪兩個結(jié)構(gòu),兩者對船體平衡起到一定的保護(hù)作用。固定板和掛鉤則是在當(dāng)?shù)醵娃D(zhuǎn)向輪難以完成特殊的工作時發(fā)揮作用。

        3.3 企口保護(hù)器使用

        企口保護(hù)器在船舶整個底板上發(fā)揮著重要作用。通常而言,企口保護(hù)系統(tǒng)均位于船體的內(nèi)板和總段邊緣處,這樣方便通過吊耳來實(shí)現(xiàn)兩個結(jié)構(gòu)的相互連接,在對底板進(jìn)行牢固的過程中,企口保護(hù)器可以通過鋼絲和吊耳的相互作用來保證整個船體的穩(wěn)定。針對大型輪船來說,企口保護(hù)器具有相互對稱的特征,有利于其在船體的兩端分別作業(yè),在船體內(nèi)腔和吊耳的相互受力過程中可以保障E總段的其它結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。

        3.4 折角保護(hù)器的使用

        船艙的折角保護(hù)器位于船體的內(nèi)板和船頭相互銜接的位置,其主要的作用是保護(hù)船體底板不被物體所沖擊,對船體的內(nèi)板起到保護(hù)和糾正的作用。

        4 實(shí)施

        在對整個船體的E總段進(jìn)行吊帶吊裝之后,工程師接下來的工作需要對船體進(jìn)行第三總段安裝,在第三總段安裝過程中特別考驗(yàn)安裝人員的工作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在對第三總段進(jìn)行安裝和調(diào)試的過程中,工程師需要實(shí)時記錄安裝進(jìn)度,針對過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄,并形成相應(yīng)的文件和安裝說明,以便于為今后的船體總段安裝工作提供資料,同時也為在大型船體E總段各個結(jié)構(gòu)部件安裝工作中提供參考。

        通過仔細(xì)分析船體總段吊帶吊裝工藝之后,對船體總段的結(jié)構(gòu)、部件質(zhì)量、銜接要點(diǎn)以及調(diào)試技術(shù)有了更加深入的認(rèn)識。在對船舶E總段進(jìn)行安裝之后,需要通過專業(yè)的軟件來進(jìn)行模擬,采取有限元計(jì)算和數(shù)據(jù)擬合的方式來預(yù)測船體總段的安裝效果和運(yùn)行狀況,對可能出現(xiàn)的技術(shù)問題進(jìn)行模擬,并提供相應(yīng)的解決方案。同時,基于船體總段吊帶吊裝的技術(shù)要求,在安裝工作進(jìn)行之前,要對船體總段的內(nèi)板和外壁進(jìn)行負(fù)荷模擬以及應(yīng)力計(jì)算,進(jìn)而選取合適的部件進(jìn)行安裝調(diào)試。

        就具有深V型薄壁船舶的E總段而言,其普遍存在底板厚度不足、部件銜接不牢固等問題,這需要在對船體總段進(jìn)行吊帶吊裝之前采取有限元計(jì)算來預(yù)測吊帶所需要承受的拉力以及形變幅度,根據(jù)計(jì)算結(jié)果來對吊帶進(jìn)行調(diào)試,保障吊帶所承受的載荷和形變量在安全范圍之內(nèi)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]崔麗.船體局部曲面結(jié)構(gòu)造型的三維設(shè)計(jì)[J].艦船科學(xué)技術(shù),2018,

        40(6):187-189.

        [2]孫亮.船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式的分析[J].科技風(fēng),2018(01):14.

        作者簡介:唐泓剛(1984-),男,江蘇人,本科,助理工程師,研究方向:船舶結(jié)構(gòu)。

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