李小葉

(江蘇省船舶設(shè)計研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江212003)

0 引言

75.8 m沿海甲板駁為單底、單甲板非自航鋼質(zhì)工程甲板駁，基本結(jié)構(gòu)形式為縱骨架式。該甲板駁主要用于沿海海岸裝載工程構(gòu)件，由于工程需要，船東提出將該船總長縮短11 m的改造要求。為了完成甲板駁的改造任務(wù)，需要制定合理的改造方案，盡可能地提高原船材料的利用率，降低改造成本，減少勞動強度。改造方案的重點在于割斷面的合理選取、斷面處結(jié)構(gòu)的局部加強、改造過程中的施工要求，以及改造后船舶的穩(wěn)性和干舷校核等。改造后的船舶需滿足現(xiàn)行的《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》(2011)以及修改通報(以下簡稱《法規(guī)》)和《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》(2015)以及修改通報(以下簡稱《海規(guī)》)對船舶結(jié)構(gòu)、安全、環(huán)保等方面的相關(guān)規(guī)定。

1 改造設(shè)計依據(jù)

(1)按現(xiàn)行的《海規(guī)》對改造后的船體結(jié)構(gòu)進行校核。

(2)對船體橫向強度進行有限元計算。

(3)全船的穩(wěn)性校核、干舷計算、消防設(shè)備配備、信號設(shè)備配備等部分執(zhí)行《法規(guī)》的要求。

2 主要量度

改造前后主要量度見表1。

3 改造方案的確定

表1 75.8 m沿海甲板駁改造前后的主要量度

原船主甲板以下共設(shè)8道水密橫艙壁，將主船體分為艉尖艙、淡水艙(左)、壓載艙(右)、輔機艙(左)、NO.1空艙(右)、NO.2～NO.6空艙、艏尖艙。橫艙壁位置分別為:Fr 0、Fr 2、Fr 8、Fr 14、Fr 20、Fr 26、Fr 32、Fr 34。根據(jù)原船的布置特點，切斷面選擇在空艙位置處比較合適。綜合考慮本船自身結(jié)構(gòu)特點、船廠的施工工藝和起重能力等諸方面的情況，經(jīng)實地察看后決定，將切割斷面設(shè)置在原船的NO.5空艙Fr 26艙壁向船艏方向300 mm處和原船的Fr 32艙壁向船艉方向700 mm處(兩處斷面間距11 m)。改造后甲板駁布置見圖1。

4 船舶性能的校核

4.1 浮態(tài)與干舷

本船干舷計算按《海規(guī)》對B型船舶的要求進行校核。依據(jù)《法規(guī)》，國內(nèi)航行海船船艏高度不能小于《法規(guī)》要求值。船艏高度是指艏垂線處自相應(yīng)于核定夏季干舷的水線量至船側(cè)露天甲板上邊的垂直距離。根據(jù)計算，原船吃水2 500 mm,船艏高度1 212 mm,不滿足《法規(guī)》規(guī)定的最小船艏高度1 987 mm。改造后，船舶吃水調(diào)整為1 500 mm,船艏高度2 212 mm,滿足《法規(guī)》要求。

圖1 改造后總布置圖

4.2 穩(wěn)性

本船穩(wěn)性按沿海航區(qū)對駁船的要求進行校核。核算工況考慮了滿載狀態(tài)和空載狀態(tài)。甲板載貨的極限重心高度不超過主甲板以上1.3 m。經(jīng)核算，船舶穩(wěn)性滿足《法規(guī)》要求。

5 改造方案的實施

改造方案實施步驟為：

船舶上坡→擱墩定位→分段切割→火工校正→斷面合攏焊接→局部加強→焊縫探傷→密性試驗→表面油漆涂裝→下水。

5.1 具體施工要求

5.1.1船舶上坡

本船空船重量約700 t，采用氣囊形式上坡。上坡前須清理場地，并在船底適合部位設(shè)置足夠數(shù)量的氣囊，在牽引絞車的拉力作用下平穩(wěn)上坡。

5.1.2擱墩定位

船廠根據(jù)船舶總重，在全船船底部位設(shè)置足夠數(shù)量的擱墩。擱墩應(yīng)盡可能設(shè)置在縱橫艙壁交匯處、強力框架與艙壁交匯處，并相對均勻和左右對稱布置，以保證擱墩處的船體局部強度。同時在切割斷面附近和被切割的11 m長的船體分段處應(yīng)設(shè)置擱墩。

5.1.3分段切割

分段切割采用“乙炔+氧氣”的方式燃燒切割。在兩個切割斷面切割完畢后，將切割下來的11 m長的分段吊裝移走。該分段自重負(fù)荷約750 kN，廠方可根據(jù)起重能力一次吊裝或切割后分次吊裝。

5.1.4火工校正

多余分段吊移后，被切割后的前部分段可通過氣囊移動方式或吊裝方式移動到待合攏位置。在合攏裝配前，兩切割斷面的甲板及外板應(yīng)采用火工校正方式進行校正，使得待合攏兩斷面外板形狀盡可能吻合，并加焊臨時加強構(gòu)件以保證斷面形狀。打磨切割后的船體板材斷面至光滑程度。

5.1.5斷面合攏焊接

斷面合攏焊接采用CO2氣體保護焊。焊接前應(yīng)做好焊前清理工作，去除油污、雜質(zhì)等，并按相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)開好焊接坡口。在焊接過程中應(yīng)保持合適的焊接電流和焊接速度，以保證焊接質(zhì)量。

5.1.6焊縫探傷

船體結(jié)構(gòu)施焊完工后，除對所有焊縫進行外觀檢查外，還應(yīng)對焊縫的內(nèi)部質(zhì)量采用X射線、超聲波或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行無損檢測。焊縫質(zhì)量檢查應(yīng)滿足《材料與焊接規(guī)范》(2016)和現(xiàn)場驗船師同意的施工工藝文件的要求。無損檢測人員應(yīng)持有中國船級社頒發(fā)的《無損檢測人員資格證書》，并從事與證書的種類和等級相符的無損檢測工作。鋼板對接縫的射線照片可在焊接完工后進行。如采用超聲波探傷需要在焊接完工24 h后方可進行。

5.1.7密性試驗

船體的各種液艙及水密構(gòu)件按照要求在現(xiàn)場驗船師的監(jiān)督下進行壓水試驗或沖水試驗。

5.1.8表面油漆涂裝

待施工、焊接過程結(jié)束后，進行油漆涂裝工作。涂裝施工前，進行表面清潔處理，以清除鋼材表面的氧化皮、鐵銹和油垢等污物。

5.1.9下水

前述各項工作完成后，在船底合適部位設(shè)置氣囊并拆除擱墩，一切準(zhǔn)備就緒后下水。

5.2 切割斷面處板件和結(jié)構(gòu)件的切割斷面處理

5.2.1甲板及船殼板的切割斷面

后部分段甲板與船殼板的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向300 mm處，前部分段甲板與船殼板的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向700 mm處。

5.2.2三道縱艙壁的切割斷面

后部分段的三道縱艙壁的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向400 mm處，前部分段的三道縱艙壁的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向600 mm處。

5.2.3縱向強弱構(gòu)件的切割斷面

后部分段的縱向強構(gòu)件的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向500 mm處，前部分段的縱向強構(gòu)件的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向500 mm處。

后部分段的縱向弱構(gòu)件的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向600 mm處、前部分段的縱向弱構(gòu)件的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向400 mm處。

板與艙壁的切割斷面位置如圖2所示,縱向強弱構(gòu)件的切割斷面位置如圖3所示。

5.3 分段合攏后的局部加強

分段合攏焊接以后，將在接縫部位作適當(dāng)結(jié)構(gòu)加強，分別在甲板部位、舷側(cè)外板部位、船底板部位加焊5 m長的強構(gòu)件(向前后各延伸2 m與強框架相連接)。具體做法為：

(1)在甲板部位，分別在距中900、2 700 、4 700、6 500 mm左右對稱位置加焊5 m長的強構(gòu)件。強構(gòu)件規(guī)格同周邊甲板縱桁(構(gòu)件焊接位置必須讓開原甲板對接縫50 mm以上)。

(2)在船底部位，加強結(jié)構(gòu)的形式和要求與甲板部位相同。

(3)在舷側(cè)部位，分別在距基線1 250、2 750 mm處左右對稱位置加焊5 m長的強構(gòu)件。強構(gòu)件規(guī)格同周邊舷側(cè)縱桁(構(gòu)件焊接位置必須讓開原外板對接縫50 mm以上)。

圖2 板與艙壁切割斷面(單位：mm)

圖3 縱向強弱構(gòu)件切割斷面(單位：mm)

6 結(jié)語

船舶改造是一項較復(fù)雜的過程，改造過程中既要保證船舶強度和各項性能指標(biāo)滿足現(xiàn)行的法規(guī)和規(guī)范，同時還要盡可能提高原船材料的利用率，降低改造成本，減少勞動強度。

(1)綜合考慮船廠的施工工藝和起重能力等諸方面的情況，最終將切斷面選擇在NO.5空艙處。改造后, NO.5空艙由原來的12 m縮短為1 m。

(2)改造后船舶穩(wěn)性滿足《法規(guī)》要求。

(3)根據(jù)改造方案，確定合理的施工工藝，確保改造計劃的成功。

目前,該改造船舶已投入使用,滿足了用戶的設(shè)計需求。