廖建平

摘 要：修理船舶的過(guò)程中，由于船舶結(jié)構(gòu)不同，船體損壞的部位不同，修理的范圍好不同，所以修理的條件和方法也就不同，往往會(huì)產(chǎn)生總體或局部的變形。

關(guān)鍵詞：船體;修理改裝;變形控制;工藝

1船舶結(jié)構(gòu)變形分析

船舶結(jié)構(gòu)變形主要分為靜態(tài)變形與動(dòng)態(tài)變形，主要是由于以下情況：第一，靜態(tài)變形可能是由于船體所承載的貨物或是燃料的改變，再或者是船體在受到不均勻日曬后所導(dǎo)致的變形情況，也就是在進(jìn)行瞬間檢測(cè)時(shí)可以認(rèn)為其是不變的;第二，由于海浪的沖擊、船體運(yùn)動(dòng)干擾及人為操作等因素引起動(dòng)態(tài)變形，即就檢測(cè)時(shí)間而言，變化較快;第三，在進(jìn)行船舶改裝或是等級(jí)修理時(shí)，由于大型設(shè)備的進(jìn)出場(chǎng)、甲板開(kāi)口、強(qiáng)化等操作導(dǎo)致甲板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。近些年來(lái)，不同型號(hào)的船舶已經(jīng)進(jìn)入了改裝與修理的高峰期，特別是由很大一部分服役船舶的使用時(shí)間已經(jīng)在十年以上，這樣需要對(duì)大型設(shè)備的出倉(cāng)進(jìn)行修理并做好換新工程。以某大型船舶等級(jí)修理為例，柴油機(jī)更換工程，該項(xiàng)工程涉及到船體多層甲板開(kāi)口，并需要拆除一部分結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行恢復(fù)等。在進(jìn)行修理或改裝的過(guò)程中對(duì)船體變形進(jìn)行分類并對(duì)引起變形的主要因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)不同的變形量進(jìn)行測(cè)量。

2船舶船體改裝設(shè)計(jì)的內(nèi)容和主要特點(diǎn)

2.1改裝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

船舶船體改裝設(shè)計(jì)中涉及到了不同的方面，有效的設(shè)計(jì)可以提升船員的舒適度，例如對(duì)船體的保溫空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)、對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行重新布置并可以增設(shè)浴廁設(shè)置等;還可加裝污水處理裝置并可以取消鍋爐設(shè)施，對(duì)冷庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造;在改造船室功能時(shí)可以將壓載艙改裝為淡水艙，也可以將儲(chǔ)藏室與會(huì)議室進(jìn)行合并。船體的改裝可與船體結(jié)構(gòu)相關(guān)的各項(xiàng)專業(yè)結(jié)合。

2.2改裝設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

船舶船體改裝設(shè)計(jì)與船舶建造設(shè)計(jì)相比其需要考慮的因素更多。例如，在改造船室結(jié)構(gòu)后對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)功能的影響;在船體改裝后，船體中的管路系統(tǒng)以及電纜系統(tǒng)怎樣布置可以避免與原布置發(fā)生沖突;由于艙室內(nèi)的空間比較狹小，在改裝過(guò)程中會(huì)有較多的交叉作業(yè)貫穿于其中;在進(jìn)行暖氣系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)改裝時(shí)應(yīng)充分的考慮水密性;在進(jìn)行設(shè)備改裝后可以提升船體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在改裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面考量。

3導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷的原因

船舶結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，這給后期的維修工作帶來(lái)一定的困難，因此應(yīng)對(duì)船舶結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分的了解并對(duì)產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行分析與總結(jié)，在此基礎(chǔ)上更好的處理結(jié)構(gòu)缺陷問(wèn)題。

3.1結(jié)構(gòu)腐蝕

船舶結(jié)構(gòu)腐蝕缺陷是一種非常常見(jiàn)的缺陷，當(dāng)出現(xiàn)此種缺陷時(shí)會(huì)給船舶結(jié)構(gòu)帶來(lái)非常嚴(yán)重的威脅。導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕缺陷的因素包括內(nèi)部因素與外部因素，內(nèi)部因素主要與船體結(jié)構(gòu)建造時(shí)所使用的鋼材屬性與內(nèi)部應(yīng)力相關(guān);外部因素大多是由環(huán)境情況所引發(fā)的，結(jié)構(gòu)表面的一些涂層當(dāng)接觸到含酸性物質(zhì)或是在海水中長(zhǎng)期浸泡后會(huì)產(chǎn)生腐蝕情況。在加之溫度與濕度的變化也會(huì)導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)腐蝕情況。

3.2正常負(fù)荷力為控制在正常范圍內(nèi)

船舶上所承載的貨物通常情況下都是一些過(guò)重的貨物，有的時(shí)候所承載的貨物可能還會(huì)超出船舶自身負(fù)荷力，如果負(fù)荷力沒(méi)有得到有效的控制，長(zhǎng)時(shí)間的使用后會(huì)由于外力過(guò)大給船舶結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p壞。

3.3船舶設(shè)計(jì)失誤

船舶設(shè)計(jì)失誤也是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)缺陷的原因之一，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤時(shí)會(huì)導(dǎo)致各個(gè)的零件、部件在經(jīng)過(guò)反復(fù)正常的使用后出現(xiàn)損害情況，可以在排除非正常使用、非正常受力以及腐蝕等缺陷后，將已出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷認(rèn)定為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤。

3.4意外事故所導(dǎo)致的船舶結(jié)構(gòu)缺陷

船舶在行駛的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些意外事故，例如擱淺、撞擊、碰撞、觸礁等，當(dāng)出現(xiàn)這些情況時(shí)船舶結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生超出荷情況，最終給船舶結(jié)構(gòu)留下缺陷。

3.5其它

船舶在經(jīng)過(guò)多年使用后，需要進(jìn)行高級(jí)別的改裝或修理，通常會(huì)增加吃水。船舶的吃水與船舶結(jié)構(gòu)板材的厚度以及內(nèi)部構(gòu)件的尺寸有著很大的關(guān)系。當(dāng)吃水增加時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會(huì)隨之變化，導(dǎo)致船體出現(xiàn)變形情況，多以中拱或中垂現(xiàn)象為主。船舶改裝或高等級(jí)修理是一項(xiàng)集中形式且各項(xiàng)改裝是相輔相成的，導(dǎo)致變形的因素更加復(fù)雜且給控制增加了難度。

4船體變形的危害

在出現(xiàn)整體變形或局部變形情況后會(huì)影響到船舶整體的性能與美觀性。當(dāng)船舶出現(xiàn)中拱和中垂變形時(shí)會(huì)給主機(jī)與軸線安裝、使用帶來(lái)不利的影響，導(dǎo)致中間軸承、推力軸承以及艉軸軸承均產(chǎn)生負(fù)荷不均勻的情況，軸承在運(yùn)用的過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致軸承系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)，導(dǎo)致艉軸軸承支撐力不夠，在磨損后會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱情況，增大主機(jī)的損耗率，也會(huì)導(dǎo)致艉軸管的密封裝置、間隙等產(chǎn)生變化，出現(xiàn)漏油或是漏水的情況。如果船體局部產(chǎn)生變形水線及以下殼板也會(huì)發(fā)生變形，會(huì)給船舶的航行速度帶來(lái)影響。水線及以上殼板出現(xiàn)變形會(huì)給船體的美觀帶來(lái)影響，不同構(gòu)件的變形會(huì)降低船體的縱向強(qiáng)度與局部強(qiáng)度，嚴(yán)重的還會(huì)給船舶的使用帶來(lái)不利的影響。

5船體修理改裝變形控制工藝分析

5.1改裝過(guò)程中局部變形控制方案

首先，應(yīng)選擇好工藝孔開(kāi)設(shè)的位置，在對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)應(yīng)合理的設(shè)計(jì)工藝孔位置并確保開(kāi)孔位置的準(zhǔn)確性，以此來(lái)避免給應(yīng)力平衡帶來(lái)破壞。在選擇開(kāi)孔區(qū)域時(shí)應(yīng)以結(jié)構(gòu)度相對(duì)較弱的位置為主，如一些構(gòu)件部位。同時(shí)應(yīng)確保開(kāi)孔作業(yè)的精準(zhǔn)度，保證其可以與構(gòu)件尺寸相吻合;另外，在使用對(duì)連續(xù)開(kāi)孔工藝時(shí)可以利用間斷開(kāi)孔方式并盡可能的避免在橫艙壁使用開(kāi)孔工藝，同時(shí)應(yīng)注意開(kāi)孔尺寸不得超出橫艙長(zhǎng)度的1/3，降低應(yīng)力平衡的損失。

其次，合理的使用臨時(shí)扶強(qiáng)材料。在進(jìn)行變形控制時(shí)臨時(shí)扶強(qiáng)材料多用于工藝孔周圍的扶強(qiáng)、原有結(jié)構(gòu)的扶強(qiáng)以及切斷構(gòu)件的扶強(qiáng)。在使用扶強(qiáng)材料時(shí)應(yīng)始終順應(yīng)原有結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，避免出現(xiàn)其它部位的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。通常情況下，在進(jìn)行工藝孔周圍區(qū)域扶強(qiáng)時(shí)所使用的材料多以型鋼扶強(qiáng)材料、扁鋼扶強(qiáng)材料為主，合理的使用扶強(qiáng)材料可以有效的控制工藝孔變形的情況。在進(jìn)行被切斷構(gòu)件的扶強(qiáng)時(shí)可以利用與原構(gòu)件相同的焊裝構(gòu)件材料。

最后，連續(xù)受力構(gòu)件在改裝過(guò)程中的臨時(shí)代替控制。在進(jìn)行一些船舶改裝時(shí)通常會(huì)將艙口與艙壁進(jìn)行臨時(shí)隔開(kāi)。在進(jìn)行此工藝操作時(shí)一些部位的應(yīng)力會(huì)比較集中所以非常容易產(chǎn)生應(yīng)力。故此，在開(kāi)口前應(yīng)先選擇好代替結(jié)構(gòu)。選擇臨時(shí)替代構(gòu)件設(shè)置裝置時(shí)應(yīng)在原結(jié)構(gòu)周圍，避免給新構(gòu)件安裝帶來(lái)影響，例如打開(kāi)艙壁時(shí)應(yīng)在與艙壁同一個(gè)方向設(shè)置臨時(shí)扶強(qiáng)構(gòu)件并確?？臻g尺寸的合理性，盡可能的控制好空間尺寸，確保扶強(qiáng)效果。

5.2整體變形控制方案分析與說(shuō)明

第一，做好改裝前的測(cè)量工作，明確船體外形尺寸，為后期船體變形情況的評(píng)估與審核提供有效的依據(jù)。所以應(yīng)設(shè)置專門的部門并選用精度高的儀器，盡可能的利用自動(dòng)化設(shè)備并減少傳統(tǒng)手工繪制，測(cè)量的位置應(yīng)在主甲板位置以上，確保測(cè)量的精準(zhǔn)度。在切割前應(yīng)對(duì)船體的縱向、橫向、垂直方向的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量并做好相應(yīng)的記錄工作。實(shí)際施工中應(yīng)定期對(duì)頻率進(jìn)行測(cè)試并及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題，避免因變形累積過(guò)大出現(xiàn)返工情況。第二，控制好做塢狀態(tài)、浮態(tài)的變形，基于船體構(gòu)造，當(dāng)船體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)主機(jī)板存在一定的拉力，大多數(shù)船舶在改裝的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)此種情況，導(dǎo)致中拱變形的情況，會(huì)降低塑性，尺寸也會(huì)出現(xiàn)變化。第三，做好連續(xù)工藝孔的開(kāi)設(shè)管理。連續(xù)工藝開(kāi)孔可以影響到船體力學(xué)平衡，所以其變形不容易被控制。因此在使用工藝開(kāi)孔時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）交替開(kāi)孔原則，也就是開(kāi)孔時(shí)可以間斷進(jìn)行，在完成一批封閉焊接后再進(jìn)行下一批工藝孔開(kāi)設(shè)，且在同一個(gè)船室內(nèi)的開(kāi)孔面積不得超過(guò)總面積的1/2;（2）遵循強(qiáng)度保證原則，也就是在開(kāi)孔的過(guò)程中確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，若出現(xiàn)安全隱患可以采用先扶強(qiáng)后開(kāi)孔的方式。

結(jié)語(yǔ)：在進(jìn)行船體改造過(guò)程中，船體變形測(cè)量會(huì)利用很多的方法，但是大多數(shù)方法都無(wú)法保證精準(zhǔn)度，且可操作性相對(duì)較差，需要的費(fèi)用較多。對(duì)于修理或是改裝過(guò)程中的變形量來(lái)說(shuō)是不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的，相比較來(lái)說(shuō)通常會(huì)使用攝像測(cè)量的方法，可以達(dá)到更好的效果，也具有較好的發(fā)展前景，進(jìn)一步推動(dòng)船體改造工程的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]周洋.國(guó)內(nèi)修船單船管理模式發(fā)展概述[J].中國(guó)修船，2008（06）.