顧文捷，袁圣濤，欒建春，高書清

（1. 泰州口岸船舶有限公司，江蘇泰州 225321；2. 泰州海清船舶科技有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

傳統(tǒng)的造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)是以平面結(jié)構(gòu)圖紙加零件托盤表的形式分發(fā)給施工人員，對(duì)應(yīng)零件托盤表看平面圖需要很強(qiáng)的空間思維能力去想象實(shí)體的空間形狀。為了解決普通工人識(shí)圖、讀圖的困難，提高生產(chǎn)效率，文章以3 820箱集裝箱船為例，在船舶建造前分析船型特點(diǎn)，根據(jù)不同區(qū)域?qū)⒅鞔w劃分成不同區(qū)塊，包括雙層底分段、舭部分段、舷側(cè)分段、甲板分段、艙壁分段、機(jī)艙分段和首尾分段，分別對(duì)每個(gè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特性加以分析與研究，用TRIBON建模模塊進(jìn)行三維實(shí)體建模，各部分組立模擬拼裝設(shè)計(jì)，選擇最佳的建造方式，編制建造工藝，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，以達(dá)到縮短造船周期的目的。

1 船型特點(diǎn)及區(qū)域劃分

3 820 箱集裝箱船有一層連續(xù)甲板，艏部為球鼻艏，艉部為球型艉，船體首尾區(qū)水線以下型線狹瘦。全船舭部幾乎沒有平行舯體。平底線區(qū)很小，側(cè)面呈橄欖狀，從船底至甲板的肋骨型線變化很大，機(jī)艙后部區(qū)的橫截面呈帶莖的倒栽蒜頭狀，首部型線“飄展”呈飛鳥狀，艙內(nèi)舷及首部呈臺(tái)階形結(jié)構(gòu)。船舶沿縱向有首尖艙、艏側(cè)推艙、5個(gè)貨艙、機(jī)艙和尾尖艙。邊艙和雙層底壓載艙、上層建筑共9層，位于機(jī)艙上方。根據(jù)船型特點(diǎn)和各部分結(jié)構(gòu)形式以及船臺(tái)的起吊能力，將全船劃分為若干個(gè)分段。主船體雙層底區(qū)域分成HB01～HB15共15個(gè)立體分段，舭部區(qū)域分成CW01～CW15共15個(gè)立體分段，舷側(cè)區(qū)域分成HS01～HS15共15個(gè)立體分段，橫艙壁區(qū)域分成HT01～HT06共6個(gè)分段，以及首部分段、球鼻艏分段、機(jī)艙分段和尾部分段。

2 底部區(qū)域典型分段的拼裝設(shè)計(jì)

底部HB分段，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式將分段劃分成雙層底和舷側(cè)左右2層平臺(tái)3個(gè)組立，考慮到雙層底分段內(nèi)底板是平直的，外板首尾有線形，為便于胎架鋪設(shè)，組立以平直的內(nèi)底板為基面反造，舷側(cè)組立以平直的內(nèi)縱壁為基面?zhèn)仍臁?個(gè)組立的外板劃分以內(nèi)底板向上100 mm作為劃分線。3個(gè)組立的外板均為散貼。雙層底翻身正態(tài)后，吊舷側(cè)組立正態(tài)總組。

裝配順序：內(nèi)底板/平臺(tái)板拼板、焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→將預(yù)制好的外板片/平臺(tái)板片吊上分段→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→翻身焊→雙層底部分和平臺(tái)部分組合→預(yù)舾裝→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→正態(tài)上門架噴砂涂裝。

此類分段先拼焊雙層底組立，再拼雙層底組立和第一層平臺(tái)以下組立，最后將雙層底組立、第一層平臺(tái)以下組立和第二層平臺(tái)以下組立拼裝成段。3個(gè)組立組裝成完整的雙層底分段。底部組立裝配流程如圖1所示。

圖1 底部HB分段組立裝配流程圖

其中小組立裝配也以立體模型的圖紙分發(fā)給施工人員，施工人員在消化生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙的同時(shí)參看三維立體模型，可以很直觀地對(duì)照著模型將構(gòu)件對(duì)號(hào)入座。小組立裝配模型如圖2所示，其他區(qū)域類似。

圖2 底部小組立裝配模型圖

3 舭部區(qū)域典型分段的拼裝設(shè)計(jì)

根據(jù)舭部區(qū)域的船型特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)形式、板材規(guī)格和建造能力，將舭部區(qū)域分成CW01～CW15共15個(gè)立體分段，以線型比較繁雜的舭部分段為例，利用 TRIBON系統(tǒng)平面建模模塊和曲面建模模塊分組立建實(shí)體模型進(jìn)行模擬拼裝設(shè)計(jì)。

舭部分段含有距基線4 777 mm和距基線7 673 mm這2個(gè)平臺(tái)，將舭部分段設(shè)置為2個(gè)組立，即4 777 mm平臺(tái)組立和7 673 mm平臺(tái)組立。分別以4 777 mm平臺(tái)、7 673 mm平臺(tái)為基面反造，2個(gè)組立以平臺(tái)板向上100 mm作為外板接縫，外板均散貼。2個(gè)組立以7 673 mm平臺(tái)為基面反態(tài)組合。

裝配順序：平臺(tái)板拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→將預(yù)制好的外板片吊上組→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→翻身焊接→預(yù)舾裝（集裝箱箱腳墊板的安裝見專項(xiàng)工藝）→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→側(cè)態(tài)上門架噴砂涂裝

分段裝配流程先吊裝4 777 mm平臺(tái)組立，再吊裝雙層底翻身，最后吊裝7 673 mm平臺(tái)組立形成完整分段。舭部CW組立裝配流程如圖3所示。

圖3 舭部CW分段組立裝配流程圖

4 舷側(cè)區(qū)域典型分段建造的拼裝設(shè)計(jì)

舷側(cè)區(qū)域平行中體比較長(zhǎng)，根據(jù)舷側(cè)區(qū)域結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的船型特點(diǎn)，將舷側(cè)區(qū)域分成 HS01～HS15共15個(gè)立體分段。

舷側(cè)分段包含2個(gè)平臺(tái)、1層甲板、邊縱壁和外板，該類分段分為2個(gè)組立，以10 569 mm平臺(tái)為分界：舷側(cè)組立、10 569 mm平臺(tái)組立。舷側(cè)組立以內(nèi)側(cè)壁為基面?zhèn)仍欤?0 569 mm平臺(tái)組立以10 569 mm平臺(tái)為基面反造。待各組立完成后，擺升高支撐以內(nèi)壁為基面組合，外板散貼。

裝配順序：胎架制作（16600縱壁應(yīng)考慮加放適當(dāng)?shù)姆醋冃?，以分段中間的肋位為基點(diǎn)，兩側(cè)向下放5 mm）→將拼焊完工的縱壁板吊上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→上外板→預(yù)舾裝→將已完工的10 569 mm平臺(tái)吊裝合龍→吊環(huán)及加強(qiáng)、工裝件安裝→翻身焊接→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→側(cè)態(tài)上門架噴砂涂裝。

分段裝配流程先吊裝舷側(cè)組立與橫艙壁組立，再吊裝10 569 mm平臺(tái)組立，形成完整的舷側(cè)分段。舷側(cè)HS分段組立裝配流程如圖4所示。

圖4 舷側(cè)HS分段組立裝配流程圖

5 橫艙壁分段的拼裝設(shè)計(jì)

橫艙壁6個(gè)區(qū)域都相似，包含3個(gè)平臺(tái)，距基線17 613 mm平臺(tái)、13 465 mm平臺(tái)和10 569 mm平臺(tái)，包含6個(gè)框架式垂直桁。以其中一個(gè)典型區(qū)域的橫艙壁為例，建造方式以距基線17 613 mm平臺(tái)、13 465 mm平臺(tái)和10 569 mm平臺(tái)為界分成4個(gè)組立，以一側(cè)橫艙壁板為基面?zhèn)仍臁?/p>

裝配順序：橫艙壁/強(qiáng)框架拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→預(yù)舾裝→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→側(cè)態(tài)上門架噴砂涂裝。

先拼框架，各平臺(tái)組立安裝好之后吊裝到橫艙壁板上定位焊接，分段拼裝流程如圖5所示。

圖5 橫艙壁拼裝流程圖

6 首部分段的拼裝設(shè)計(jì)

首部區(qū)域由多層平臺(tái)和橫艙壁、強(qiáng)肋骨框架和普通肋骨組成，根據(jù)首部的結(jié)構(gòu)形式，建造方式以各層甲板和平臺(tái)為基面反造，散貼外板。

裝配順序：各層甲板和平臺(tái)、強(qiáng)框架、橫艙壁拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→預(yù)舾裝→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→反態(tài)上門架噴砂涂。

分段裝配流程先吊裝最上面的平臺(tái)組立，再依次吊裝下面的平臺(tái)組立，吊裝橫艙壁組立，最后吊裝外板，形成完整的首部分段。首部分段組立裝配流程如圖6所示。

圖6 首部分段組立裝配流程圖

7 首部球鼻艏分段的拼裝設(shè)計(jì)

球鼻艏區(qū)域外部線形比較繁雜，經(jīng)分析研究，除肋骨平面以外都是曲面形狀，如果以曲面為基面擺胎架建造，很難控制外形尺寸，很難控制內(nèi)部構(gòu)件的安裝角度。研究最佳的建造方式是以平直的面為基面建造，故選擇平面肋板基面臥造，散貼外板的建造方式。

裝配順序：肋板/強(qiáng)框架拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→預(yù)舾裝→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→反態(tài)上門架噴砂涂裝。

球鼻艏分段裝配模型如圖7所示。

圖7 球鼻艏裝焊模型

8 機(jī)艙和尾部分段的拼裝設(shè)計(jì)

機(jī)艙尾部區(qū)域有基座和尾軸，結(jié)構(gòu)形式也比較復(fù)雜，建造分機(jī)艙段、尾部段和尾軸段，經(jīng)分析研究，機(jī)艙區(qū)域分前后2個(gè)小段，其建造方式也是以各層平臺(tái)為基面反造最佳，以平臺(tái)為基面，拼裝基座縱橫框架，散貼外板，最后幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行搭載。

裝配順序：各層平臺(tái)板拼板，焊接→上胎架鋪板、定位、劃線→劃線驗(yàn)收→構(gòu)架、部件裝焊→散貼外板并焊接→吊環(huán)及加強(qiáng)的安裝→翻身→完工測(cè)量→結(jié)構(gòu)性驗(yàn)收，預(yù)裝驗(yàn)收→提交船東、船檢驗(yàn)收→正態(tài)上門架噴砂涂裝。

機(jī)艙和尾部分段裝配模型如圖8所示。

圖8 機(jī)艙和尾部分段裝配模型圖

9 結(jié)論

通過對(duì)3 820箱船全船主船體不同區(qū)域建三維模型，預(yù)先進(jìn)行模擬拼裝設(shè)計(jì)，優(yōu)化建造工藝，配合生產(chǎn)設(shè)計(jì)三向投影平面圖紙，把三維立體模型附生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖紙中，有了實(shí)體模型輔助造船，解決了普通工人識(shí)圖、讀圖的困難，工人在船舶建造過程中參照模型能夠很直觀地識(shí)圖、讀圖，進(jìn)行部件裝配、組件裝配、分段裝配。施工人員根據(jù)模型將所有的零部件對(duì)號(hào)入座，裝配效率比傳統(tǒng)建造模式提高10%，有效提高造船的經(jīng)濟(jì)效益。