李 毅,陳繼康

(1.揚州中遠海運重工有限公司,江蘇 揚州 225200;2.山東港口裝備集團有限公司,山東 青島 226000)

0 引言

集裝箱船作為船舶與海洋工程建造領(lǐng)域中的三大主力船型之一,主要通過復(fù)雜的綁扎系固系統(tǒng)和安裝艙內(nèi)導(dǎo)軌架來限制運載集裝箱在實船運行階段受船舶橫搖和縱傾產(chǎn)生的位移,進而實現(xiàn)貨物單元化和標準化運輸?shù)哪康?這也是區(qū)別于散貨船及油船的最大特點。導(dǎo)軌架作為其重要組成部分,主要對艙內(nèi)集裝箱吊裝起導(dǎo)向作用,對艙內(nèi)堆放的集裝箱在位移起限制作用。每艘集裝箱船均會涉及大量的導(dǎo)軌架制造和安裝工作。考慮到集裝箱尺寸的標準化,導(dǎo)軌架安裝精度的要求特別高,船舶建造方需統(tǒng)籌對船體橫艙壁、導(dǎo)軌架直線度、扭曲度、水平度和導(dǎo)軌架間距等進行精度控制。

傳統(tǒng)的集裝箱船導(dǎo)軌架安裝方法是在橫艙壁正胎狀態(tài)下,對橫艙壁正面進行劃線定位導(dǎo)軌架,其次通過拉線對導(dǎo)軌架進行調(diào)平處理,最后再進行裝配和焊接工作。當正面導(dǎo)軌架安裝完畢后,需要利用龍門吊將橫艙壁進行180°翻身。當安裝有一面導(dǎo)軌架的橫艙壁翻身后,再重復(fù)上述方法,對橫艙壁另外一面進行導(dǎo)軌架安裝?？紤]到橫艙壁一般結(jié)構(gòu)較弱,翻身過程中很容易產(chǎn)生永久性的塑性變形,不利于精度控制。另外,橫艙壁翻身后還需重新對其進行調(diào)平,這便意味著整個導(dǎo)軌架安裝過程需對橫艙壁進行2次調(diào)平處理,無法保證基準的完全統(tǒng)一,精度控制較難。這種傳統(tǒng)的導(dǎo)軌架安裝方法顯然不能滿足現(xiàn)代造船快速化、高精度化、科學(xué)化的需求。

針對以上問題,為提高安裝精度和速度,本文提出一種更加科學(xué)的集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法,可一次性實現(xiàn)橫艙壁導(dǎo)軌架的雙面安裝,降低吊裝過程中產(chǎn)生的永久塑性變形,進而有效提高導(dǎo)軌架的預(yù)裝精度[1]。

1 雙面安裝導(dǎo)軌架的設(shè)計方法

集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法,其特征如下[2]:

(1)將導(dǎo)軌架預(yù)先放置到導(dǎo)軌架雙面安裝特定胎架的凹槽里,并用卡板固定預(yù)埋的導(dǎo)軌架。

(2)吊裝橫艙壁分段將其放置于導(dǎo)軌架雙面安裝特定胎架上,根據(jù)橫艙壁上預(yù)劃的安裝參考線進行調(diào)豎直。

(3)調(diào)豎直后,在橫艙壁正反兩面安裝角鋼標桿,并用激光經(jīng)緯儀在標桿上找出參照線,利用參照線在每一根標桿上敲上定位點,進而通過量取定位點到導(dǎo)軌架角鋼內(nèi)表面的距離來進行導(dǎo)軌架連接板的修割調(diào)平和焊接。

通過此種方法實現(xiàn)將集裝箱船導(dǎo)軌架調(diào)至絕對水平的目的,進而保證實船運營階段集裝箱吊裝進入貨艙的平順性。

2 雙面安裝導(dǎo)軌架現(xiàn)場具體施工要領(lǐng)

用鋼材拼搭并焊接出用于放置橫艙壁和導(dǎo)軌架的胎架。胎架包括用于支撐橫艙壁的凸起支撐部、用于安裝導(dǎo)軌架的凹槽(凹槽位于相鄰兩凸起支撐部之間)。使用水平儀對胎架整體調(diào)水平,確保各凸起支撐部均位于同一水平面上,同時確保各凹槽的底面位于同一水平面上。胎架剖面見圖1。

1—胎架;2—胎架凹槽;3—卡板;4—導(dǎo)軌架。圖1 胎架剖面圖(單位:mm)

2.1 預(yù)埋導(dǎo)軌架

(1)導(dǎo)軌架包括導(dǎo)軌架本體及連接在導(dǎo)軌架本體上的導(dǎo)軌架連接板。

(2)導(dǎo)軌架連接板預(yù)留打磨修割余量來調(diào)節(jié)導(dǎo)軌架高度,確保導(dǎo)軌架上頂面位于同一水平面上。

(3)將各導(dǎo)軌架放置在相應(yīng)的凹槽內(nèi),使用卡板將導(dǎo)軌架固定在凹槽內(nèi)。

(4)各導(dǎo)軌架連接板頂面形成的水平面低于各凸起支撐部形成的水平面。

2.2 橫艙壁分段建造

在凸起支撐部上完成橫艙壁分段建造。建造完成后,在分段的橫艙壁上劃出水平參考線、豎直參考線和導(dǎo)軌架中心線,對分段橫艙壁進行整體調(diào)水平。橫艙壁上安裝導(dǎo)軌架所需的各類線見圖2。

圖2 橫艙劃線示意圖(單位:mm)

2.3 安裝角鋼標桿

(1)在橫艙壁的正反兩面均豎直安裝若干角鋼標桿。

(2)使用激光經(jīng)緯儀在正面橫艙壁角鋼標桿上確定一個主基準面,然后根據(jù)主基準面在各個角鋼標桿上敲上定位點。

(3)使用激光經(jīng)緯儀在反面橫艙壁角鋼標桿上確定一個副基準面,然后根據(jù)副基準面在各個角鋼標桿上敲上定位點。所述主基準面到橫艙壁正面的距離與副基準面到橫艙壁反面的距離相等。

橫艙壁正反面標桿安裝示意圖見圖3。

4—導(dǎo)軌架;5—橫艙壁;6—角鋼標桿。圖3 橫艙壁正反面標桿安裝圖(單位:mm)

2.4 安裝導(dǎo)軌架

(1)根據(jù)副基準面確定預(yù)埋導(dǎo)軌架與橫艙壁反面之間的距離,對導(dǎo)軌架連接板修割、調(diào)平,然后將導(dǎo)軌架焊接在橫艙壁反面上。

(2)根據(jù)主基準面確定非預(yù)埋的導(dǎo)軌架與橫艙壁正面之間的距離,對導(dǎo)軌架連接板修割、調(diào)平,然后將導(dǎo)軌架焊接在橫艙壁正面上。

(3)預(yù)埋的導(dǎo)軌架需要比胎架最高水平面低10～20 mm,通過卡板與胎架凹槽牢固焊接的方式來臨時固定導(dǎo)軌架。

(4)在導(dǎo)軌架正式焊接之前,需將導(dǎo)軌架對準已劃好的導(dǎo)軌架中心線,逐一將導(dǎo)軌架進行定位。

(5)對每根導(dǎo)軌架的直線度進行確認,若有不滿足直線度要求的導(dǎo)軌架,需借助工裝具將導(dǎo)軌架調(diào)直,最后用保距尺再次從上到下,檢查2根導(dǎo)軌架之間的間距是否完全符合要求。

以上工作結(jié)束后,導(dǎo)軌架的安裝定位就基本完成,可以進入最后水平度確認和焊接工作。

2.5 導(dǎo)軌架完成焊接工作

定位點全部標出后,用拉鋼絲的方式確定水平線。然后根據(jù)從鋼絲到導(dǎo)軌架角鋼內(nèi)表面的理論尺寸200 mm來對導(dǎo)軌架角鋼背面的連接板進行余量修割,修割完畢后進行焊接。

3 2種安裝方式的成效對比

以某兩型10 000 TEU級集裝箱船為實例:一型船采用橫艙壁單面裝焊導(dǎo)軌架,翻身180°重新調(diào)整橫艙壁水平后,再裝焊另外一面導(dǎo)軌架的方法;另一型船采用本研究提出的集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下的導(dǎo)軌架雙面安裝方法。

在其他影響因素相同的情況下,采用第一種方法安裝時,需要用龍門吊對整個艙壁進行翻身。此方法占用了寶貴的龍門吊資源,且整個翻身過程對變形控制要求比較高,但采用該方式有一個比較明顯的優(yōu)點,那就是導(dǎo)軌架安裝時可以避免仰焊作業(yè)。根據(jù)以往箱船的建造情況,因安裝導(dǎo)軌架需要對艙壁進行翻身,采用該方式單船平均有3個貨艙導(dǎo)軌架存在大范圍變形,需要在塢內(nèi)對搭設(shè)腳手進行重新拆除、調(diào)整和安裝,浪費了大量的工時和物料。

采用本文提出的雙面同時安裝導(dǎo)軌架方法,根據(jù)萬箱船項目的實際應(yīng)用情況可知:單船17個貨艙,共計102個貨艙,出現(xiàn)導(dǎo)軌架大范圍變形的情況極小,微調(diào)的點位也較少;采用該方式的缺點是在安裝反面導(dǎo)軌架時,需增加一部分仰焊作業(yè)的工作量。為了降低該不利因素的影響,可以通過設(shè)計合理的胎架,使施工人員仰焊作業(yè)時的操作高度盡量合理,可以降低焊接難度。

綜上對比,不論采用何種安裝方式來完成導(dǎo)軌架的分段預(yù)裝,任何一種安裝方案都有對應(yīng)的成本,這是企業(yè)在生產(chǎn)過程中必須考慮的。為直觀對比選用不同方案的成效,通過列表方式給出3個對建造影響最大的因素,見表1。

表1 不同建造方式對比

4 結(jié)語

本研究提出一種集裝箱船橫艙壁正胎狀態(tài)下雙面安裝導(dǎo)軌架的方法。通過實船的驗證發(fā)現(xiàn),無需將橫艙壁吊裝翻身180°,即可一次性完成導(dǎo)軌架雙面安裝,有效降低了吊裝過程中產(chǎn)生的永久塑性變形。該安裝方法具有精度高、快速性好和經(jīng)濟性強等顯著特點,是當前超大型集裝箱船導(dǎo)軌架分段預(yù)裝精度控制的一項關(guān)鍵技術(shù),可進一步在船舶建造中推廣應(yīng)用。