11萬t油船特殊區(qū)域分段精度管理與控制

柳 穎，鄧 波

(滬東中華造船集團(tuán)有限公司，上海 200129)

11萬t油船特殊區(qū)域分段精度管理與控制

柳 穎，鄧 波

(滬東中華造船集團(tuán)有限公司，上海 200129)

以11萬t油船的CW01(P)分段精度控制為例，詳細(xì)介紹了雙斜切立體分段、機(jī)艙區(qū)域和尾部區(qū)域分段的精度管理與控制的設(shè)計(jì)工藝和新技術(shù)。這些特殊區(qū)域分段的總組搭載精度管理與控制工作中應(yīng)用的一些新技術(shù)與新工藝，對(duì)后續(xù)其他船舶類似分段的精度管理工作有一定的參考價(jià)值。

特殊分段;精度管理;管理控制

0 引言

造船中的精度控制技術(shù)是以船體建造標(biāo)準(zhǔn)為基本原則，通過科學(xué)管理的方法和先進(jìn)的工藝手段對(duì)造船的全過程進(jìn)行尺寸精度分析與控制的一門技術(shù)。其目的就是最大限度的減少現(xiàn)場(chǎng)修整工作量，提高工作效率，縮短建造周期，降低建造成本，保證船舶質(zhì)量。船舶精度控制技術(shù)的研究，是其他相關(guān)技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)。

由于分段制造誤差、吊裝運(yùn)輸變形等原因，分段精度往往會(huì)出現(xiàn)各種問題，對(duì)11萬t系列油船的總組搭載進(jìn)行有效的精度控制與管理，以實(shí)現(xiàn)船塢無余量搭載，可以有效減少船塢中分段裝配作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的余量修整工作量，最大限度減少分段吊裝過程中吊車無用作業(yè)時(shí)間，從而達(dá)到提高建造質(zhì)量、縮短建造周期和降低造船成本的目的。本文以11萬t油船為例，對(duì)雙斜切立體分段、機(jī)艙區(qū)域分段和尾部區(qū)域分段的精度控制工作采用的新技術(shù)新工藝進(jìn)行詳細(xì)的敘述。

1 雙斜切立體分段精度管理與控制

針對(duì)雙斜切立體系列分段的總組搭載工作，在以往的船舶類似分段總組搭載作業(yè)過程中，由于二維測(cè)量方式的限制，無法對(duì)該類型分段的精度狀態(tài)做出有效的測(cè)量評(píng)價(jià)，從而無法實(shí)現(xiàn)無余量作業(yè)過程，也就無法對(duì)分段進(jìn)行有效的精度控制和管理。為了從根本上解決這一系列分段的無余量搭載問題，提高船舶的無余量搭載率，11萬t油船雙斜切立體分段采用了全站儀進(jìn)行測(cè)量進(jìn)而應(yīng)用精度管理軟件對(duì)測(cè)量結(jié)果分析進(jìn)行精度管理。

1.1 對(duì)已搭載分段和分段完工測(cè)量分析

(1)針對(duì)已搭載分段CW02(P)、CB01(P)的搭載狀態(tài)應(yīng)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，并應(yīng)用精度管理軟件進(jìn)行結(jié)果分析。下面以CW02(P)為例進(jìn)行說明，CB01(P)分段測(cè)量分析過程相同。雙斜切分段CW02(P)示意圖如圖1所示。對(duì)雙斜切分段CW02(P)艉端面應(yīng)用全站儀測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布如圖2所示，圖2中的數(shù)字為數(shù)據(jù)點(diǎn)。雙斜切分段CW02(P)艉端面測(cè)量點(diǎn)與理論點(diǎn)對(duì)比分析結(jié)果見表1。表1中，坐標(biāo)為理論點(diǎn)，(X)、(Y)、(Z)分別為X方向、Y方向、Z方向的偏差值。

圖1 雙斜切分段CW02(P)示意圖

從上述軟件分析結(jié)果中可以得出:

CW02(P)艉端面搭載狀態(tài)，船長(zhǎng)方向余量較為理想，半寬方向13號(hào)測(cè)量點(diǎn)以后存在10 mm以上誤差，此處誤差可以通過分段制造過程中假隔艙的精確定位來消除。

(2)針對(duì)即將搭載雙斜切分段CW01(P)的搭載狀態(tài)應(yīng)用全站儀進(jìn)行測(cè)量，并應(yīng)用相關(guān)精度管理軟件進(jìn)行結(jié)果分析。

雙斜切分段CW01(P)分段的具體測(cè)量和分析過程同已搭載分段CW02(P)的測(cè)量分析過程。

根據(jù)分析結(jié)果:CW01(P)分段完工狀態(tài)，首端口斜旁板(Fr13至Fr26)船長(zhǎng)方向局部余量為10～20 mm，首端口外板(Fr29至Fr63)船長(zhǎng)余量較多，最大處達(dá)96 mm。半寬方向(Fr64至Fr69)余量為10 mm左右，而Fr70至Fr76的局部點(diǎn)半寬方向短達(dá)16 mm。

圖2 搭載端面測(cè)量點(diǎn)示意圖

表1 搭載端面測(cè)量點(diǎn)與理論點(diǎn)對(duì)比分析結(jié)果

1.2 對(duì)CW01(P)分段進(jìn)行模擬搭載分析

采用精度管理軟件對(duì)CW01(P)分段進(jìn)行模擬搭載分析，CW01(P)艏端面與CW02(P)艉端面模擬搭載數(shù)據(jù)分析示意圖如圖3所示。

圖3 模擬搭載分析示意圖

1.3 無余量切割方案確定與實(shí)施

(1)對(duì)于CW01(P)與CW02(P)接頭處余量多余處進(jìn)行預(yù)處理，具體方案按照接頭模擬搭載數(shù)據(jù)分析表執(zhí)行。由于CW02(P)局部出現(xiàn)半寬間隙會(huì)超差10 mm左右，CW01(P)長(zhǎng)度方向余量切割時(shí)，外板可加放5～10 mm余量補(bǔ)償。

(2)對(duì)于 CW01(P)與 CB01(P)接頭處，參照CW01(P)與CB01(P)分段完工測(cè)量結(jié)果。此處在搭載過程中，局部會(huì)有20 mm左右的超差，故決定此接頭處余量暫不切割。在實(shí)際CW01(P)搭載定位過程中，此處余量的切割由于較為方便，可與支撐燒焊的過程同步進(jìn)行，盡可能節(jié)省吊裝作業(yè)時(shí)間。

通過采用上述方法對(duì)雙斜切立體CW01(P)分段進(jìn)行吊裝作業(yè)，整個(gè)作業(yè)過程控制在4 h左右，相比以往作業(yè)過程，減少了4～5 h，有效提高了分段的無余量搭載率，節(jié)省了船塢的吊裝時(shí)間。

2 機(jī)艙區(qū)域分段的精度管理與控制

機(jī)艙區(qū)域分段及部分首部分段在正態(tài)總組作業(yè)過程中，底部都燒焊一定高度的槽鋼作為支撐，以完成分段的總組。雖然采用此方式相較于專門的總組胎架已經(jīng)簡(jiǎn)單很多，但是在分段的總組過程中，仍然存在諸多不合理之處。

為了有效的進(jìn)行機(jī)艙區(qū)域類型分段的總組，特地將總組的支撐方式改為承重為50 t標(biāo)準(zhǔn)圓墩，必要時(shí)增加槽鋼。采用此方案，每只分段只需4～6只標(biāo)準(zhǔn)圓墩即可滿足總組要求。在總組之前可以根據(jù)相應(yīng)的工藝圖紙，將圓墩提前放置到指定的位置，待分段翻身到位后，再對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓墩進(jìn)行一些細(xì)微的位置調(diào)整，并且增加一些墊片以滿足分段水平方面的要求?？偨M時(shí)，基準(zhǔn)分段底部平臺(tái)燒焊部分槽鋼作為靠山，防止分段總組時(shí)，因使用花蘭及油泵對(duì)另1只分段位置微調(diào)時(shí)而造成的基準(zhǔn)分段移動(dòng)。此靠山槽鋼僅底部與總組平臺(tái)燒焊連接，與船體僅密貼，相比以往總組方式用槽鋼連接對(duì)接支撐更安全。

圓墩由圓鋼管與2塊圓形鋼板組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作，操作方便。示意圖如圖4所示。

圖4 圓墩制作示意圖

下面以11萬t油船機(jī)艙區(qū)域分段EG11(P)、EG12(P)的總組作業(yè)過程為例進(jìn)行說明。

(1)繪制總組支撐布置圖。

(2)根據(jù)支撐布置圖，在總組平臺(tái)處劃出輪廓線，并將圓墩放置于指定位置。圓墩布置示意圖如圖5所示。

(3)將分段放置于圓墩之上，并調(diào)整好位置。

從上述機(jī)艙區(qū)域分段的總組作業(yè)實(shí)際操作看，相對(duì)于原來槽鋼支撐工藝，按照每只總段需要6～9段槽鋼，其燒焊及割除占用吊車時(shí)間為(總組、搭載):平均可節(jié)約10 h/總段;機(jī)艙區(qū)及貨艙區(qū)總段共5只總段采用此方法，可節(jié)約吊車使用時(shí)間50 h。此方法節(jié)約了槽鋼及燒焊和氣割時(shí)消耗的能源和材料，同時(shí)由于機(jī)艙區(qū)域的底部有圓墩支撐的升高，為總段精度的測(cè)量和后續(xù)的無余量作業(yè)工作打下了基礎(chǔ)。

圖5 圓墩布置示意圖

3 尾部區(qū)域分段的精度管理與控制

11萬t油船尾部區(qū)域分段的軸舵系照光鏜孔分段的精度控制是船舶建造工作的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)其作業(yè)周期是制約船塢周期的重點(diǎn)內(nèi)容。為此，在該油船上推行了軸舵系分段預(yù)鏜孔后再進(jìn)行總組搭載的新型生產(chǎn)方式。這種生產(chǎn)方式有效的滿足了分段精度控制的要求，大大節(jié)省了船臺(tái)階段軸舵系照光鏜孔的周期，給機(jī)艙部分的各類工作提供了更為充足的時(shí)間，為縮短船塢周期創(chuàng)造了良好的條件，并且進(jìn)一步提高了船舶下水的完整性。

通過實(shí)際的測(cè)量和分析，11萬 t油船舵系A(chǔ)B01、軸系A(chǔ)B02分段的接縫處，外板容易發(fā)生間隙超差或線型不好等問題，勢(shì)必嚴(yán)重影響軸舵系的控制精度。為此，采用了在接縫上下前后處各增加1道假隔艙的方法。這樣既可以減輕施工負(fù)擔(dān)，又可以有效保證接縫處外板的線型。分段完工后，由精度管理人員對(duì)整個(gè)分段接縫處外板進(jìn)行半寬測(cè)量和長(zhǎng)度測(cè)量，保證分段外板線型。

根據(jù)實(shí)際情況，總組、搭載過程中，需要對(duì)焊接裝配順序做實(shí)時(shí)的調(diào)整，保證預(yù)鏜孔中心線與船體中心線的平行度:

(1)針對(duì)軸系分段AB02:AB02分段裝焊是在平臺(tái)總組階段進(jìn)行的。裝焊前對(duì)總組(軸系分段和主機(jī)平臺(tái)分段)進(jìn)行測(cè)量，得到測(cè)量數(shù)據(jù)后，分析決定裝配焊接的順序?；驹瓌t是總組后，先將軸孔中心兩側(cè)定位好，完成中心縱桁與平臺(tái)兩舷定位后，由軸孔中心線的左右兩側(cè)開始對(duì)稱焊接。焊接順序?yàn)樽笥覍?duì)稱，由上而下焊接。焊接時(shí)先完成中心線兩側(cè)上下1 000 mm內(nèi)的外板焊接，然后是外板和甲板，最后是其他構(gòu)架。同時(shí)還制作專業(yè)的測(cè)量支架，方便應(yīng)用激光經(jīng)緯儀固定在AB02尾軸管，使得尾軸中心與儀器激光點(diǎn)始終保持同一狀態(tài)。尾部軸系照光示意圖如圖6所示。

圖6 尾部軸系照光示意圖

(2)針對(duì)舵系分段AB01:AB01分段裝焊是搭載后進(jìn)行的。相比于AB02分段，AB01分段要考慮更多因素，包括軸系的垂直度、與舵系的相交度、甲板高度等。在搭載過程中進(jìn)行測(cè)量，由測(cè)量數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)分析決定裝配焊接順序?；驹瓌t是首先保證舵系中心線的完好，其次是外板和肋距。裝配順序是由外向內(nèi)，由上向下。焊接要視AG11分段搭載后的狀態(tài)而定，基本上是由外向內(nèi)，由下向上。

上述一系列工藝的應(yīng)用，大大提高了11萬t油船焊接成形后軸舵系中心的精度。

4 結(jié)語

在11萬t系列油船的建造過程中，本文采用和推行的雙斜切立體分段、機(jī)艙區(qū)域和尾部區(qū)域分段的精度管理與控制的新技術(shù)新工藝，取得了良好的效果，有效地減少了船塢中分段裝配作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的余量修整工作量，最大限度減少了分段吊裝過程中吊車無用作業(yè)時(shí)間，達(dá)到了提高建造質(zhì)量、縮短建造周期和降低造船成本的目的。

［1］ 周宏，蔣志勇，馬曉平.基于質(zhì)量控制的船舶建造精度管理探討［J］.造船技術(shù)，2001，(6):18-22.

［2］ 柳良音，等.現(xiàn)代造船船體建造精度基準(zhǔn)的分析應(yīng)用［J］.外高橋造船技術(shù)，2008，(1):31-36.

［3］ 陳風(fēng).船體分段精度控制體系和方法研究［D］.上海:上海交通大學(xué)，2006.

［4］ 紀(jì)竹盛.總段模塊化建造和船臺(tái)合攏自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)［J］.造船技術(shù)，2003，(1):19-20.

U671

B

2011-08-10

柳穎(1977-)，男，碩士研究生在讀，工程師，主要從事船舶建造生產(chǎn)管理工作;鄧波(1981-)，男，碩士，工程師，主要從事船舶建造技術(shù)支持工作。