改裝船舶分段對(duì)接錯(cuò)位的研究與討論

蘇 宇，董德玉，董德興

(1.舟山中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，浙江舟山 316131;2.昆山銳芯微電子有限公司，江蘇昆山 215300)

0 前言

在眾多改裝船舶中，“油輪改裝散貨船”為眾多改裝船型的一種，而無論何種船型改裝都不能避免一個(gè)問題，那就是分段對(duì)接。如果分段對(duì)接縫位置出現(xiàn)錯(cuò)位，不僅會(huì)增加施工難度、浪費(fèi)人工，而且還會(huì)在對(duì)接縫部位產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力從而影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，甚至有些部位會(huì)影響船舶的總縱強(qiáng)度，縮短船舶結(jié)構(gòu)使用壽命。

某輪的主要工程為新加內(nèi)底板、下邊柜、上邊柜、甲板縱桁、艙口圍以及生活區(qū)改裝等，其中上邊柜改裝比較繁雜，老甲板強(qiáng)橫梁部分拆除，新加上邊柜框架與老橫梁對(duì)接 (見圖1)。根據(jù)圖1，由于船舶線型以及切割不準(zhǔn)確等問題的影響，使得在裝上邊柜底板時(shí)很容易使底板分段在對(duì)接縫位置錯(cuò)位，那么如何處理該問題，下面我們以常見的3種處理方案分別對(duì)其進(jìn)行討論。

圖1 上邊柜改裝簡圖

1 裝配上邊柜底板前對(duì)框架的控制

切割老框架時(shí)應(yīng)在老框架處畫出切割線及檢驗(yàn)線，在此不再贅述，切割時(shí)建議每道老框架留有10 mm的余量。切割完畢后在艙長方向的每個(gè)框架的同一點(diǎn)拉粉線來檢驗(yàn)各個(gè)框架的切割縫是否平齊，如有突出及凹陷的框架及時(shí)對(duì)其修整。若新加上邊柜框架分段的尺寸有所不同時(shí)，需要按圖紙尺寸切割老框架 (保留10 mm余量)，待切割完畢后將新加上邊柜框架定位，再用同上方法檢驗(yàn)新加上邊柜框架沿船長方向是否在同一直線上。如若不共線需將新加框架拆除對(duì)老框架進(jìn)行修正 (如果直接修整新加框架會(huì)出現(xiàn)底板縱骨切口的高度變矮，需要同時(shí)修整框架切口使其高度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，比拆除新加框架重新定位要麻煩很多)，通過該方法可有效預(yù)防分段錯(cuò)位的發(fā)生。

2 對(duì)接縫部位結(jié)構(gòu)調(diào)平

在船舶改裝過程中，很多情況下會(huì)出現(xiàn)所有分段已經(jīng)裝配結(jié)束才發(fā)現(xiàn)分段對(duì)接縫位置錯(cuò)位，很多施工人員首先想到用馬板對(duì)錯(cuò)位位置卡平后焊接，下面以上邊柜底板分段為例，若對(duì)接縫位置出現(xiàn)錯(cuò)位 (見圖2)用調(diào)平的方法是否可行。

圖2 上邊柜底板分段對(duì)接縫區(qū)域

由于該輪的上邊柜結(jié)構(gòu)采用縱骨架形式，所以根據(jù)圖2可以看到，F(xiàn)r72為軟結(jié)構(gòu);Fr71與Fr73為新加上邊柜框架，分段對(duì)接縫位于Fr72+210位置，上邊柜底板縱骨為FB500×24的扁鐵，若該對(duì)接縫位置錯(cuò)位20 mm，用調(diào)平的方法對(duì)其校正。根據(jù)《材料力學(xué)》理論，計(jì)算每根底板縱骨的受力情況，為方便調(diào)平，現(xiàn)將分段對(duì)接縫附近的底板縱骨沿焊縫兩邊分別刨開2 000 mm，那么該縱骨即可簡化成普通梁的結(jié)構(gòu)形式 (見圖3)。Fr71與Fr73分別成為簡支梁的支點(diǎn)，由于底板縱骨受到馬板的力的作用，縱骨L1受到向下的力F1，縱骨L2受到向上的力F2，取彈性模量E=2×105MPa，現(xiàn)對(duì)其中一根縱骨進(jìn)行受力分析。根據(jù)該縱骨的受力情況并結(jié)合材料力學(xué)的相關(guān)公式計(jì)算，得出:F1≈F2=68.641 3 kN，h1=12.19 mm，h2=7.81 mm。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們可知，當(dāng)上邊柜底板縱骨調(diào)平焊接后，在不考慮焊接應(yīng)力存在的條件下每根底板縱骨內(nèi)部已經(jīng)存在5.72 MPa的內(nèi)應(yīng)力，而上邊柜底板共有9根縱骨共約51.48 MPa的內(nèi)應(yīng)力，由于該應(yīng)力的存在使得船舶結(jié)構(gòu)壽命有所縮短。

3 結(jié)構(gòu)做近似光順

上邊柜底板分段對(duì)接縫錯(cuò)位時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際情況將在對(duì)接縫部位兩側(cè)各1 000 mm范圍內(nèi)的上邊柜縱骨切斷，再用馬板將兩塊底板調(diào)平焊接，待底板焊接結(jié)束后，將所切斷的縱骨沿對(duì)接縫兩邊各2 000 mm的范圍內(nèi)挖補(bǔ)，使得縱骨的對(duì)接縫與底板的折角點(diǎn)盡量錯(cuò)開較遠(yuǎn)的距離，以避免對(duì)接縫與折角重合 (見圖4)，同時(shí)修整上邊柜縱骨接縫處使其盡量光順過渡，該方法不宜調(diào)整較大的錯(cuò)位。

圖4 結(jié)構(gòu)近似光順

4 結(jié)語

根據(jù)以上計(jì)算分析，我們得知，分段錯(cuò)位后用調(diào)平的方法以及結(jié)構(gòu)做近似光順的方法都不是最理想的方案。分段調(diào)平最大的缺點(diǎn)在于費(fèi)時(shí)費(fèi)力、結(jié)構(gòu)內(nèi)部有很大的內(nèi)應(yīng)力存在，而上邊柜底板及縱骨沿船長方向連續(xù)，同時(shí)參與船舶的總縱強(qiáng)度，由于沿船長0.4～0.65 L范圍內(nèi)船舶彎矩最大，故該方案不適用于該區(qū)域。結(jié)構(gòu)做近似光順的方法缺點(diǎn)在于縱骨挖補(bǔ)區(qū)域、底板對(duì)接區(qū)域不能做到完美的光順，容易產(chǎn)生折角點(diǎn)，容易發(fā)生應(yīng)力集中，該方案同樣不適用于船長0.4～0.65 L范圍內(nèi)。為了能使結(jié)構(gòu)能夠充分自由對(duì)接避免存在內(nèi)應(yīng)力就要在分段裝配時(shí)提前做好預(yù)防工作，在我廠眾多改裝船舶中已充分利用“裝配上邊柜底板前對(duì)框架的控制”的方法，并在船舶各個(gè)部位得到良好的實(shí)施，希望以上分析能為同類型改裝船提供參考。

［1］陳可越，陳述，蔡強(qiáng).船舶設(shè)計(jì)制造修理技術(shù)與質(zhì)量檢測驗(yàn)收實(shí)用手冊［M］.北京:清華同方光盤電子出版社，2003.

［2］羅思殿.船舶維修技術(shù)實(shí)用手冊［M］.吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

［3］李春鳳，劉金環(huán).工程力學(xué)［M］.大連:大連理工出版社，2005.

［4］中國船級(jí)社.鋼制海船入級(jí)規(guī)范［M］.北京:人民交通出版社，2006.