新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法應用研究

劉保華, 姜旭楓

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法應用研究

劉保華, 姜旭楓

(上海江南長興重工有限責任公司， 上海 201913)

主要闡述了新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法，并與傳統(tǒng)工藝進行了比較，同時還介紹了新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法在集裝箱船建造過程中的應用情況，從而為集裝箱船關鍵建造工藝優(yōu)化開拓了創(chuàng)新的視野。

集裝箱船 底錐 工藝變革 效率提升

1 前言

隨著全球經(jīng)濟合作的不斷深入，全球各大造船企業(yè)間的競爭日漸激烈。中國目前已然成為世界第一造船大國，但實際上中國造船業(yè)與世界先進國家造船技術層面尚有較大差距。技術水平提升及生產(chǎn)效率提高是我國造船企業(yè)在激烈的市場競爭中贏得主動，獲得可持續(xù)發(fā)展空間的有效手段，傳統(tǒng)的造船技術和理念必須革新。而集裝箱船作為目前的主流建造船型，集裝箱船建造工藝不能停留于傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)水平上，應當著眼于提升效率，建立科學、現(xiàn)代的施工工藝，改進集裝箱船生產(chǎn)水平，為造船企業(yè)在造船環(huán)境日益嚴峻的環(huán)境下，進一步謀取利潤空間和發(fā)展空間。

集裝箱船貨艙內(nèi)底錐作為集裝箱堆放的重要載體，其安裝的質量優(yōu)劣直接決定了后續(xù)吊箱實驗的成功與否，且集裝箱船底錐安裝及吊箱實驗的工作量占據(jù)整個集裝箱船建造的絕大部分，過去集裝箱船底錐安裝一直采用傳統(tǒng)的安裝工藝，導致集裝箱船大型舾裝件安裝周期較長，極大影響了整體建造速度，成為制約最終交船周期的重要因素。隨著當前世界造船環(huán)境日益嚴峻，船東對于船舶建造要求愈加嚴格，為了提升集裝箱船貨艙底錐安裝質量和速度，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)核心競爭力，采用現(xiàn)代化的安裝手段取代傳統(tǒng)的安裝方式勢在必行。

2 傳統(tǒng)集裝箱船底錐安裝、吊箱工藝

國內(nèi)大中型船舶建造企業(yè)一直沿用傳統(tǒng)的箱腳底錐安裝方法。傳統(tǒng)的集裝箱船底錐主要采用手工方式進行定位后點焊，再通過試箱確認底錐位置，整個定位過程繁雜、耗時長、生產(chǎn)效率底下，并需要貨艙內(nèi)兩次試箱方能進行集裝箱船集裝箱底錐的提交。

2.1 傳統(tǒng)底錐安裝、吊箱工藝流程

傳統(tǒng)模式集裝箱底錐安裝流程為：根據(jù)貨艙尺寸初步確定底錐位置并點焊→試箱確定位置→燒焊底錐→試箱提交。

2.2 傳統(tǒng)底錐安裝、吊箱工藝中的不足

總結傳統(tǒng)的集裝箱船箱腳底錐安裝方法不足之處主要體現(xiàn)在從下兩個方面：一是利用手工方式確認底錐安裝位置過程繁雜，精度難以保證；二是利用傳統(tǒng)底錐安裝方式導致重復工作，需要進行貨艙二次試箱，影響集裝箱船建造速度。

采用傳統(tǒng)的定位安裝方式，必須通過試箱來確定底椎的正確安裝位置，全船貨艙底錐安裝位置除報驗船東試箱外，尚需一次確定底錐安裝試箱工作量。對于初定位的底椎經(jīng)試箱后位置不正確的，還要再拆除重新進行安裝。這樣重復的勞動，必然導致工時增加，造成了人力、物力資源的浪費。對于現(xiàn)代造船企業(yè)而言，重復試箱不足還在于加重了原本緊張的吊車資源的使用壓力。

3 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本原理為利用現(xiàn)代測量技術，簡化箱腳底錐定位流程，運用數(shù)字驗算的方法，將實際箱腳底錐定位通過測量及現(xiàn)場數(shù)字分析的方式實現(xiàn)一次定位，避免通過試箱確定底錐位置，提高了箱腳底錐定位準確性和效率，降低了吊車資源使用，加速了集裝箱船貨艙完整性成型速度，縮短了集裝箱船建造周期。

3.1 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本流程

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法基本流程為：利用現(xiàn)代三維測量分析技術確定底錐位置→燒焊底錐→試箱提交。

3.2 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法實施基礎

新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法實施成功與否很大程度上取決于導軌架預裝精度以及集裝箱船貨艙搭載精度，故自導軌架預裝階段開始須進行嚴格的精度管理。

3.2.1 導軌架分段預裝精度控制關鍵要點

導軌架預裝以橫隔艙中心線為基準劃線。為避免累積誤差，應使用皮尺一次劃線定位。導軌架水平度要求±3 mm，此為原則性要求，具體誤差應以單個箱位兩根導軌架為評判基準。按照集裝箱船特點，建議導軌間距負公差施工，以保證角隅處導軌架安裝位置導軌架前后壁間距應進行±3 mm管理。圖1為導軌架分段預裝示意圖，圖2為導軌架安裝位置示意圖。

圖1 導軌架分段預裝示意圖

圖2 導軌架安裝位置示意圖

3.2.2 集裝箱船貨艙搭載精度控制關鍵要點

(1) 貨艙橫隔艙定位：中心線定位基準。

① T-BHD上、下口中心線與內(nèi)底板中心線偏差≤3 mm；

② 相鄰T-BHD艙口圍頂板中心線左右偏差≤3 mm，極限10 mm。

(2) 重點保證橫隔艙搭載定位垂直度偏差≤10 mm。

(3) 重點保證貨艙相鄰橫隔艙間距偏差≤5 mm。要求控制四點：上口左舷、上口右舷、下口左舷、下口右舷，如考慮到現(xiàn)場實際超差情況，極限-20 mm。

(4) 重點保證貨艙艙口圍頂板水平度搭載定位控制在±5 mm之內(nèi)，極限±10 mm。

(5) 重點保證貨艙寬度偏差≤10 mm。

圖3所示為典型集裝箱船貨艙搭載相關精度要求。

圖3 集裝箱船貨艙示意圖

3.3 新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法

3.3.1 基于新型安裝方法下貨艙內(nèi)底錐安裝階段

為了縮短集裝箱船建造周期，在集裝箱船出塢前要盡可能保證整個箱船的出塢完整性，作為集裝箱船整個綁扎系統(tǒng)重要組成部分之一的底錐安裝狀態(tài)直接對整個貨艙完成性有決定性影響。以往由于采用傳統(tǒng)方式，效率低下，整個安裝及提交周期較長，故在集裝箱船出塢前，是不可能完成所有集裝箱船所有底錐安裝的。而采用新型的集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法，采用數(shù)字驗算方法可以直接確定底錐安裝位置，效率顯著提升，故在船塢內(nèi)完成貨艙內(nèi)底錐安裝完全可行。

綜上所述，基于新型安裝方法下貨艙內(nèi)底錐安裝階段是在船塢階段，而對于組成集裝箱堆放的每個貨艙而言，底錐的安裝最佳時機為整個貨艙成型之后，除了方法可行之外，也為了考慮盡可能地提升集裝箱船建造速度，加速貨艙完整性成型。

3.3.2 新型底錐安裝方法

集裝箱船底錐由箱腳腹板、調(diào)節(jié)板及底錐組成(見圖4)。新型的集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法是在充分研究、分析傳統(tǒng)底錐安裝工藝的基礎之上改進而來的。在貨艙內(nèi)底錐安裝過程中有機揉入現(xiàn)代精度測量技術，通過數(shù)字驗證方法取代試箱實驗，經(jīng)過數(shù)字驗證確定底錐位置，使底錐一次定位成功，具體的安裝流程如下。

圖4 底錐安裝示意圖

(1) 完成底錐安裝前的準備工作，在單個貨艙成型后，快速清理貨艙內(nèi)垃圾及調(diào)離相關影響測量的設備。

(2) 按照設計圖紙尺寸要求，完成單個貨艙內(nèi)所有箱腳腹板安裝。由于調(diào)節(jié)板在箱腳腹板安裝位置處調(diào)節(jié)空間較大，故目前除大接縫處箱腳腹板在搭載階段安裝外，所有箱腳腹板均是在分段階段安裝完成。

(3) 利用全站儀，進行箱腳底錐垂向位置確認，檢測所有箱腳腹板水平度(調(diào)節(jié)板安裝位置處，此粗略位置即可，因局部水平度超差很小，見圖5)，通過分析確定每個箱位調(diào)節(jié)板板厚換算。

圖5 單個箱位箱腳腹板水平度測量圖

(4) 根據(jù)計算出的每個箱位的板厚，確定調(diào)節(jié)板厚度，交由加工部門加工。

(5) 利用全站儀測量貨艙每個箱位前后壁、相鄰導軌縱向和橫向間距，根據(jù)導軌面與對應箱腳底錐中心線相對關系，確定出箱腳底錐中心線縱向和橫向位置。

(6) 通過數(shù)字驗證法確定箱腳底錐縱向、橫向安裝位置，對于不滿足集裝箱船吊箱要求的底錐進行修正定位，如圖6、圖7所示。

(7) 燒焊底錐，打磨結束。

(8) 試箱提交船東。

3.3.3 箱腳底錐安裝位置數(shù)字確定

在新型集裝箱船底錐安裝方法中，采用數(shù)字驗算方式確定底錐安裝位置是重要的一環(huán)，主要通過利用全站儀采集到的相關數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)比對法，對比集裝箱船底錐安裝技術要求(見圖8)，設置允許極限誤差，綜合分析而得。需要采集的數(shù)據(jù)主要有單個箱位底錐中線縱橫向位置、對角線間距值、單個箱位導軌縱橫向間距值、導軌面至底錐中心線縱橫向間距值等，具體如圖9所示。

圖6 40FEET箱位底錐中心位置確定圖 圖7 填箱位置處底錐中線位置確定圖

圖8 典型集裝箱船底錐安裝理論圖

圖9 單個箱位三維測量技術示意圖

需要特別說明的是，在數(shù)字驗證箱腳底錐安裝位置時，主要考慮的是確認箱腳底錐安裝位置后需要數(shù)字模擬出實際集裝箱吊裝到位后，集裝箱四個箱腳位置處前后方向與導軌縱向間距是否符合要求、左右方向與導軌橫向間距是否符合要求。故在數(shù)字驗證之前需要設置一個風險系數(shù)值，即前后導軌縱向間距偏差值允許極限ΔX，左右方向導軌橫向間距偏差允許極限值ΔY，對于超出這兩個極限值的位置需要綜合分析，如果能夠滿足后續(xù)吊箱要求，可以繼續(xù)驗證，如果不能滿足試箱要求，需要采取措施，使之滿足要求后再進行箱腳底錐位置確定。

4 新型集裝箱船底錐安裝方法實施效果

我們以在制的4 700TEU集裝箱船作為新方法的研究對象，經(jīng)過充分準備及嚴格的管理實施，在首制上采用新的底錐安裝方法取得了良好的應用效果。經(jīng)總結分析，全船經(jīng)新方法后底錐一次安裝準確率達96%。在后續(xù)船施工中，新方法繼續(xù)推廣使用，目前階段底錐一次安裝準確率基本能達到99%。從在實際集裝箱船建造過程中使用新型底錐安裝方法的實際效果上，可以看出以新的作業(yè)方案為指導貨艙底錐安裝及貨艙吊箱提交，在提升生產(chǎn)效率的同時，也提高了生產(chǎn)質量。

4.1 經(jīng)濟效益

對新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法在公司建集裝箱船的實施情況進行分析，可以看出由于采取了工藝改革，改革后的新型集裝箱船底錐安裝效率較傳統(tǒng)有較大提升。以4 700TEU集裝箱船單船為例，全船節(jié)約1 144工時，較傳統(tǒng)的安裝調(diào)試工藝，節(jié)約工作量達50%，另外由于減少了一次吊箱時間，可將底錐安裝作業(yè)完成工期提前10天左右，有助于縮短整個集裝箱船的建造周期。

4.2 社會效益

通過新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法的研究與實施，突破了大型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝工藝依賴于重復作業(yè)不利于縮短船舶建造周期的瓶頸。針對傳統(tǒng)方法在底錐安裝及吊箱作業(yè)中工作量較大、重復作業(yè)較多、作業(yè)效率較低的現(xiàn)狀，研究以現(xiàn)代精度技術為支撐的高效底錐安裝工藝，并逐步推廣至集裝箱船建造中，形成良好的效果，有利于促進集裝箱船建造水平的快速提升，縮短與世界先進造船企業(yè)的差距。

5 結束語

通過新型集裝箱船貨艙內(nèi)底錐安裝方法的實施，成功完成了集裝箱傳統(tǒng)二維手工底錐安裝及二次試箱模擬向現(xiàn)代三維底錐定位及一次試箱模式的轉變，實現(xiàn)了集裝箱船一項關鍵技術的變革，提升了集裝箱船建造水平。集裝箱堆放系統(tǒng)安裝質量系集裝箱船高附加值的關鍵之一，只有提高安裝速度、提升安裝質量，才能最終保證集裝箱船的建造周期及建造質量?；诖?，只有不斷總結，在總結中提煉，不斷完善底錐安裝方案，做好過程管理，才能夠大幅提升集裝箱船底錐安裝質量及速度，才能夠提升集裝箱船建造能力，為造船企業(yè)核心競爭力的提升奠定厚實基礎。

[1] 應長春.船舶工藝技術[M].上海：上海交通大學出版社，2013.

[2] 張明華.精益造船模式研究[M].北京：中國經(jīng)濟出版社，2005.

The Method and Application of Fitting Cone Installation in Cargo Hold of New Container Ship

LIU Bao-hua, JIANG Xu-feng

(Shanghai Jiangnan Changxing Heavy Industry Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

The method of fitting cone installation in cargo hold of new container ship is elaborated, the comparison between new method and traditional method is refereed. The application of the method in construction process of container ship is introduced. The research opens a new vision for the key process optimization of container ship.

Container vessel Fitting cone Technology revolution Efficiency improvement

劉保華(1984-)，男，工程師。

U671

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