新型船用工裝腳手架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

葛坤+許星+莊瑞民

摘 要：腳手架是配合船舶建造的一個(gè)極為重要的組合構(gòu)件。為適應(yīng)現(xiàn)代造船模式，實(shí)現(xiàn)降本增效，縮短建造周期，各大型船舶建造企業(yè)都在研究一套完整的新型船用腳手架工裝體系及其應(yīng)用技術(shù)，以此來(lái)滿(mǎn)足修造船用腳手架的快速、高效、科學(xué)搭設(shè)；滿(mǎn)足當(dāng)前形勢(shì)下多種類(lèi)型船舶的分段制作、噴砂、涂裝、總組、搭載、焊接等要求。

關(guān)鍵詞：腳手架；工裝；設(shè)計(jì)及應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Scaffolding is important for shipbuilding process. In order to be adapt to modern shipbuilding mode， decrease the production cost， improve the efficiency and shorten the shipbuilding period， many Shipyards are researching and applying a creative scaffold system to fully satisfy the various building processes demands such as section production， Sand blasting， Coating， block assembly and Welding.

Key words： Scaffold； Tools； Design and application

1 引言

現(xiàn)代大型船舶建造均采用模塊化生產(chǎn)，首先將整船分為若干分段（即模塊）單獨(dú)建造，然后在船塢或船臺(tái)將各分段焊接組合在一起形成船舶整體。由于在分段建造或船臺(tái)搭載的工作高度均在2 m以上，屬于高空作業(yè)。必須先搭建好工作平臺(tái)后，才能進(jìn)行舾裝、管裝、涂裝、焊接等作業(yè)。一般船廠采用鋼管加構(gòu)件的傳統(tǒng)腳手架搭設(shè)工作平臺(tái)，但隨著現(xiàn)代造船節(jié)奏的加快，以及降本、增效、節(jié)約成本的考慮，傳統(tǒng)腳手架已經(jīng)不適于現(xiàn)代造船的模式。

2 傳統(tǒng)腳手架問(wèn)題分析

在船舶建造過(guò)程中，腳手架搭設(shè)工作長(zhǎng)期以來(lái)，耗費(fèi)工時(shí)和人力的情況都沒(méi)有很好解決，阻礙生產(chǎn)工序的正常進(jìn)展。因此，簡(jiǎn)化腳手架搭設(shè)流程，提高搭設(shè)效率，降低人工成本，意義重大。

2.1 分段腳手架問(wèn)題分析

（ 1 ） 船體分段在噴砂、涂裝過(guò)程中，艙室內(nèi)腳手架 搭設(shè)困難，易與分段碰撞留下多處位置需要二次補(bǔ)涂。

（ 2 ）部分典型船體分段，其外板腳手架搭設(shè)工作量大，且要多次重復(fù)拆裝，效率低造成浪費(fèi)。

2.2 船臺(tái)腳手架問(wèn)題解決思路

為提高腳手架搭設(shè)的針對(duì)性，必需實(shí)現(xiàn)腳手架搭設(shè)簡(jiǎn)潔化。

（ 1 ） 實(shí)施船臺(tái)用腳手架預(yù)搭設(shè)，部分搭設(shè)過(guò)程轉(zhuǎn)移至分段或總組階段完成，同時(shí)杜絕不必要重復(fù)性搭設(shè)工作；

（ 2 ） 實(shí)現(xiàn)全船腳手架的規(guī)范化，統(tǒng)一化，簡(jiǎn)潔化，急需要做到各區(qū)域腳手架的配合，形成完整的全船腳手架系統(tǒng)。

3 設(shè)計(jì)方案

為解決傳統(tǒng)腳手架物量大、搭拆勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的問(wèn)題，根據(jù)船舶建造特點(diǎn)，制作了多種形式的腳手架工裝。一類(lèi)是采用輕型的、組合式的腳手架工裝，可實(shí)現(xiàn)快速搭拆，其工裝形式多變，可根據(jù)不同船型分段自由組合，重量輕、安裝、拆除方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，節(jié)約時(shí)間；另一類(lèi)為大型的、整體式的腳手架工裝，可用吊車(chē)整體吊運(yùn)，安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低，避免了反復(fù)搭拆，降低成本；除此之外，利用輕型腳手架零件與大型工裝件的配合，能充分滿(mǎn)足各種建造過(guò)程對(duì)腳手架的需求。

3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

組合式腳手架工裝由固定裝置（卡槽板或耳板）、連桿、肘板、立柱四部分組成，固定裝置與連桿焊接在一起或由螺栓連接，連桿與肘板焊接連接或由螺栓連接，肘板與欄桿立柱用焊接連接或用插銷(xiāo)方式固定。將多個(gè)組合式腳手架通過(guò)卡槽或焊接耳板固定在分段上，組合式腳手架之間鋪設(shè)腳手板，用鐵絲捆綁牢固，然后插入立柱并拉設(shè)橫向護(hù)欄，形成了安全、可靠的立體作業(yè)平臺(tái)。

整體式腳手架工裝有掛籠、跳板、塔架三種。塔架由立桿、作業(yè)平臺(tái)、斜梯、梯蓋、托架、欄桿等幾部分組成；跳板由作業(yè)平臺(tái)、立柱、欄桿組成；掛籠由立桿、作業(yè)平臺(tái)、斜梯、耳板組成。塔架立于地面，靠近分段，可以焊接分段外板垂向合攏縫（10 m以下），配合跳板可以焊接水平合攏縫，掛籠通過(guò)上端耳板焊接在甲板上。

3.2 技術(shù)要點(diǎn)

兩種類(lèi)型的新型腳手架工裝，通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)減少船體分段腳手架搭設(shè)過(guò)程中的拆卸工作，實(shí)現(xiàn)一體化搭設(shè)，相互配合形成船舶建造過(guò)程中的一套完整的新型腳手架系統(tǒng)。

3.2.1 新型腳手架的基礎(chǔ)零件

針對(duì)船舶分段結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的新型腳手架的基礎(chǔ)零件，是整個(gè)新型工裝腳手架的最重要組成部分，利用基礎(chǔ)零件可以預(yù)先組合成所需要的腳手架形式，再結(jié)合船體分段結(jié)構(gòu)特征將組合好的基礎(chǔ)零件組合直接“掛”上去，來(lái)實(shí)現(xiàn)腳手架的快速搭設(shè)和拆卸。

3.2.2 掛籠式腳手架技術(shù)要點(diǎn)

船舶外板與船舶主甲板的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)通常是外板的上端自由邊比甲板面高出100 mm，可以利用這一點(diǎn)作為掛籠式腳手架（簡(jiǎn)稱(chēng)掛籠）的“掛點(diǎn)”來(lái)實(shí)現(xiàn)掛籠的固定，見(jiàn)圖1。根據(jù)船舶分段的型線(xiàn)形情況制作出不同的掛籠式腳手架，掛籠中設(shè)置上下梯步，設(shè)置2 m高的工作平臺(tái)。利用可拆卸式跳板連接掛籠，實(shí)現(xiàn)掛籠與掛籠、掛籠與塔架之間的連接，滿(mǎn)足船體線(xiàn)形分段外板縫橫向合攏施工的需要。

3.2.3 塔式腳手架技術(shù)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的可移動(dòng)工作平臺(tái)架（簡(jiǎn)稱(chēng)塔架），見(jiàn)圖2，內(nèi)部設(shè)置上下樓梯，將其擺放在合攏縫的位置，代替腳手架來(lái)滿(mǎn)足底邊柜與底邊柜外板合攏縫的施工的需要。利用可拆卸式跳板連接前后塔架，實(shí)現(xiàn)各個(gè)塔架之間的連接，滿(mǎn)足船舶底邊艙與頂邊艙外板橫焊縫合攏施工的需要，同時(shí)利用梯步可實(shí)現(xiàn)塔式腳手架工裝與掛籠式腳手架工裝的連接。endprint

3.2.4 跳板式腳手架技術(shù)要點(diǎn)

通過(guò)在合攏口下方焊接所需的基礎(chǔ)零件，用螺栓連接并組合基礎(chǔ)零件，鋪設(shè)普通踏板，實(shí)現(xiàn)首尾大線(xiàn)形橫向合攏縫腳手架的搭設(shè)，見(jiàn)圖3。

3.2.5 安全技術(shù)要點(diǎn)

本新型工裝腳手架均采用1 t載荷進(jìn)行校核，實(shí)際載荷預(yù)估為250 kg，安全系數(shù)為4。充分保證了整套腳手架工裝的安全性，各個(gè)連接節(jié)點(diǎn)都通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算校核，并在制作圖中嚴(yán)格規(guī)定了焊腳大小以及螺母連接的形式。本結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q235A。

4 實(shí)施方案及效果

本組合式腳手架工裝在分段使用時(shí)是由基礎(chǔ)零件組合實(shí)現(xiàn)腳手架快速搭載。通常情況下基礎(chǔ)零件的連接工作都提前完成待用?；A(chǔ)掛件能夠快速搭設(shè)到位，其后鋪設(shè)腳手板，安裝樓梯以及層間通道，設(shè)置護(hù)欄并完成必要的綁扎工作。各個(gè)基礎(chǔ)掛件在卡槽處同時(shí)設(shè)有吊耳孔，可以方便吊車(chē)輔助整體搭設(shè)和拆除。新式分段工裝腳手架連接節(jié)點(diǎn)見(jiàn)圖4。

掛籠、跳板及必要的防護(hù)欄桿組成掛籠式工裝腳手架。首先根據(jù)合攏縫位置的線(xiàn)形情況選擇需要的掛籠，根據(jù)合攏縫的施工位置，將上端帶卡槽的耳板卡在船體甲板面外板的自由端，完成掛籠定位。每個(gè)掛籠上面都設(shè)置有吊耳孔，搭設(shè)時(shí)借助吊車(chē)將掛籠式腳手架搭設(shè)到位。掛籠式腳手架的線(xiàn)形隨船體線(xiàn)形變化，保證外板施工的便捷性，同時(shí)掛籠內(nèi)的上下梯步使施工人員能夠自由通行。如圖5所示，掛籠1、掛籠2、掛籠3利用10 m跳板連接在一起，形成一個(gè)一體的腳手架組合。

固定式塔架、跳板及必要的防護(hù)欄桿組成外板用腳手架。首先根據(jù)船臺(tái)合攏縫位置先將固定式腳手架工裝擺放到位，每個(gè)鋼制平臺(tái)腳手架工裝上面都設(shè)置有吊耳孔，搭設(shè)時(shí)借助吊車(chē)將其擺放到位。擺放在距離船體外板150 mm左右的位置，將預(yù)設(shè)的施工通道對(duì)準(zhǔn)合攏縫，以方便施工。本腳手架工裝擺放完畢后再搭設(shè)跳板，將各個(gè)腳手架工裝連接起來(lái)，如圖6所示，并插入欄桿設(shè)置護(hù)欄。搭設(shè)好以后的外板腳手架是一個(gè)整體，船舶下水時(shí)可以不用拆除，后續(xù)船亦可以繼續(xù)使用。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)上述新型腳手架的綜合評(píng)審、改進(jìn)和制作。現(xiàn)已廣泛運(yùn)用到生產(chǎn)中并取得了顯著成效。新型船用工裝腳手架組合適用于散貨船、集裝箱船、多用途船等多種船型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，造型美觀。實(shí)踐證明，這種新型工裝腳手架組合是經(jīng)濟(jì)高效、安全可靠的，是適應(yīng)現(xiàn)代造船模式并可以替代傳統(tǒng)腳手架的一種新型工裝腳手架。endprint