船舶海損修理中的線型復(fù)原、外板展開和敲樣加工技術(shù)

肖志堅

(上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155)

技術(shù)交流

船舶海損修理中的線型復(fù)原、外板展開和敲樣加工技術(shù)

肖志堅

(上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155)

船舶在復(fù)雜氣象條件下航行或在夜間航行，不可避免地會出現(xiàn)海損事故。其中，船舶海損事故發(fā)生時，艏艉部附近區(qū)域受損情況占海損事故的絕大部分。此區(qū)域往往是船體線型曲度大的區(qū)域。此外，船舶修理往往是周期緊、任務(wù)重、合并保養(yǎng)的項(xiàng)目多。因此，船體技術(shù)員要能夠熟練運(yùn)用船舶基本理論知識，能夠快速有效地復(fù)原線型，并能掌握進(jìn)行外板展開、排板和下料的方法。這些方法在海損修理過程中尤為重要。文章以某4 500 TEU集裝箱船的海損修理的實(shí)例，分步驟講述線型恢復(fù)、外板展開和敲樣加工的技術(shù)原理和工藝方法。

船舶海損；線型復(fù)原；外板展開；敲樣加工技術(shù)

船體艏艉部線型恢復(fù)的好壞，關(guān)系到船體的結(jié)構(gòu)布置、艙室容積的保持、航向穩(wěn)定性乃至船舶修復(fù)后的美感。因此，受損區(qū)域船體結(jié)構(gòu)恢復(fù)應(yīng)盡量做到如實(shí)還原原船的原始狀態(tài)。

1 線型恢復(fù)步驟

1.1 受損船舶的前期工作

通常，船舶遇海損事故后船方會勘驗(yàn)受損情況并采取臨時補(bǔ)漏措施。然后掃描部分受損區(qū)域的圖紙，制作修理項(xiàng)目單，其中包括受損區(qū)域的圖紙、照片及文字描述等等，上述資料的電子版先期發(fā)往意向修船廠。船舶修理廠接到項(xiàng)目單后進(jìn)行價格評估、檔期安排、材料統(tǒng)算、納期和工藝方案的初步確定等準(zhǔn)備工作。

1.2 原船圖紙的搜集、復(fù)印和掃描

受損區(qū)域的損壞情況雖然在前期項(xiàng)目單中得到描述，并附有受損照片和結(jié)構(gòu)圖紙等資料，但船廠的技術(shù)人員仍然未完整準(zhǔn)確地掌握實(shí)際的受損情況。因此，受損船舶進(jìn)廠后，船廠的技術(shù)人員仍然需要上船實(shí)地勘驗(yàn)受損的準(zhǔn)確位置和所涉及的區(qū)域，并會同船東確定修理區(qū)域，進(jìn)行實(shí)船標(biāo)記和必要的簡圖標(biāo)注。然后按照涉及到的受損區(qū)域，搜集隨船圖紙進(jìn)行復(fù)印和掃描，并對掃描的圖片進(jìn)行處理，便于后期工作的展開。

1.3 現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集

船舶海損修理通常不進(jìn)行線型的二次光順，原因如下：①通常涉及區(qū)域小，以致沒有二次光順的必要；②修理船廠對受損船舶線型的第二次光順和制造船廠的第一次光順通常無法做到完全吻合。所以船體技術(shù)員需要實(shí)地量取受損區(qū)域的線型數(shù)據(jù)，具體方法是：量取受損區(qū)域關(guān)于船中對稱的另一側(cè)面的型值半寬數(shù)據(jù)，如甲板面不同肋位的半寬值、平臺面不同肋位的半寬值、2甲板不同肋位的半寬值、3平臺不同肋位的半寬值等，量取這些能反映船體線型的變化情況的數(shù)據(jù)，并做詳細(xì)記錄。

1.4 線型的恢復(fù)

有了前期準(zhǔn)備的資料和數(shù)據(jù)，即可以進(jìn)行受損區(qū)域的線型恢復(fù)。打開AutoCAD工作窗口，在窗口內(nèi)建立船舶橫剖面的中心線、基線、型深線位置、半寬線、各縱壁和平臺線等基準(zhǔn)線。搞清各結(jié)構(gòu)線的理論線朝向，把橫剖面的初步框架復(fù)制出所需要的肋位數(shù)量，再逐個進(jìn)行橫剖面的線型構(gòu)建?，F(xiàn)以4 500 TEU集裝箱船“海灣橋”號艏部右舷受損區(qū)域?yàn)槔唧w步驟如下。

1)AutoCAD工作窗口內(nèi)點(diǎn)擊“插入”→“光柵圖像參照”→選取肋位橫剖面結(jié)構(gòu)圖片，把圖片調(diào)入AutoCAD工作窗口。

2)按照結(jié)構(gòu)間距，將圖片縮放成基本1∶1的比例，并按照結(jié)構(gòu)橫平豎直的原則，將圖片旋轉(zhuǎn)達(dá)到要求。

3)移動圖片，使圖片上的結(jié)構(gòu)線和AutoCAD里建立的相應(yīng)基準(zhǔn)線基本重合。根據(jù)前期測量的上下半寬數(shù)據(jù)值，用彈性曲線對此處肋位的外板和甲板線型進(jìn)行繪制，繪制出的線型參照圖片外板線型的變化趨勢，做到變化均勻且光順。相同原理，依順序逐個復(fù)原各肋位的橫剖面線型并標(biāo)記清楚肋位號。

4)將各復(fù)原好的橫剖面線型復(fù)制到同一個橫剖面內(nèi)，然后按照三向光順原理，復(fù)原水線面圖(或縱剖線圖)。對不光順的位置進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到三視向都光順?；謴?fù)后的肋骨線型如圖1所示。

圖1 恢復(fù)后的線型圖

1.5 線型在結(jié)構(gòu)重建中的運(yùn)用

線型復(fù)原以后，就可以對受損區(qū)域船殼內(nèi)部的機(jī)構(gòu)進(jìn)行重建，繪制結(jié)構(gòu)圖、排板并制作套料卡；根據(jù)縱骨的位置繪制斜剖線，用斜剖線對縱骨進(jìn)行排料和下料；對受損區(qū)域進(jìn)行外板展開，然后進(jìn)行排板、下料和加工。

2 受損區(qū)域外板的“十字線法”展開

在外板展開之前，根據(jù)受損情況，確定換板區(qū)域，并把受損區(qū)域前、后位置和上、下位置用彈性曲線表達(dá)在橫剖面圖上，作為后期外板的展開和排板的邊界，方法如下。

2.1 模板區(qū)域側(cè)影圖

根據(jù)受損區(qū)域位置，確定外板換板區(qū)域，并根據(jù)板厚區(qū)域和主要結(jié)構(gòu)繪制側(cè)影圖，如圖2所示。

2.2 肋位橫剖面圖

把圖2的換板區(qū)域反映到“肋骨橫剖面圖”上，并把不涉及到的區(qū)域剪切掉，如圖3所示，圖3中所表達(dá)的區(qū)域即是需要展開的區(qū)域。

2.3 “十字線”法近似展開外板

如圖3可以發(fā)現(xiàn)各肋骨線型相互接近平行，彎曲度比較小，采用“十字線”法展開比較簡便。為了清晰表達(dá)，以下詳述外板的展開原理。

1)確定外板展開的3個要素之一，準(zhǔn)線的確定。從圖4肋骨線型圖選取中間肋骨FR95作為基準(zhǔn)肋位；連接FR95肋骨線的上、下接縫交點(diǎn)作為弦線，過FR95肋骨線橫曲度最大點(diǎn)a5作FR95肋骨線的垂線，此垂線為準(zhǔn)線。

2)確定外板展開的3個要素之二，沖勢值(即：肋骨彎度值)的確定。以a5a6為k，a5D為m，做出沖勢圖中的直角三角形，得y值，如圖5所示。

3)確定外板展開的3個要素之三，求準(zhǔn)線的上、下縱接縫實(shí)長。在AutoCAD中可以用截取曲線的方法求得準(zhǔn)線到上、下接縫的長度，按船體空間曲線疊加實(shí)長法求得各線實(shí)長，如圖6求準(zhǔn)線的上、下縱接縫實(shí)長。這里要注意橫接縫位置，其間距是橫接縫與相鄰肋骨號在縱剖型線圖上的距離，如同大接縫在外板展開圖上至相鄰肋號的距離一樣。

4)作展開圖，如圖7作展開圖。

(2)沖勢方向判定方法：首部-正曲向首，反曲向尾；尾部-正曲向尾，反曲向首，其中：曲線向舷外彎曲的為正曲，向船中彎曲的為反曲。按此方法判定沖勢方向向首，在FR95基準(zhǔn)肋骨點(diǎn)a5向首量取沖勢y,同時作垂直線(如圖7所示的EF)。

圖2 換板區(qū)域側(cè)影圖

圖3 肋位橫剖面圖(需要展開的部分)

圖4 準(zhǔn)線的確定

圖5 沖勢值的確定

圖6 求準(zhǔn)接線上、下縱接縫實(shí)長

圖7 展開圖

(3)以a5為圓心，圖4中a5至上縱縫肋骨弧線長度為半徑畫弧交垂線于同名點(diǎn)E；再以a5至下縱縫肋骨線長度為半徑，畫弧交垂線于同名點(diǎn)F，連順Ea5F曲線即為FR95肋骨線在該外板上的彎度。

(4)以a4為圓心，圖4中a4至上接縫肋骨弧長為半徑畫弧與E為圓心，F(xiàn)R94至FR95上縫線實(shí)長為半徑畫弧，兩弧交于4′；再以a4至下縱接縫肋骨弧線長為半徑畫弧與F為圓心，F(xiàn)R94至FR95下縱縫實(shí)長為半徑畫弧，兩弧交于4，連順4′ a44曲線即為FR94肋骨線在該外板上的彎度。

(5)其余各肋骨線攤平方法與上述相同，用樣條曲線將上、下接縫交點(diǎn)連順，四邊連順后即得到該外板展開圖，如圖7所示。

5)外板展開過程中的注意事項(xiàng)。

(1)外板展開應(yīng)盡量一次展開，避免分片展開后上船裝配時出現(xiàn)外板貼合不密，有較大的間隙，從而造成后期的外板挖補(bǔ)。

(2)通常需要更換的外板區(qū)域在“肋骨橫剖面圖”上的“上縱接縫”和“下縱接縫”不是直線，而是連續(xù)折線或弧線。這樣的情況需要以最寬處取直線，展開后再扣除多展開的區(qū)域，即可得到需要展開區(qū)域的形狀。

(3)對攤開后的外板進(jìn)行板列劃分時，注意外板厚度布局、余量的合理加放和過度坡口布置。

3 外板的敲樣和加工

按照上述原理，4 500 TEU集裝箱船“海灣橋”船海損部位展開后的實(shí)際形狀如圖8所示。

圖8 外板展開圖

經(jīng)過外板展開、板列劃分和外板零件編號后，即可套料并數(shù)控切割出來。外板的加工可以依據(jù)放樣數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。制作木樣箱通常需要幾天時間，而活絡(luò)樣板則需要配合樣臺才能夠進(jìn)行外板加工。

在周期緊張或硬件設(shè)備條件不具備的情況下，可以采取外板敲鐵樣的辦法進(jìn)行加工,步驟如下。

3.1 外板的敲樣

1)在圖8中，按照采購的鋼板規(guī)格排板，標(biāo)注每個板列不同肋位的實(shí)際寬度，如圖8所示。按照圖8給出的不同板的不同肋位展開值數(shù)值，依據(jù)長度值準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量和長度的鐵樣條，并畫上板號、肋位號和上下口方向，以備敲取鐵樣。

2)(右舷為受損面)在左舷對應(yīng)位置，劃出板列和肋骨的大致位置線，拉棉線測量大致縱向的沖勢值，并逐一記錄下來，以備后面加工時使用。

3) 在左舷肋骨位置線上，用對應(yīng)鐵樣條按上下方向沿碼刻線逐次敲出每塊外板在不同肋位的形狀，完畢后統(tǒng)一送船體車間內(nèi)場以備外板的加工。

3.2 外板的冷壓加工

1)在需要加工的外板上彈出壓制加工線(如圖9中的點(diǎn)劃線)。彈線斜度和斜角方向需要依據(jù)外板扭曲的方向定，切不可弄反。壓制線與縱向夾角越大，壓制后產(chǎn)生的沖勢值越大。

圖9 外板加工示意圖

2)依據(jù)對應(yīng)的鐵樣條，對應(yīng)肋位號進(jìn)行壓制，等到各肋位線型均與樣條貼合，加工完成。

3)當(dāng)外板板厚≤20 mm，且單塊外板上肋骨上下縱縫連線產(chǎn)生的拱高<20 mm時，可以利用鋼板的自身彈性直接上船貼板裝配，無須敲鐵樣和冷壓加工。

4 結(jié)束語

通過上述方法，在修理4 500 TEU集裝箱船“海灣橋”的右舷艏部外板撞損部位的過程中，獲得理想的效果，不僅節(jié)約了時間，線型恢復(fù)后也基本與原船吻合。外板在展開、排板下料和依據(jù)鐵樣加工后上船裝配時外板與內(nèi)部框架基本貼合，沒有產(chǎn)生材料的浪費(fèi)。特將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)寫出來與同行們分享。

安全生產(chǎn) 警鐘長鳴

Most sea-damaged ships are damnified with the parts near bow or stem,since they are sailing in the complicated meteorological conditions or at night,the parts of which are usual the areas of the curvature.Maintenance for these parts includes short period,heavy task and multi-items.For the technicians who are engaged in such maintenance should utilize marine basic theoretical knowledge perfectly and master the methods to linearize restoration,make shell expansion and knock sample processing with plate laying-out and baiting,which are of great importance for seadamage maintenance.Taking container-ship 4 500 TEU as example,the techniques above and principle are given step by step.

sea demaged ship;linearize restoration;shell expansion;knock sample processing

肖志堅(1980-)，男，江西吉安人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶修理與制造工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.03.007

2015-12-25