45000t集裝箱滾裝船超大型艉門安裝技術(shù)研究

姜志強(qiáng)，趙志華，楊瑞玲

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

工藝與材料

45000t集裝箱滾裝船超大型艉門安裝技術(shù)研究

姜志強(qiáng)，趙志華，楊瑞玲

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

45000 t集裝箱滾裝船艉門是艉部大開口密封設(shè)備，由艉門主體和滾裝翼板組成，艉門主體對整個滾裝區(qū)域與外部空間進(jìn)行水密分隔，滾裝翼板作為艉跳板與滾裝通道銜接。滾裝翼板在工作狀態(tài)下搭在艉跳板上，保證車輛順利進(jìn)入滾裝貨艙；通道關(guān)閉時，先收攏滾裝翼板，再關(guān)閉艉門，確保艉門周圍的水密結(jié)構(gòu)正常，保證通道的水密性。主要對艉門主體、滾裝翼板及其相關(guān)部件的安裝進(jìn)行研究，闡述艉門主體、滾裝翼板的前期安裝準(zhǔn)備和過程控制，以及艉門安裝過程中相關(guān)安裝精度的控制，以確保艉門安裝的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的設(shè)計要求，為后續(xù)系列船的艉門安裝提供參考。

集裝箱滾裝船；艉門；水密；液壓；準(zhǔn)確性

0 引 言

滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司為瑞典大西洋貨運公司建造的45000 t集裝箱滾裝船（以下簡稱“集滾船”）是全新船型，其設(shè)計理念及船舶尺度都與其他已建或在建船舶不同。該船總長296m，兩柱間長287m，型寬37.6m，型深22.95m，設(shè)計吃水10.25m。其艉門作為尺度最大的水密滾裝設(shè)備，采用液壓油缸驅(qū)動，根據(jù)艉部結(jié)構(gòu)特征和艉跳板型式確定艉門開啟方式為頂升式，由艉門主體和滾裝翼板組成，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，安裝要求極高，精度控制嚴(yán)格，同時要求工作過程中能與船體良好地配合[1]。

1 艉門概況

艉門布置在艉部3甲板（DECK 3）與4甲板（DECK 4）之間，由艉門主體、滾裝翼板和破冰油缸組成，用于封閉由艉跳板進(jìn)入船體的滾裝通道，艉門與艉跳板布置見圖1。

1) 艉門主體長約22.5m，高約8.5m（凈寬21.6m，凈高8m），結(jié)構(gòu)質(zhì)量約42 t，主要組成部分包括主液壓油缸、主鉸鏈、副鉸鏈、副鉸鏈制動板、止動板、安全鎖緊閂、鎖緊夾板和滾裝翼板收納板。

2) 滾裝翼板安裝在3甲板上，沿船寬方向有獨立的2個部分，結(jié)構(gòu)質(zhì)量約9.5 t。主要組成部分包括液壓油缸、液壓油缸鉸鏈及支撐鉸鏈。其在工作狀態(tài)下搭在艉跳板上，保證車輛順利進(jìn)入滾裝貨艙。通道關(guān)閉時，先收攏滾裝翼板，再關(guān)閉艉門。滾裝翼板用于填補艉跳板鉸鏈與船體結(jié)構(gòu)之間的間隙，搭接銜接艉跳板與船體內(nèi)滾裝通道。

3) 液壓油缸主要用于驅(qū)動艉門的開啟和閉合及翼板的收放[2]。

艉門開啟時，由液壓油缸頂升，使其向上翻轉(zhuǎn)打開；完全打開后，由安裝在艉側(cè)外板上的安全鎖緊閂開啟保險，翼板在4個小液壓油缸的作用下緩慢落下，搭接在已展開的艉跳板上，其中翼板末端根據(jù)自重隨動翻轉(zhuǎn)，以使艉跳板與滾裝區(qū)平滑過渡。艉門關(guān)閉時，首先收攏翼板，由小液壓油缸頂升，直至收回到極限位置；然后安全鎖緊閂由電機(jī)驅(qū)動收回，艉門緩慢落下至關(guān)閉狀態(tài)；最后開啟所有的安全鎖緊夾板，保證艉門水密。艉門總體概況見圖2。

船舶在冰區(qū)航行時，船體外側(cè)有可能被冰雪附著，僅靠頂升油缸開啟艉門較為困難，因此先由布置在船體結(jié)構(gòu)內(nèi)的4個破冰油缸輔助頂升油缸破斷附著的冰雪，再由頂升油缸開啟艉門至工作狀態(tài)。破冰油缸位置示意見圖3。

2 準(zhǔn)備工作順序

1) 根據(jù)艉門布置圖，以船體中心線及0號肋位為基準(zhǔn)，在3甲板上確定艉門中心線（該中心線可作為后續(xù)上層分段搭載的參考線及校驗尺寸線，從而實現(xiàn)對分段搭載后精度的控制），并做永久標(biāo)記。

2) 在建造AG11PS分段過程中，需控制艉門結(jié)構(gòu)開孔的精度，開孔主尺度偏差為(設(shè)計值±10)mm，對角線尺寸偏差為(設(shè)計值±6)mm；同時，利用線錘檢查AG11S上的艉門中心線與3甲板上艉門中心線在垂直面上投影的偏差（≤5mm）。檢查艉門門框的平整度，整體平整度的偏差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)[3]，艉門主尺度見圖4。

3) 以艉門中心線為參考，根據(jù)艉門安裝圖，采用拉線工裝等方式找出艉門主體主鉸鏈中心線的位置，并初步確定主鉸鏈、止動板及安全鎖緊閂的定位位置。

4) 初步校驗鉸鏈座、鎖緊閂及油缸基座等設(shè)備或部件的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)是否與圖紙所示尺寸吻合。

5) 艉門主體重約42 t，滾裝翼板總重約9.5 t，為保證艉門能順利翻身，采用龍門吊單機(jī)吊裝，根據(jù)《船塢布置圖》和吊車載重能力提前確定吊車的起重能力能否滿足要求，并設(shè)計吊車行駛路線。準(zhǔn)備若干油泵、手拉葫蘆和吊索，以便調(diào)整和固定艉門位置；在艉門下口處的船體結(jié)構(gòu)上安裝臨時支撐，以便艉門松鉤后起到支撐艉門的作用。

3 艉門安裝

3.1 翼板安裝

根據(jù)已確定的艉門中心線，按照艉門安裝圖上的安裝尺寸確定滾裝翼板油缸鉸鏈及支撐鉸鏈的安裝位置，同時確定破冰油缸鉸鏈的安裝位置，實測鉸鏈之間的相對位置，并與艉門安裝圖上的定位尺寸相對照；定位無誤后安裝艉門翼板，焊接翼板附件，并燒焊臨時固定眼板，用手拉葫蘆或鋼絲繩等把翼板臨時固定在收藏狀態(tài)（破冰頂推油缸此時僅需安裝定位，待艉門安裝完成、調(diào)整其與艉門的配合之后再完全焊接）。滾裝翼板安裝圖見圖5。

3.2 艉門安裝

1) 以艉門中心線為基準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)備實測數(shù)據(jù)，初步點焊定位艉門附件，包括艉門主鉸鏈、油缸鉸鏈、安全鎖緊裝置及止動板等。

2) 根據(jù)艉門主體完工測量數(shù)據(jù)，結(jié)合艉門中心線安裝止動板（見圖 6），將其臨時點焊在門框上（或臨時固定在艉門主體結(jié)構(gòu)上），從而保證艉門在關(guān)閉狀態(tài)下與船體結(jié)構(gòu)之間的間隙能滿足要求，確保安裝完成后橡膠密封的壓縮量符合規(guī)定（13mm±3mm）。

3) 根據(jù)吊裝方案，將艉門吊放在臨時固定支撐上（吊裝前確保艉門上無鎖緊閂等突出部件，避免碰撞損壞），用頂升油缸、手拉葫蘆等工裝，調(diào)整艉門位置，直至艉門與結(jié)構(gòu)開孔的間隙滿足要求、橡膠密封的壓縮量符合規(guī)定（13mm±3mm）后焊接固定艉門[4]。

4) 檢查艉門與船體結(jié)構(gòu)之間的間隙后記錄數(shù)據(jù)，為以后安裝密封壓緊墊板提供參考。

5) 手動打開艉門上所有的鎖緊夾板裝置（見圖7），安裝鎖緊楔塊，楔塊與鎖緊夾板之間剛性緊密接觸。

6) 手動打開艉門底部的安全鎖緊閂（見圖 8），安裝鎖緊楔塊，楔塊與安全鎖緊閂之間剛性緊密接觸。

7) 安裝艉門主鉸鏈、副鉸鏈（見圖 9），切割鉸鏈板安裝余量。安裝時，為保證鉸鏈的同軸度，可預(yù)先用肘板連接2塊鉸鏈板，點焊固定。安裝副鉸鏈時，需將銷軸定位在軸孔中心位置處，根據(jù)圖紙要求切割余量，定位鉸鏈板。安裝完成后，檢查主鉸鏈和副鉸鏈的同軸度，并對銷軸進(jìn)行油脂潤滑。根據(jù)艉門安裝圖定位安裝副鉸鏈制動板，對副鉸鏈起到限位作用，并通過墊板保證密封橡膠的壓縮量符合圖紙所示要求。

8) 根據(jù)安裝圖定位液壓頂升油缸鉸鏈基座，調(diào)整余量后點焊固定，并對銷軸進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫥?，通過銷軸上的牛油嘴加入油脂潤滑。

9) 初步定位安裝滾裝翼板支撐，保證翼板收攏過程中順滑過渡；點焊固定、安裝翼板收納板（見圖10），確保翼板末端順利進(jìn)入到收納板中。

10) 松開所有鎖緊夾板和鎖緊閂，割除艉門固定，若液壓動力可用，則操作頂升油缸舉起（或連接臨時動力泵組），用吊車輔助保護(hù)艉門至開啟狀態(tài)，檢查開啟過程中各鉸鏈處是否異動，艉門開啟是否流暢。當(dāng)艉門正常開啟并滿足功能要求時，焊接所有的鉸鏈（燒焊時注意約束，防止變形造成銷軸與鉸鏈扭曲或?qū)χ衅睿?/p>

11) 操作艉門（開啟及關(guān)閉），檢查翼板支撐及翼板收納板與翼板的配合情況，確保翼板與翼板支撐的接觸面達(dá)到剛性接觸，翼板末端順利進(jìn)入到收納板中，調(diào)整后焊接。將艉門開啟至功能狀態(tài)，根據(jù)圖紙尺寸定位艉門頂部的安全鎖緊閂及相關(guān)附件，檢查鎖緊閂與鉸鏈板開孔的配合間隙（見圖11）及相關(guān)受力部件的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，切割余量，點焊固定。操作鎖緊閂開啟、關(guān)閉數(shù)次，并根據(jù)艉門開啟和關(guān)閉配合調(diào)節(jié)，確認(rèn)工作正常后焊接。

12) 測量艉門與船體結(jié)構(gòu)的間隙，使其控制在1~3mm；安裝密封壓緊扁鋼（見圖12），對于局部不符合圖紙要求的，可通過堆焊及增加墊板或割除、打磨部分扁鋼等措施來保證橡膠壓縮量[5]。

13) 關(guān)閉艉門，打開所有的鎖緊閂和鎖緊夾板，檢查四周橡膠的壓縮量是否滿足要求，若有差異，可通過微調(diào)楔塊來調(diào)整，待確認(rèn)滿足要求后完全焊接所有的楔塊；同時，在艉門關(guān)閉鎖緊的情況下，根據(jù)艉門實際頂推位置調(diào)整破冰頂升油缸基座位置，安裝油缸時保留10mm沖程余量，再焊接。

14) 安裝翼板的油缸，連接液壓管路，去除臨時固定，潤滑鉸鏈及銷軸，操作油缸收放翼板，循環(huán)操作數(shù)次。在艉跳板安裝完成之后，打開翼板至工作狀態(tài)，檢查第一折與 3甲板的水平情況，測量翼板與艉部空艙頂部上結(jié)構(gòu)支撐的間隙，通過安裝調(diào)節(jié)墊板使翼板與滾裝甲板盡量水平，并檢查翼板第二折與艉跳板的配合情況（見圖13）。

15) 完成艉門主體、滾裝翼板各液壓部件及滲水檢漏裝置等設(shè)備的安裝，并對艉門各附件等進(jìn)行完全焊接安裝。安裝艉門主體及滾裝翼板的電控操作裝置，對艉門主體及滾裝翼板進(jìn)行幾個完整的循環(huán)操作，確保艉門的安裝達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

45000t集滾船的艉門作為封閉船體滾裝通道的大型水密設(shè)備，其安裝和調(diào)試較為繁瑣、復(fù)雜，尤其對船體結(jié)構(gòu)上艉門門框的平整度及強(qiáng)度有極高的要求，既要在艉門門框強(qiáng)度符合要求的前提下保證門框的平整度，還要保證艉門密封橡膠的壓縮量在可控范圍內(nèi)，這對整個艉門安裝過程中的精度控制有極高要求。此外，主鉸鏈和副鉸鏈的安裝也是實現(xiàn)艉門功能的重點，要保證主鉸鏈和副鉸鏈的同軸度，主液壓油缸要有最大行程量，確保艉門正常運轉(zhuǎn)。該研究是借鑒滾裝船艉門安裝經(jīng)驗、參考設(shè)備廠家提供的安裝要求及基于以往多型船舶的設(shè)計和施工建造經(jīng)驗進(jìn)行的，可為后續(xù)同類型船舶的設(shè)計建造提供參考。

[1] 王青春. 滾裝船發(fā)展前景及安全性[J]. 世界海運，2000 (4): 16-17.

[2] 張敏健. 中大型汽車滾裝船設(shè)計[J]. 上海造船，2010 (3): 22-26.

[3] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會. 中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：CB/T4000—2005[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[4] 夏國忠. 船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備[M]. 大連：大連海事大學(xué)出版社，1998.

[5] 全國船舶舾裝標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會. 船舶舾裝標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

Research on the Installation of Super Large Stern Door of 45000t Con-Ro Ship

JIANG Zhi-qiang，ZHAO Zhi-hua，YANG Rui-ling
（Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China）

The stern door is a watertight device for the large stern opening of the 45000 t Con-Ro ship. It consists of the main body and the ro/ro flap which are actuated by the hydro-cylinder w ith the mode of top lift-up opening. The main body functions as the watertight boundary between the ro/ro cargo space and the external space, while the ro/ro flap functions as the connection between stern ramp and the ro/ro passage way. Under working condition, the ro/ro flap is attached to the stern ramp to ensure that the cars enter the cargo space w ithout hindrance. When the passage way is to be closed, the ro/ro flap is retrieved before the stern door is closed, which makes the surrounding structures recuperated to the normal condition and the passage way kept watertight. This paper mainly studies the installation of the main body, the ro/ro flap and its components, as well as their pre-installation preparations and process control together w ith the precision control of the stern door in both opening and closing process. The purpose is to achieve the required installation accuracy and reliability which meet the anticipated design requirements, and to provide reference for the stern door installation of the subsequent ships.

Con-Ro ship; stern door; watertight; hydraulic; accuracy

U674.13；U671.91

A

2095-4069 (2017) 03-0055-07

10.14056/j.cnki.naoe.2017.03.012

2016-04-11

工信部高技術(shù)船舶科研項目（工信部聯(lián)裝[2012]534號）

姜志強(qiáng)，男，工程師，1984年生。2007年畢業(yè)于大連水產(chǎn)學(xué)院熱能與動力工程專業(yè)，現(xiàn)從事外舾裝及甲板機(jī)械設(shè)計等工作。