關(guān)于長江黃金系列游輪船體分段劃分方法的研究

秦承輝 萬良 劉剛

摘 要： 船體分段劃分是船舶建造過程中的一個(gè)關(guān)鍵工藝步驟，本文以長江黃金系列游輪為研究對象，基于船廠現(xiàn)有的技術(shù)條件和生產(chǎn)條件，對長江黃金系列游輪的分段劃分方案進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞： 分段劃分；變形；精度；質(zhì)量

引言：長江黃金系列游輪主要用于接待國內(nèi)外賓客游覽長江三峽，也可用于政務(wù)和商務(wù)接待，是長江干線重慶至上海移動(dòng)的超五星級水上酒店。本船建造過程中分段劃分對造船生產(chǎn)效率的影響至關(guān)重要。它是控制船體分道建造法的基礎(chǔ)，是平衡各條作業(yè)線的作業(yè)流量、協(xié)調(diào)各線生產(chǎn)的手段。同時(shí)分段劃分也影響區(qū)域舾裝和涂裝。所以船體分段的劃分是船舶建造的一項(xiàng)極為重要的工作。

一、分段劃分的基本原則

我國造船工作者認(rèn)為，分段劃分應(yīng)遵循以下原則：生產(chǎn)資源最大利用率原則；原材料最佳利用率原則；保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的原則；合理分段裝配和船體合攏的工藝原則；提高預(yù)舾裝率、保證涂裝的完整性?；谏鲜隹紤]，分段劃分時(shí)主要應(yīng)考慮以下因素：①舾裝后分段的重量和尺寸；②分段的剛性和穩(wěn)定性；③分段預(yù)舾裝率；④分段裝配作業(yè)的方便性和安全性；⑤作業(yè)量的均衡性；⑥鋼板的規(guī)格。

二、黃金系列游輪分段劃分的方案

1、主船體結(jié)構(gòu)劃分整體介紹

主船體長度149.95m，寬度24m，型深4.4m。船體底部為雙層底結(jié)構(gòu)，雙層底高900mm，設(shè)有一道中內(nèi)龍骨，6道旁內(nèi)龍骨，每6檔肋位設(shè)一個(gè)強(qiáng)肋位，采用混合縱骨/橫骨架式結(jié)構(gòu)形式。舷側(cè)設(shè)計(jì)有縱艙壁與外板組成防撞邊艙，形成三角形的強(qiáng)結(jié)構(gòu)，防撞邊艙兼作壓載水艙和清水艙使用。主甲板與上甲板為平直甲板結(jié)構(gòu)，無梁拱，甲板下以鋼質(zhì)圍壁為主。針對船體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，全船主船體劃分為19個(gè)分段，上建劃分為41個(gè)分段。

2、分段劃分的方案

（1）雙層底結(jié)構(gòu)的劃分。雙層底以內(nèi)底板為基面反造，對于船體雙層底平行中體部分，縱橫骨架混合式結(jié)構(gòu)能夠保證分段剛度，結(jié)構(gòu)變形易控制。劃分時(shí)充分考慮鋼材的長度和寬度。本船使用的鋼材規(guī)格主要是10mX2m，因此分段最佳長度設(shè)置為19.97米，留有30mm余量，分段內(nèi)部有一道兩張鋼板縱向?qū)拥膶雍缚p；對于雙層底劃分時(shí)存在一個(gè)需要考慮的問題，就是壓載艙下的雙層底劃分到雙層底分段上好還是劃分到舷側(cè)分段上好。分段的寬度一直延續(xù)到舭部縱艙壁，屬于跨中分段，分段為矩形或梯形形式，以利于控制分段制造精度、提高平臺周轉(zhuǎn)率和管系預(yù)舾裝的開展。

（2）舷側(cè)結(jié)構(gòu)的劃分。以平直縱艙壁為基面進(jìn)行建造，舷側(cè)外板帶有線型，可以通過舷側(cè)肋骨線型進(jìn)行控制。縱艙壁與外板夾角施工空間小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力大，變形難以控制，需要盡可能減少這一區(qū)域的船臺合攏工作量，同時(shí)考慮工人在這一區(qū)域工作的空間可能性。經(jīng)過詳細(xì)的討論研究，我們選擇將舭部縱艙壁下的外板劃分在舷側(cè)分段上，首先保證舷側(cè)分段的完整性，外板合攏縫設(shè)置在縱艙壁向中移動(dòng)200mm處，則外板與縱艙壁的角焊縫可以在分段上船臺之前焊接完畢，這樣就大大減少了船臺合攏工作量。內(nèi)底合攏縫設(shè)置為內(nèi)底與縱艙壁的角焊縫，這樣就可以利用好空間焊縫，避免多開刀多設(shè)焊縫造成結(jié)構(gòu)變形，這道角焊縫可以在內(nèi)底上方施工，避免狹小空間作業(yè)，提高作業(yè)質(zhì)量與速度。對于縱艙壁與雙層底的連接肘板可以不被破壞，將其裝焊在內(nèi)底板上，待合攏時(shí)在雙層底內(nèi)焊接與縱艙壁和外板的角焊縫。

（3）機(jī)艙底部結(jié)構(gòu)的劃分。機(jī)艙區(qū)是船舶的心臟，是船舶動(dòng)力所在之處，本船配備了非常先進(jìn)的設(shè)備，機(jī)艙內(nèi)的設(shè)備數(shù)量與種類比同類型船舶要多出一倍以上，管舾裝的工作量巨大。兩舷軸系區(qū)域是雙層底結(jié)構(gòu)，中間部分為單底結(jié)構(gòu)，單底結(jié)構(gòu)全部是由T型材組成的框架形式，并且?guī)в谢《染€型，與雙層底結(jié)構(gòu)不在同一高度上。機(jī)艙區(qū)域的劃分就無法劃分成為一個(gè)整體，考慮到建造的主機(jī)座的完整性，底部分段總組后能進(jìn)行機(jī)艙舾裝，將機(jī)艙區(qū)域劃分為3部分，中間單底部分為一個(gè)分段，兩舷的雙層底各分為一個(gè)分段。中間單底分段直接在船臺搭胎架建造，相當(dāng)于建造與合攏同時(shí)進(jìn)行，建造中可以隨時(shí)修正尾部線型的誤差，避免單底結(jié)構(gòu)因剛度不足造成吊裝結(jié)構(gòu)變形，保證尾部區(qū)域的建造精度。雙層底以內(nèi)底為基面反造，翻身吊運(yùn)合攏，區(qū)域分開建造也提供了預(yù)舾裝的空間，使得管系工作能夠在分段建造時(shí)鋪展開來，避免了工人鉆整艙、長艙來進(jìn)行鋪管的繁重工作，提高了機(jī)艙區(qū)域的建造進(jìn)度。管系預(yù)舾裝工作的展開也同時(shí)減少了艙內(nèi)進(jìn)管的臨時(shí)工藝孔的開設(shè)。

（4）尾部結(jié)構(gòu)的劃分。尾部區(qū)域船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間狹小，既是船舶軸舵系的所在處又是船體建造精度和輪機(jī)作業(yè)精度的交匯點(diǎn)，建造精度直接影響到后續(xù)輪機(jī)安裝的精度。所以，尾部區(qū)域劃分的重點(diǎn)是考慮制造的簡潔可行和精度控制的可操作性。考慮到本船的尾部僅13米長，將尾部分段在機(jī)艙橫艙壁處劃分出來，橫艙壁劃分在尾部分段上，以主甲板為基面進(jìn)行反造，在分段胎架上控制結(jié)構(gòu)變形。

（5）首部結(jié)構(gòu)的劃分。本船艏部區(qū)域設(shè)有側(cè)推裝置，側(cè)推裝置橫貫艏部船體，所以艏部區(qū)域的分割應(yīng)以有利于側(cè)推安裝施工為主。首先要保證側(cè)推區(qū)域的完整性，分段縫避免開在側(cè)推區(qū)域內(nèi)部，以免造成船臺合攏時(shí)精度要求極高的對接工作。其次要考慮首部線型的控制，保證首部型線精度及船舶性能，偏差太大對船舶靜水力和阻力性能都有影響，需要嚴(yán)加把關(guān)。再次艏部分段應(yīng)有利于錨系結(jié)構(gòu)件安裝完整，在分段上進(jìn)行錨系底座加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安裝。

在滿足150噸轉(zhuǎn)運(yùn)車和225噸船臺龍門吊允許的起重前提下，首部分段劃分為前后2個(gè)分段，采取多層分段建造，集中吊裝的建造方案。以主甲板為基面進(jìn)行反造，以首部橫艙壁為分隔，肋骨框架控制首部線性，側(cè)推包含于靠尾部分段中部，盡量將側(cè)推周圍的工作做完整，錨系結(jié)構(gòu)位于靠艏部分段中部，甲板反面的錨系加強(qiáng)結(jié)構(gòu)也在分段上完成，按此方案計(jì)算首部分段重量分別為靠尾部85噸和靠艏部80噸，分段可一次成形吊裝，施工實(shí)踐證明對結(jié)構(gòu)變形的控制效果較好。

（6）主甲板、上甲板及其圍壁結(jié)構(gòu)的劃分。主甲板、上甲板及兩層甲板下圍壁，這一區(qū)域的結(jié)構(gòu)雖然都是平直結(jié)構(gòu)，但是缺乏足夠的剛度進(jìn)行翻身吊裝，原因主要在于寬度大且未形成封閉的框架結(jié)構(gòu)，均為開敞式，受力薄弱點(diǎn)比較多，翻身吊點(diǎn)難以布置，可能會造成集中受力以及剪切變形，但是甲板及圍壁厚度均比上部各層要大，比較適合分段建造，整體吊裝。經(jīng)過工藝研究和實(shí)施，主甲板、上甲板及其下圍壁部分采用分段正造的建造方法達(dá)到了滿意的效果。首先在車間對甲板和圍壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)制，再轉(zhuǎn)運(yùn)至船臺附近的組裝平臺，在平臺上正向組裝焊接，然后按合攏順序吊運(yùn)上船臺安裝，主甲板及其下圍壁結(jié)構(gòu)吊裝尤其需要注意合攏順序在舷側(cè)分段吊裝之前，這樣就不會產(chǎn)生舷側(cè)分段合攏后，主甲板分段需要向下插裝的比較困難的合攏情況。整個(gè)平面甲板結(jié)構(gòu)避免了翻身吊裝可能產(chǎn)生的變形。

結(jié)束語：船體分段建造是現(xiàn)代造船模式的重要突破，它的實(shí)施極大的提高了船舶建造的經(jīng)濟(jì)效益。本文以船廠建造的長江黃金系列游輪為研究對象，探討了船體分段劃分的方法，生產(chǎn)實(shí)踐證明劃分方案是行之有效的，大大縮短了船臺建造周期并提高了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。■

參考文獻(xiàn)

[1]鐘宏才、向東、譚家華、船體分段劃分研究概述、《造船技術(shù)》2002（2）、1-4.

[2]鐘惠明、1714TEU船的船體分段劃分和建造特點(diǎn)、《造船技術(shù)》1999（1）、9-11.

作者簡介：秦承輝（1989.12.21）男，籍貫：湖北孝感，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：船舶與海洋工程設(shè)計(jì)與制造。