船體總段吊帶吊裝新工藝與應(yīng)用研究

唐泓剛 徐施紅 王瑩

摘 要：船舶的總段建造法對提高船體的質(zhì)量和減少船塢周期具有良好效果。本文基于船舶總段安裝的發(fā)展趨向，對船體吊帶吊裝新工藝與應(yīng)用進(jìn)行研究，并對由新型材質(zhì)構(gòu)成的總段吊帶吊裝薄壁船體總段取代甲板吊環(huán)的安裝方式進(jìn)行闡述，技術(shù)人員需要對安裝方案進(jìn)行了有限元計算，進(jìn)而保證吊帶吊環(huán)裝新工藝的順利應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：船體總段；吊帶；吊裝；新工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.059

1 總段結(jié)構(gòu)

船體E總段是某一型號輪船的船艙總段，E總段的主要特點(diǎn)就是船體薄壁呈現(xiàn)深V字形，整個段位處于船體的58#和110#肋位之間，其中包含一號甲板、二號甲板以及船體內(nèi)底。一號甲板在E總段中呈現(xiàn)縱向連續(xù)排列，其中在72#和85#肋位之間存在一個直徑為2300毫米的張口。同時，二號甲板處于59#與106#之間，在整個E總段中呈現(xiàn)連續(xù)，在98#工段處配置有橫艙壁，在船體內(nèi)腔中起到支撐E總段的作用。E總段材料均采用高碳鋼，保證船體長時間處于海水中，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，船體外板壁厚約5毫米，底板厚度約6.5毫米。

2 吊帶吊裝方案

2.1 船體總段的質(zhì)量重心計算

基于每個專業(yè)設(shè)備舾裝托盤的構(gòu)造狀況，對E總段的所有構(gòu)成部件進(jìn)行調(diào)試，其中對船體內(nèi)腔所涵蓋的工件質(zhì)量、涂裝、前處理、輪轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及渦輪設(shè)備等環(huán)節(jié)進(jìn)行匯總，這一安裝過程需要工程師及時對每個工件的安裝情況進(jìn)行記錄，尤其是對船體E總段的電器設(shè)備，需要如實(shí)的匯報安裝情況，最終根據(jù)所有工件的參數(shù)和指標(biāo)來計算出船體E總段的重心位置[1]。

2.2 吊裝方案

船體總段吊裝工作可以分為分段總裝和總段預(yù)舾裝兩個階段進(jìn)行，船體E總段的建造需要2臺塔吊、4臺起重機(jī)以及其他運(yùn)輸設(shè)施同時進(jìn)行作業(yè)。在船體總段的71#、85#、96#以及109#肋位處分別設(shè)置吊帶。在吊裝作業(yè)過程中對接縫處非常容易造成超負(fù)荷沖擊，導(dǎo)致船體底板沿著應(yīng)力開展的方向開裂，這對船體的骨架和整個船體E總段的強(qiáng)度造成不良影響[2]。在船體E總段的65#和70#肋位分別存在吊帶的兩個企口，兩個企口分別負(fù)責(zé)船艙兩端的貨物運(yùn)輸，在對65#肋板進(jìn)行安裝和調(diào)試時，需要考慮船體E總段其余部位的承受載荷的能力，每個吊帶都具有一定的承受范圍，在進(jìn)行船體總段的安裝過程中，需要將吊帶進(jìn)行合理的分配，進(jìn)而保障在船體在總段吊裝吊帶工作過程中保持平衡。

3 吊帶保護(hù)器設(shè)計制作

為了減少船體在總段安裝過程中出現(xiàn)的搖動和偏移現(xiàn)象的出現(xiàn)，保障船體總段在吊帶吊裝工作過程中不出現(xiàn)肋位偏移狀況，工程師需要采取有限元的計算方式來預(yù)測船體的偏差，同時通過數(shù)據(jù)擬合來設(shè)計船體吊帶的安放位置。在吊帶的企口處配備合適數(shù)量的保護(hù)裝置，避免在船體內(nèi)腔和底板相互碰撞過程中對折角保護(hù)器造成損壞，這在整個船體E總段的吊帶吊裝作業(yè)中十分關(guān)鍵。

3.1 保護(hù)器剪切應(yīng)力計算

吊帶保護(hù)器的剪切應(yīng)力需要根據(jù)材料的剛度和加工塑性來確定，通常是材料綜合強(qiáng)度的0.6倍，而吊帶的企口保護(hù)器需要采用剛度極強(qiáng)的合金低碳鋼，同時其應(yīng)變強(qiáng)度需要滿足300Mpa。

對船體總段吊帶吊裝的過程進(jìn)行研究，吊帶的極限應(yīng)力承受范圍是固定的，其中吊帶的最大橫向負(fù)載能力為13噸。船體內(nèi)板和底板接縫處的折角保護(hù)器所能承受的最大壓力是276Mpa。因此，在進(jìn)行船體總段吊帶吊裝工作時，需要在船體所能承受的負(fù)荷范圍之內(nèi)進(jìn)行。

3.2 保護(hù)器結(jié)構(gòu)組成

船體吊帶固定的保護(hù)系統(tǒng)主要由兩部分組成，即吊耳保護(hù)系統(tǒng)和滑輪保護(hù)系統(tǒng)。吊耳保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括掛鉤、鋼絲、轉(zhuǎn)向輪、固定架、滑輪、起重機(jī)以及固定板等，在船體內(nèi)板和外壁分別存在固定吊耳和轉(zhuǎn)向輪兩個結(jié)構(gòu)，兩者對船體平衡起到一定的保護(hù)作用。固定板和掛鉤則是在當(dāng)?shù)醵娃D(zhuǎn)向輪難以完成特殊的工作時發(fā)揮作用。

3.3 企口保護(hù)器使用

企口保護(hù)器在船舶整個底板上發(fā)揮著重要作用。通常而言，企口保護(hù)系統(tǒng)均位于船體的內(nèi)板和總段邊緣處，這樣方便通過吊耳來實(shí)現(xiàn)兩個結(jié)構(gòu)的相互連接，在對底板進(jìn)行牢固的過程中，企口保護(hù)器可以通過鋼絲和吊耳的相互作用來保證整個船體的穩(wěn)定。針對大型輪船來說，企口保護(hù)器具有相互對稱的特征，有利于其在船體的兩端分別作業(yè)，在船體內(nèi)腔和吊耳的相互受力過程中可以保障E總段的其它結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。

3.4 折角保護(hù)器的使用

船艙的折角保護(hù)器位于船體的內(nèi)板和船頭相互銜接的位置，其主要的作用是保護(hù)船體底板不被物體所沖擊，對船體的內(nèi)板起到保護(hù)和糾正的作用。

4 實(shí)施

在對整個船體的E總段進(jìn)行吊帶吊裝之后，工程師接下來的工作需要對船體進(jìn)行第三總段安裝，在第三總段安裝過程中特別考驗(yàn)安裝人員的工作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在對第三總段進(jìn)行安裝和調(diào)試的過程中，工程師需要實(shí)時記錄安裝進(jìn)度，針對過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行記錄，并形成相應(yīng)的文件和安裝說明，以便于為今后的船體總段安裝工作提供資料，同時也為在大型船體E總段各個結(jié)構(gòu)部件安裝工作中提供參考。

通過仔細(xì)分析船體總段吊帶吊裝工藝之后，對船體總段的結(jié)構(gòu)、部件質(zhì)量、銜接要點(diǎn)以及調(diào)試技術(shù)有了更加深入的認(rèn)識。在對船舶E總段進(jìn)行安裝之后，需要通過專業(yè)的軟件來進(jìn)行模擬，采取有限元計算和數(shù)據(jù)擬合的方式來預(yù)測船體總段的安裝效果和運(yùn)行狀況，對可能出現(xiàn)的技術(shù)問題進(jìn)行模擬，并提供相應(yīng)的解決方案。同時，基于船體總段吊帶吊裝的技術(shù)要求，在安裝工作進(jìn)行之前，要對船體總段的內(nèi)板和外壁進(jìn)行負(fù)荷模擬以及應(yīng)力計算，進(jìn)而選取合適的部件進(jìn)行安裝調(diào)試。

就具有深V型薄壁船舶的E總段而言，其普遍存在底板厚度不足、部件銜接不牢固等問題，這需要在對船體總段進(jìn)行吊帶吊裝之前采取有限元計算來預(yù)測吊帶所需要承受的拉力以及形變幅度，根據(jù)計算結(jié)果來對吊帶進(jìn)行調(diào)試，保障吊帶所承受的載荷和形變量在安全范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔麗.船體局部曲面結(jié)構(gòu)造型的三維設(shè)計[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2018，

40（6）：187-189.

[2]孫亮.船體結(jié)構(gòu)設(shè)計方式的分析[J].科技風(fēng)，2018（01）：14.

作者簡介：唐泓剛（1984-），男，江蘇人，本科，助理工程師，研究方向：船舶結(jié)構(gòu)。