某船船臺(tái)建造傾斜原因分析及應(yīng)對(duì)措施

陳憲剛, 張 炎炎

(1.海軍裝備部駐上海地區(qū)第五軍代表室， 上海 200000； 2.海軍裝備部駐杭州地區(qū)軍代表室， 浙江 杭州310000)

0 引 言

受地理?xiàng)l件限制，從建造經(jīng)濟(jì)性考慮，我國大部分中小型船廠和沿江、河、湖分布的船廠在船舶建造中均采用縱向斜船臺(tái)[1]進(jìn)行搭載和船舶下水，該造船工藝歷史悠久、工藝成熟、可靠性高，且易于滿足建造施工條件，應(yīng)用十分廣泛。但與船塢式建造工藝相比，該建造方式搭載定位難度大、精度控制要求高、裝焊施工難度相對(duì)較大且下水工藝相對(duì)復(fù)雜。

某船廠采用縱向斜船臺(tái)建造某型船。在船臺(tái)建造期間，船廠完成船體搭載工作后，按工藝要求開展交機(jī)工作。在交機(jī)前，先將主船體艉部所有鋼性支撐全部拆除，讓艉部處于自由狀態(tài)，然后根據(jù)船臺(tái)基準(zhǔn)測(cè)量船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該船左傾0.06°，無法再按原施工工藝進(jìn)行后續(xù)施工建造，否則將影響該船軸系定位和安裝精度，造成推進(jìn)系統(tǒng)效能下降和振動(dòng)噪聲超標(biāo)。最終，船廠通過分析查找原因、調(diào)整緊墩程序、持續(xù)動(dòng)態(tài)觀察測(cè)量和調(diào)整軸系校中施工工藝方案等措施，保證了整船的建造精度和質(zhì)量。

1 主船體傾斜情況

在交機(jī)過程中，對(duì)該船主機(jī)座數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，交機(jī)狀態(tài)的主機(jī)座測(cè)量數(shù)據(jù)較交機(jī)前發(fā)生明顯變化，距船中心線3 060 mm處左主機(jī)座面板高度與右主機(jī)座面板高度差達(dá)6.4 mm，折算角度約0.06°，超出公差許可范圍。為復(fù)核測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，利用激光全站儀對(duì)該船姿態(tài)重新進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比拆除剛性支撐前船臺(tái)定位測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出船體傾斜仍為0.06°，進(jìn)而確定該船的最終姿態(tài)和傾斜角度，如圖1所示。

圖1 船體傾斜情況橫剖面圖

2 原因分析

2.1 施工原因分析

導(dǎo)致該船體發(fā)生輕微左傾的原因有很多，主要有3種：

(1) 總段在船臺(tái)搭載時(shí)定位不準(zhǔn)。船臺(tái)總段搭載時(shí)應(yīng)根據(jù)上船臺(tái)時(shí)給定的總段大接頭標(biāo)記、總段檢驗(yàn)線、定位標(biāo)記和船體中心線等進(jìn)行定位裝焊，如果在總段搭載定位時(shí)未能嚴(yán)格執(zhí)行搭載工藝并符合公差要求，可能導(dǎo)致該總段定位發(fā)生傾斜。

(2) 總段焊接時(shí)發(fā)生變形。根據(jù)船體總段合龍焊接的一般原則和該船大合龍?jiān)瓌t工藝要求，為將焊接變形降到最小，總段焊接時(shí)實(shí)行對(duì)稱焊接[2]，即雙數(shù)焊工從中間分別向前后、左右逐漸對(duì)稱進(jìn)行焊接，以保證構(gòu)件自由均勻地對(duì)稱收縮。若在實(shí)際施工過程中未嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行焊接，可能導(dǎo)致總段大接頭焊接收縮不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致總段大接頭發(fā)生扭曲、變形[3]，造成船體搭載偏差。

(3) 船臺(tái)支撐(見圖2)拆除程序不規(guī)范。在船體搭載工作完成后、軸系拉線前，需根據(jù)交機(jī)工藝要求對(duì)船體后端剛性固定支撐(見圖3)進(jìn)行拆除，以使艉部船體處于自由狀態(tài)。在拆除剛性支撐前，需要緊固各位置楞木(見圖4)，若現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)沒有嚴(yán)格按工藝流程定期對(duì)楞木進(jìn)行緊固，也會(huì)導(dǎo)致該船船體發(fā)生傾斜。

圖2 艉部分段分布及船臺(tái)支撐布置情況

圖3 船體剛性支撐圖

圖4 典型沙箱楞木布置及節(jié)點(diǎn)圖

2.2 數(shù)據(jù)分析

測(cè)量交機(jī)前后主機(jī)基座面板距基線的高度數(shù)據(jù)，與船中FR 86、船尾封板、艏部FR 168艙壁等3處位置測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，從數(shù)據(jù)角度分析該船船體姿態(tài)和傾斜角度。

(1) 主機(jī)基座的測(cè)量位置及測(cè)量數(shù)據(jù)如圖5、表1、表2所示。

圖5 主機(jī)座橫剖面及測(cè)量情況

表1 交機(jī)前主機(jī)基座面板距基線高度數(shù)據(jù) mm

表2 交機(jī)后主機(jī)基座面板距基線高度數(shù)據(jù) mm

(2) 中站面艙壁測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 中站面艙壁測(cè)量數(shù)據(jù) mm

通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，同時(shí)查閱現(xiàn)場(chǎng)裝配和焊接監(jiān)控記錄，可判斷該船船體傾斜為整體傾斜，而不是局部分段扭曲變形。導(dǎo)致該船左傾的主要原因是現(xiàn)場(chǎng)操作沒有嚴(yán)格按工藝流程施工，鋼性支撐拆除順序有誤，且沒有按工藝要求的時(shí)間間隔對(duì)楞木進(jìn)行緊固，最終導(dǎo)致船體發(fā)生輕微左傾。

3 應(yīng)對(duì)措施

首先，制定船體固定技術(shù)方案，防止船體傾斜角度進(jìn)一步加大，保證船體姿態(tài)[4]穩(wěn)定。主要措施是對(duì)所有船底楞木進(jìn)行緊固，防止船體進(jìn)一步傾斜，在船臺(tái)期間由最初每周緊固2次楞木調(diào)整為每天緊固1次。

其次，每天對(duì)船體舯部、艉封和FR 168艙壁進(jìn)行精度測(cè)量和監(jiān)控，持續(xù)觀察船體姿態(tài)變化情況，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，在確定船體姿態(tài)穩(wěn)定后方可啟動(dòng)下一步工作。經(jīng)過一周時(shí)間的觀察，船體支撐楞木按期緊固后，船體未發(fā)生二次傾斜現(xiàn)象，整船姿態(tài)穩(wěn)定。

最后，重新調(diào)整軸線照光準(zhǔn)線高度和軸線定位高度，將右舷軸線相對(duì)船臺(tái)基線抬高5.4 mm，使由兩軸線確定的平面相對(duì)船臺(tái)向左傾斜0.06°，如圖6所示，同時(shí)調(diào)整軸系舵系，保證軸系與舵的準(zhǔn)線仍位于同一基面，利用激光全站儀進(jìn)行后續(xù)交機(jī)測(cè)量，完成軸系照光和拉線工作，最終確保軸系安裝精度和質(zhì)量，消除船體左傾造成的不利影響。

圖6 FR 0橫剖面及傾斜情況圖

4 結(jié) 論

在類似縱向斜船臺(tái)建造和長(zhǎng)軸系船舶船臺(tái)搭載、交機(jī)照光及軸系安裝過程中，為防止類似問題的發(fā)生，首先須加強(qiáng)建造過程質(zhì)量控制力度和工藝紀(jì)律執(zhí)行力度，尤其應(yīng)嚴(yán)格控制各關(guān)鍵過程施工質(zhì)量，在船舶上船臺(tái)前應(yīng)進(jìn)一步復(fù)核各參考基點(diǎn)、基線，驗(yàn)證船臺(tái)斜率等重要參數(shù)，在各分段、總段搭載焊接過程中做好過程監(jiān)控[5]，保證船體搭載質(zhì)量。其次，做好過程數(shù)據(jù)收集整理工作，尤其是船臺(tái)定位、搭載等重要數(shù)據(jù)和過程記錄的收集和歸檔，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量溯源打下基礎(chǔ)。最后，船體剛性支撐應(yīng)在軸系照光施工前幾日拆除，拆除剛性支撐前，必須先緊固楞木，再依次同方向?qū)ΨQ拆除兩舷側(cè)剛性支撐，防止船體傾斜。

穩(wěn)定的船舶固定姿態(tài)和精準(zhǔn)的定位是確保船舶建造精度和質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是船舶軸系安裝精度和質(zhì)量的根本要求，只有在總段定位、搭載合龍、剛性支撐設(shè)置和拆除，以及緊墩等全流程中精心策劃、精益管理、精確施工、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，才能確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析原因、制定方案、排除故障，確保整船建造質(zhì)量。