船舶大型總段模擬搭載及提前預(yù)修整工藝研究

嚴海馬，彭茂清，劉振宇

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

1 前言

預(yù)修整是目前大多數(shù)船廠正在應(yīng)用的精度造船技術(shù)，首尾及機艙總段因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、線型變化大，所以精度控制難度較大，并且這些大型總段一般都是帶余量建造，搭載前預(yù)先修整切割余量能有效提高搭載效率、改善施工環(huán)境。

全站儀測量已廣泛應(yīng)用于船舶建造和搭載余量預(yù)修整，對提升搭載效率、提高精度起到較好的作用。但首尾及機艙大型總段總組時考慮下口距離地面高度有限，全站儀難以完整地測量首尾及機艙總段下口的主要精度控制點，常規(guī)的DACS 模擬搭載方法是通過測量點匹配直接得出余量數(shù)據(jù)，測量點不完整就不能實現(xiàn)預(yù)修整。

本文主要介紹通過全站儀測量+激光測量總段數(shù)據(jù)，將兩組數(shù)據(jù)結(jié)合進行模擬搭載確定搭載狀態(tài)，對搭載狀態(tài)與實際總段狀態(tài)的差異進行余量的補償修正，保證余量預(yù)修整后能搭載到模擬狀態(tài)，實現(xiàn)所有總段在進塢前就進行余量預(yù)修整，且各項精度可控。

本文以公司的JNS163 散貨船機艙E02 總段下口預(yù)修整為例進行闡述。

2 常規(guī)搭載前預(yù)修整方法

2.1 激光測量預(yù)修整方法

傳統(tǒng)的激光測量預(yù)修整方法，是在E01 總段搭載后，劃出預(yù)修整線距搭載基線7 450 mm 的水線，采用激光測量E01 上口各預(yù)修整測量點到距搭載基線7 450 mm 水線的高度Hn；將Hn 用于E02 總段，從E02 總段上距基線7 450 mm 水線往下劃線，如圖1 所示。

圖1 激光測量劃線示意圖

由于E01總段上合攏口面積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，搭載后測量預(yù)修整數(shù)據(jù)需花費較多時間，而且機艙E01段搭載后機艙內(nèi)相應(yīng)設(shè)備、管系單元、腳手架等都需要利用吊車資源吊裝到位，這些作業(yè)與預(yù)修整測量同時進行，影響測量效率；同時，激光測量只能對比Z方向高度差值，不能綜合考慮線型外板錯位對余量的影響，從而導(dǎo)致預(yù)修整后頻繁出現(xiàn)二次修割和間隙超差等情況。

2.2 全站儀測量預(yù)修整方法

E02總組時下口距離地面較矮且有支墩阻擋，全站儀測量總段時既要測量外部的公共測量點，又要測量總段下口內(nèi)部結(jié)構(gòu)點，存在較大困難，模擬搭載不能直接提供完整余量數(shù)據(jù)指導(dǎo)劃線（如圖2 所示）。

圖2 E02下口全站儀測量示意圖

3 模擬搭載余量預(yù)修整方案

3.1 總段完工數(shù)據(jù)測量及預(yù)修整水線劃線

（1）總段完工后應(yīng)用全站儀，按測量指示圖測量E01、E02 總段數(shù)據(jù)，通過DACS軟件分析總段數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；

（2）按預(yù)修整測量表，用激光測量E01總段上口各測量點距基線7450 水線的高度Hn，并記錄數(shù)據(jù)；

（3）根據(jù)全站儀測量總段數(shù)據(jù)劃出E02 總段下口距基線7450 水線，并打洋沖標(biāo)記。

3.2 計算模擬搭載余量預(yù)修整補償值

參考《船塢大合攏工藝》要求，應(yīng)用DACS軟件將分析好的E01、E02總段數(shù)據(jù)進行模擬搭載分析，調(diào)整E01、E02 總段到較好的搭載狀態(tài)，并提供關(guān)鍵精度控制點數(shù)據(jù)指導(dǎo)搭載定位。

3.2.1模擬搭載調(diào)整及狀態(tài)變化對比

E01、E02 總段模擬搭載的Z值與總段Z 值有一定的變化，如因總段狀態(tài)不佳或因工藝要求加反變形則要進行調(diào)整。

由于模擬搭載調(diào)整的只是全站儀測量的數(shù)據(jù)，激光測量的E01上口數(shù)據(jù)和E02 水平數(shù)據(jù)沒有變化，故需將模擬搭載調(diào)整后的E01、E02 總段數(shù)據(jù)與總段測量數(shù)據(jù)進行匯總對比，以方便對激光測量數(shù)據(jù)進行修正后用于預(yù)修整。其關(guān)鍵控制點，如圖3所示；總段狀態(tài)變化對比，如表1所示。

表1 模擬搭載調(diào)整及狀態(tài)變化對比表單位：mm

圖3 E01、E02模擬搭載調(diào)整示意圖

圖7 線型外板半寬錯位情況補償圖示

說明：外板錯位矯焊基準點，AB=50*△Y；B1為E02 外板矯焊后外板下口位置；B2 為E02 外板下口與E01外板上口對位位置；Y為E02 外板下口相對E01上口錯位量；Hn2 為E02 外板下口余量預(yù)修整補償量；矯焊后外板弧長AB1＜AB2，Hn2=+B1B2為正補償；矯焊后外板弧長AB1＞AB2，Hn2=-B1B2 為負補償。

3.3 E02下口外板最終預(yù)修整余量劃線

結(jié)合上述3.2.2 和3.2.3確定E02 下口最終預(yù)修整余量劃線數(shù)據(jù)為Hn'：

（1）全部結(jié)構(gòu)按Hn'=Hn+Hn1，從E02總段7 450水線往下沿Z方向劃線；

（2）外板在按Hn'=Hn+Hn1劃線的基礎(chǔ)上，弧長方向往下按補償Hn2后劃線為最終外板余量線。

補償量Hn1、Hn2可將計算公式輸入ECXEL 表格計算并匯總補償量。表2 為JNS163散貨船E02 外板下口預(yù)修整補償數(shù)據(jù)表部分數(shù)據(jù)。

表2 E02外板下口余量預(yù)修整補償值 單位：mm

3.4 E01搭載定位數(shù)據(jù)控制及定位后數(shù)據(jù)修正

E01嚴格按模擬搭載后提供定位數(shù)據(jù)搭載定位，偏差控制在3mm以內(nèi)。在搭載定位精度報驗時復(fù)測E01上口預(yù)修整測量點數(shù)據(jù)，并與E01總段測量修正后數(shù)據(jù)對比。偏差小于3mm 可不修正余量劃線，偏差大于3 mm 需根據(jù)數(shù)據(jù)修正劃線后切割余量。

3.5 E02下口余量預(yù)修整后搭載效果檢驗

（1）對搭載定位控制點數(shù)據(jù)與模擬搭載數(shù)據(jù)進行對比；

（2）對預(yù)修整合攏口間隙、修割情況進行檢查分析。

4 模擬搭載余量預(yù)修整精度控制的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 模擬搭載預(yù)修整數(shù)據(jù)補償數(shù)據(jù)計算

對總段數(shù)據(jù)的調(diào)整記錄備案；對補償數(shù)據(jù)計算公式及過程記錄、數(shù)據(jù)校對、審核，確保各項數(shù)據(jù)準確無誤。

4.2 模擬搭載定位數(shù)據(jù)、搭載基準統(tǒng)一

模擬搭載提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)搭載定位，保證搭載定位基準與模擬搭載一致。

4.3 按定位數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，嚴格檢驗把關(guān)

施工人員按定位數(shù)據(jù)定位、劃線，并落實專人檢驗，保證數(shù)據(jù)的正確應(yīng)用。

5 效果評價

（1）自實施大型總段模擬搭載余量預(yù)修整以來，各項數(shù)據(jù)均較好：E01搭載相對定位數(shù)據(jù)偏差＜5 mm；E02搭載相對定位數(shù)據(jù)偏差＜8mm；預(yù)修整合攏口搭載修割率＜5%，預(yù)修整合攏口搭載后對接間隙＜12 mm、角接間隙＜5mm；

（2）實現(xiàn)了總段地面總組完成后即可進行預(yù)修整，提前了預(yù)修整時間，機艙搭載成型周期縮短約1天；

（3）有效解決了全站儀不能全面測量合攏口影響模擬搭載余量預(yù)修整的難題；

（4）E02下口余量預(yù)修整測量及劃線無需等到E01搭載后，有效避開多專業(yè)交叉作業(yè)，改善了施工環(huán)境，保證施工安全和劃線精度。

6 結(jié)束語

大型總段模擬搭載余量預(yù)修整在我司的實施，在保證精度、縮短機艙成型周期、改善施工環(huán)境等方面均取得較好效果。本文介紹的模擬分析數(shù)據(jù)與激光測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一基準、數(shù)據(jù)共用的方法也可應(yīng)用于船舶建造其他方面。