客滾船艙室單元的建造技術(shù)研究

林仁志　邱立飛　陳裕

摘? ? 要：本文以某型客滾船為例，對(duì)艙室單元的建造技術(shù)進(jìn)行研究，為同類(lèi)型船舶艙室單元建造提供參考。

關(guān)鍵詞：客滾船;艙室單元;建造工藝;工裝設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U663.31 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Construction Technology of Cabin Unit of Ro-Ro Passenger Ship

LIN Renzhi， QIU Lifei， CHEN Yu

（ Guangzhou Shipyard International Company Limited， Guangzhou 510250 ）

Abstract： Taking a ro-ro passenger ship as an example， this paper studies the construction technology of cabin unit， so as to provide reference for the same type of ship cabin unit construction.

Key words： Ro-ro passenger ship; Cabin unit; Construction technology; Tooling design

1? ? ?前言

傳統(tǒng)的船舶居住艙室建造技術(shù)，采用的是散件上船在船上進(jìn)行安裝的方式。這種施工方式，效率低下，耗費(fèi)工時(shí)長(zhǎng)，且制作的質(zhì)量參差不齊。面對(duì)當(dāng)前交船周期和建造質(zhì)量要求越來(lái)越高的形勢(shì)，傳統(tǒng)作業(yè)方式已不適應(yīng)現(xiàn)代快速制造業(yè)的發(fā)展需要，客滾船居住艙室區(qū)域采用艙室單元建造已成為趨勢(shì)。艙室單元的數(shù)量多、建造周期短，如何實(shí)現(xiàn)預(yù)制艙室單元建造并快速進(jìn)艙就位，成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

2? ? 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1? ?國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外艙室單元建造的方式早就得到運(yùn)用，尤其在豪華客滾船、郵輪市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的歐洲船廠(chǎng)運(yùn)用更為廣泛。由于艙室單元建造方法主要運(yùn)用于附加值較高的船舶，外國(guó)船廠(chǎng)為保證其公司利益，對(duì)建造技術(shù)進(jìn)行了封鎖。

2.2? ?國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)主打的船舶產(chǎn)品為散貨船、油船、化學(xué)品船和集裝箱船等貨船。由于受建造船型的限制，僅限于使用整體衛(wèi)生單元，而大批量艙室單元建造技術(shù)則幾乎沒(méi)有應(yīng)用。雖然從事艙室單元建造的廠(chǎng)商也有，但是在技術(shù)和設(shè)備方面都不如外國(guó)具有優(yōu)勢(shì)。但隨著產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，我國(guó)造船業(yè)對(duì)生產(chǎn)附加值較高的客滾船和豪華郵輪的訂單占比逐漸增加，艙室單元建造也成為了國(guó)內(nèi)船舶業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，尤其是建造工藝、進(jìn)艙工裝等建造技術(shù)的研究，顯得尤為重要。

2.3? ?艙室單元建造的優(yōu)勢(shì)

2.3.1? 優(yōu)越性

客滾船艙室單元建造，與傳統(tǒng)的船上散件舾裝方式相比，具有顯著的優(yōu)越性：

（1）整體艙室單元建造能實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。零部件可實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)生產(chǎn)，整體吊裝就位快速;

（2）艙室單元在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了內(nèi)部和外部的加強(qiáng)方案，比傳統(tǒng)的艙室更加牢固結(jié)實(shí);

（3）艙室單元在車(chē)間內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)制作，質(zhì)量有保證，避免由于現(xiàn)場(chǎng)工人技術(shù)水平不同而導(dǎo)致艙室質(zhì)量的參差不齊;

（4）減少了剩料、廢料產(chǎn)生，改善了施工環(huán)境，易于船廠(chǎng)的6S管理;

（5）減少工種交叉作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率，可明顯降低艙室的安裝成本;

（6）艙室單元制作工序提前，制作好的艙室單元船上安裝靈活方便，縮短安裝周期，提高船塢、碼頭的利用率。

2.3.2? 效益性

以一艘客滾船400個(gè)艙室單元進(jìn)行計(jì)算，整體艙室單元建造工藝與傳統(tǒng)的散件舾裝工藝成本和周期對(duì)比分析：

每個(gè)艙室單元可節(jié)省成本0.4萬(wàn)元，1艘船可節(jié)省成本160萬(wàn)元，以1年建造3艘客滾船計(jì)算，便可節(jié)省480萬(wàn)元的成本;另外，每艘船可縮短建造周期6～8個(gè)月，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3? ? 艙室單元關(guān)鍵技術(shù)研究

在前期生產(chǎn)策劃、設(shè)計(jì)以及實(shí)施階段，對(duì)艙室單元建造技術(shù)進(jìn)行全面的研究，提出艙室單元建造技術(shù)要求。

艙室單元由若干艙室壁板、防火門(mén)、舷窗、衛(wèi)生單元和家具等拼裝而成，底部由方鋼管組成底盤(pán)框架。艙室單元建造技術(shù)，先是在車(chē)間完成艙室單元預(yù)制、安裝和調(diào)試，然后設(shè)計(jì)進(jìn)艙線(xiàn)路整體吊裝到船上指定位置，從而提高建造效率和施工質(zhì)量。

3.1? ?設(shè)計(jì)要求

3.1.1? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

客滾船外板板架和甲板板架均為縱骨架式，縱骨以球扁鋼型材為主，橫向強(qiáng)肋位設(shè)置的甲板橫梁和肋骨均為受力良好的T型材。由于客滾船上建區(qū)域舾裝管線(xiàn)和電纜多，尤其是空調(diào)風(fēng)管布置在甲板反面，需要一定的空間來(lái)滿(mǎn)足布置要求。為達(dá)到艙室單元移動(dòng)進(jìn)艙高度要求，在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，在T型材結(jié)構(gòu)上設(shè)置包子狀的開(kāi)孔（如圖1），既滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，也可以解決空調(diào)風(fēng)管等的布置空間需求。

3.1.2? 可拆支柱設(shè)計(jì)

為滿(mǎn)足艙室單元在上建區(qū)域移動(dòng)進(jìn)艙需求，還需減少內(nèi)部縱橫壁板結(jié)構(gòu)的設(shè)置，盡可能使艙室內(nèi)部達(dá)到中空狀態(tài);對(duì)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求的位置，可設(shè)計(jì)可拆式的支柱來(lái)取代壁板，后期艙室單元進(jìn)艙時(shí)局部拆除阻擋支柱，艙室單元進(jìn)艙完成后再將結(jié)構(gòu)支柱安裝復(fù)位。

3.1.3? 艙室單元確定

艙室單元分為預(yù)裝整體艙室單元與散裝單元，預(yù)制整體艙室單元是在專(zhuān)門(mén)的預(yù)裝車(chē)間進(jìn)行組裝的。由于船上艙室樣式數(shù)量多，首先要確定哪些為整體艙室單元，哪些為散裝單元，才能根據(jù)整體艙室單元的位置進(jìn)行移動(dòng)進(jìn)艙路線(xiàn)與開(kāi)孔設(shè)計(jì)。盡可能把更多的住艙單元設(shè)計(jì)成整體艙室單元，充分發(fā)揮整體艙室單元的最大優(yōu)勢(shì)。在策劃初期，主要考慮以下幾個(gè)因素：

（1）每一類(lèi)別的標(biāo)準(zhǔn)艙室單元的數(shù)量不低于20個(gè)，否則按散裝單元設(shè)計(jì);

（2）需要拆除太多構(gòu)件的位置，按散裝單元設(shè)計(jì);

（3）進(jìn)艙開(kāi)孔位置，需設(shè)置為散裝單元;

（4）異形單元、受管路影響較大的單元、浮動(dòng)地板區(qū)域的單元，設(shè)置為散裝單元;

（5）除以上設(shè)置散裝單元外，其余均可設(shè)置預(yù)制整體艙室單元。考慮車(chē)間制作及艙室單元轉(zhuǎn)運(yùn)等因素，艙室單元的尺寸，應(yīng)控制在5 000×2 500×2 500 mm（長(zhǎng)×寬×高）以?xún)?nèi)。

3.1.4? 進(jìn)艙路線(xiàn)及開(kāi)孔設(shè)計(jì)

生產(chǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)始前，規(guī)劃好艙室單元進(jìn)艙路線(xiàn)及開(kāi)孔方案，同時(shí)提前策劃好可以采用艙室單元建造的房間類(lèi)型及數(shù)量，為后續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件;在進(jìn)行管系、電纜、風(fēng)管等綜合布置放樣時(shí)，要盡可能避開(kāi)進(jìn)艙路線(xiàn)區(qū)域，以免因艙室單元推進(jìn)受阻而拆除舾裝件，增加不必要的返工量。

艙室單元進(jìn)艙路線(xiàn)及開(kāi)孔方案設(shè)計(jì)原則：

（1）進(jìn)艙開(kāi)孔位置的選擇，以滿(mǎn)足該區(qū)域所有艙室單元推進(jìn)總距離最短為原則，提高移動(dòng)進(jìn)艙推進(jìn)效率;

（2）在確定的進(jìn)艙路線(xiàn)后，需充分考慮進(jìn)艙路線(xiàn)上的船體結(jié)構(gòu)、管路等影響因素，編制艙室單元的進(jìn)艙順序圖;

（3）進(jìn)艙路線(xiàn)的設(shè)定需要提前模擬演示。進(jìn)艙行走路線(xiàn)在艙室單元安裝區(qū)域，不能按常規(guī)認(rèn)為是走廊通道;有結(jié)構(gòu)支柱阻擋的，需設(shè)計(jì)為可拆形式;選擇合適的旋轉(zhuǎn)位置，不能全部推到位再旋轉(zhuǎn)，部分需提前旋轉(zhuǎn);

（4）減少上建外板開(kāi)孔數(shù)量，并在豎區(qū)壁板開(kāi)孔，降低船體變形風(fēng)險(xiǎn);

（5）一般情況下，在前后兩個(gè)相鄰的豎區(qū)外板開(kāi)設(shè)一個(gè)進(jìn)艙工藝孔，豎區(qū)之間的鋼壁板再開(kāi)設(shè)一個(gè)貫穿孔，前后兩個(gè)豎區(qū)共用一個(gè)外板開(kāi)孔，若左右不連通，則兩邊外板均需開(kāi)孔;

（6）上下層的外板開(kāi)孔需錯(cuò)開(kāi)10 m以上，避免同時(shí)作業(yè)相互影響;

（7）工藝孔的寬度=艙室單元寬度+兩邊進(jìn)艙小車(chē)的寬度+200 mm裕度;工藝孔的高度=艙室單元高度+小車(chē)頂升高度+50 mm裕度。

3.2? ? 工藝要求

3.2.1? 層高控制

客滾船的一個(gè)顯著特點(diǎn)是重心高，船體設(shè)計(jì)時(shí)每一層高度在滿(mǎn)足規(guī)范的情況下裕度非常小。在艙室單元進(jìn)艙中，行經(jīng)路線(xiàn)的凈空高度必須滿(mǎn)足艙室單元進(jìn)艙要求，進(jìn)艙路線(xiàn)盡可能避開(kāi)舾裝件較多的過(guò)道區(qū)域;艙室單元移動(dòng)的空間非常小，需要通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用的移動(dòng)小車(chē)工裝，解決移動(dòng)空間的問(wèn)題，同時(shí)工裝要考慮操作的簡(jiǎn)便性，以提高移動(dòng)的效率;另外，外板開(kāi)設(shè)的艙室單元進(jìn)艙孔高度也要滿(mǎn)足進(jìn)艙要求。由于單元需平移進(jìn)入甲板，但外板與甲板的角接不能設(shè)計(jì)成平齊的節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)孔節(jié)點(diǎn)時(shí)需把外板開(kāi)孔往下延伸200 mm左右的距離。若甲板層高足夠，可不考慮往下延伸，但需設(shè)計(jì)過(guò)渡平臺(tái)，如圖2所示。

3.2.2? 背景工程

艙室單元背景工程，包括船體、舾裝、涂裝等方面的內(nèi)容。由于艙室單位進(jìn)艙定位后，其背景區(qū)域施工人員是無(wú)法進(jìn)入作業(yè)的，所以在進(jìn)艙前必須要完成背景工程，這是與散裝單元在施工程序上最大的區(qū)別。背景工程稍有修改，就會(huì)造成多米諾骨牌式影響，直接影響整船艙室單元建造周期。因此必須圍繞背景工程的完整性進(jìn)行艙室單元建造工藝流程策劃，盡可能將背景工程施工工序前移，縮短碼頭建造周期。

因此，艙室單元進(jìn)艙前需達(dá)到以下要求：

（1）除工藝孔外，艙室區(qū)域所有鋼結(jié)構(gòu)火工完工報(bào)驗(yàn);甲板平整度校正，滿(mǎn)足平整度公差誤差控制要求;

（2）除工藝孔外，艙室區(qū)域所有油漆、絕緣棉、甲板敷料完工報(bào)驗(yàn);

（3）所有艙室區(qū)域上方相關(guān)的電氣工程完工報(bào)驗(yàn);電纜安裝到艙室服務(wù)空間接線(xiàn)位置，并預(yù)留接線(xiàn)需要長(zhǎng)度;

（4）所有艙室上方的通風(fēng)工程完工報(bào)驗(yàn);

（5）艙室區(qū)域生活水冷熱水管、黑水管主管道、灰水管主管道、消防水管主管以及其它系統(tǒng)經(jīng)過(guò)艙室區(qū)域的管道完工報(bào)驗(yàn);

（6）船用窗開(kāi)孔四周的鋼圍壁要平整，如不平整要用火工校平整;安裝后的船用窗四周要留有一定的空間安裝窗斗;

（7）為了不影響艙室單元的推拉，服務(wù)空間位置的穿艙件應(yīng)盡量與甲板保持水平。如穿艙件需要預(yù)留焊接高度，最大不能凸出40 mm。

3.3? ?實(shí)施要求

對(duì)艙室單元相關(guān)施工工藝做深入研究，了解艙室單元全過(guò)程建造工藝流程。設(shè)計(jì)艙室單元的吊籠工裝、進(jìn)艙平臺(tái)工裝、移動(dòng)小車(chē)工裝、螺桿式定位小車(chē)等工裝裝置，并進(jìn)行制作、試驗(yàn)、改進(jìn)，從而順利實(shí)現(xiàn)客滾船艙室單元順利建造，安全、快速移動(dòng)進(jìn)艙。

3.3.1? 艙室單元制作

艙室單元在車(chē)間進(jìn)行建造：制作所需的壁板、防火門(mén)、舷窗、衛(wèi)生單元和家具，制作工序?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化;制作車(chē)間需做好批量建造規(guī)劃，綜合考慮制作工位設(shè)置、車(chē)間產(chǎn)能、成品儲(chǔ)存數(shù)量、成品儲(chǔ)存工位等，實(shí)現(xiàn)艙室單元制作批量化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高艙室單元建造質(zhì)量及效率。

整體艙室單元制作工藝流程，如圖3所示。

3.3.2? 艙室單元轉(zhuǎn)運(yùn)

預(yù)制艙室單元在車(chē)間完成建造后，通過(guò)叉車(chē)移位至存儲(chǔ)區(qū)或者直接移位至卡車(chē)上運(yùn)輸?shù)酱呥M(jìn)艙口，吊裝上船進(jìn)艙。

3.3.3? 艙室單元吊裝

艙室單元內(nèi)部集成了所有的配件，在艙室單元吊裝時(shí)，其內(nèi)部的配件或者遺留的散件存在掉落下來(lái)的情況，容易對(duì)人造成傷害，并且起重機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的晃動(dòng)，存在安全隱患，通過(guò)設(shè)計(jì)專(zhuān)用的艙室單元吊籠工裝進(jìn)行吊裝。

吊籠工裝設(shè)計(jì)為框架結(jié)構(gòu)，頂部框架的四個(gè)角上各安裝有一個(gè)吊碼。吊籠四周設(shè)置可拆卸欄桿，保證施工作業(yè)人員高空作業(yè)的安全。

艙室單元數(shù)量多，進(jìn)艙周期很長(zhǎng)，為了減少吊機(jī)資源的長(zhǎng)期占用，設(shè)計(jì)艙室單元進(jìn)艙平臺(tái)工裝安裝在船體外板位置;進(jìn)艙平臺(tái)工裝底部設(shè)計(jì)支撐底板，底板下端設(shè)計(jì)斜撐加強(qiáng)，斜撐加強(qiáng)安裝在船體外板的強(qiáng)結(jié)構(gòu)梁位置，平臺(tái)與船體外板采用手拉葫蘆拉住限定，起保險(xiǎn)作用;平臺(tái)四周設(shè)置圍欄，保證施工作業(yè)人員高空作業(yè)的安全。吊裝時(shí)，可快速將艙室單元吊裝到進(jìn)艙平臺(tái)上，在一般風(fēng)速的情況下，也可進(jìn)行艙室單元進(jìn)艙，如圖4所示。

3.3.4? 艙室單元移動(dòng)進(jìn)艙

艙室單元吊裝到外板的進(jìn)艙平臺(tái)后，將艙室單元移動(dòng)進(jìn)艙，按照傳統(tǒng)人力推進(jìn)方式，推進(jìn)速度慢、效率低，施工過(guò)程中存在一定的安全隱患，且搬運(yùn)過(guò)程容易造成艙室單元的損壞;另外，因客滾船層高控制嚴(yán)格，受限于艙室單元高度，剩余的移動(dòng)空間很小，通過(guò)設(shè)計(jì)艙室單元專(zhuān)用的移動(dòng)小車(chē)工裝解決移動(dòng)進(jìn)艙困難的問(wèn)題。移動(dòng)小車(chē)工裝，整個(gè)主體結(jié)構(gòu)分為主支撐結(jié)構(gòu)和頂升結(jié)構(gòu)兩大部分，工裝底部安裝有萬(wàn)向輪，液壓撐桿安裝在支撐結(jié)構(gòu)上，帶動(dòng)頂升結(jié)構(gòu)提起，實(shí)現(xiàn)對(duì)艙室單元的頂升移動(dòng)，如圖5所示。

移動(dòng)小車(chē)工裝布置在艙室單元四周，頂起艙室單元，只需要頂升起約20 mm的高度即可進(jìn)行移動(dòng)，從外板開(kāi)設(shè)的工藝孔平穩(wěn)平移進(jìn)入，沿著策劃的進(jìn)艙路線(xiàn)移動(dòng)進(jìn)入到艙室指定的位置，大大改善了施工作業(yè)難度，解決艙室層高限制、移動(dòng)空間不足等問(wèn)題，如圖6所示。

3.3.5? 艙室單元定位

艙室單元推進(jìn)基本到位后，艙室單元之間的間隙空間小，與舷窗之間間隙也很有限，沒(méi)有空間進(jìn)行精確定位，通過(guò)設(shè)計(jì)一種艙室單元定位工裝來(lái)解決問(wèn)題。工裝呈直角形狀，直角支撐板承擔(dān)艙室單元重量，底部設(shè)置一個(gè)萬(wàn)向輪，工裝放在艙室單元內(nèi)部角落位置，采用螺桿旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)，頂升起艙室單元，進(jìn)行艙室單元的移動(dòng)精確定位，如圖7所示。

在艙室內(nèi)側(cè)三個(gè)角和衛(wèi)生單元與艙室交接部位安裝定位小車(chē)（見(jiàn)圖8），并將它們都抬高至最高位置，撤除外圍的艙室單元移動(dòng)小車(chē)。通過(guò)定位小車(chē)對(duì)艙室位置進(jìn)行微調(diào)，確保艙室單元位置與參考線(xiàn)劃線(xiàn)范圍相吻合，檢查艙室單元定位情況，確認(rèn)無(wú)誤后落位，完成艙室單元定位工作。艙室定位后用單面間斷焊接的方式將艙室底槽與鋼甲板進(jìn)行牢固連接。

4? ? ?結(jié)束語(yǔ)

艙室單元建造法將在艙室較多的豪華客滾船、豪華郵輪產(chǎn)品建造應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)，并提供技術(shù)、設(shè)備、手段和方法支撐。對(duì)艙室單元進(jìn)艙工裝件進(jìn)行系統(tǒng)的研究，有利于形成一套屬于我們自己的完整艙室單元移動(dòng)進(jìn)艙技術(shù)方案，突破國(guó)外的技術(shù)壁壘，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模塊化、高效、安全、高質(zhì)量造船。

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