集裝箱船艙口蓋節(jié)點設(shè)計優(yōu)化研究

馬 可，蔣 勝，陳 濤

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州511462）

1 前言

艙口蓋是集裝箱船裝箱系統(tǒng)的核心裝置，具有物量大、難點多、成本高等特點。常見的集裝箱船艙口蓋多為吊離式艙口蓋，一般包含艙蓋結(jié)構(gòu)、密封裝置、支承裝置、壓緊裝置、限位裝置、導(dǎo)向裝置、通風裝置等部分；艙口蓋頂上需要裝載集裝箱，艙口蓋附件需要安裝在艙口圍板上，艙口蓋的所有部件安裝精度要求高，并且艙口蓋具有風雨密要求。因此，集裝箱船艙口蓋的施工繁雜、難度較大，而通過艙口蓋節(jié)點優(yōu)化設(shè)計，從技術(shù)角度為艙口蓋的制作安裝提供便利，從而達到縮短項目周期和成本控制的目的。

2 艙口蓋支承和導(dǎo)向裝置

艙口蓋安裝是艙口蓋施工過程中重要的一環(huán)，需要艙口圍、綁扎橋及吊裝設(shè)備等提供安裝條件；安裝艙口蓋需要嚴格執(zhí)行艙口蓋工藝文件中的安裝公差要求，執(zhí)行艙口蓋安裝流程及每個細節(jié)，同時在焊接工作完成后還需做系統(tǒng)調(diào)試及密性試驗。因此為了保證集裝箱艙口蓋的正常工作運轉(zhuǎn)，艙口蓋的各個裝置的設(shè)計節(jié)點及安裝方法成為設(shè)計需要注重的地方。

2.1 支承裝置

常規(guī)集裝箱艙口蓋的支承裝置，主要由支撐墊塊、焊接墊板、調(diào)節(jié)墊片和緊固件組成。其中，主要部件支撐墊塊用來傳遞艙口蓋和船體結(jié)構(gòu)之間的垂直和水平方向的力，其位置和公差十分重要。同時，通過調(diào)整支撐塊的高度來實現(xiàn)密封裝置中橡膠條的壓縮量，從而保證艙口蓋的風雨密性。而調(diào)整支撐塊高度，則是通過改變調(diào)節(jié)墊片的數(shù)量和布置來實現(xiàn)，其在艙口圍板上的布置需保證在結(jié)構(gòu)對應(yīng)位置有足夠的加強。

2.2 導(dǎo)向裝置

吊離式艙口蓋在安裝過程中，為保證艙口蓋與艙口圍板、限位裝置、支撐裝置等能快速高效的對應(yīng)，通常會在艙口圍板或綁扎橋結(jié)構(gòu)上設(shè)計導(dǎo)向裝置，對艙口蓋的安裝進行初步定位，同時還能給艙口蓋上集裝箱的堆放起到一定的導(dǎo)向和限位作用；導(dǎo)向裝置通常由導(dǎo)向柱或?qū)驂K以及導(dǎo)向貼板組成。對于設(shè)計有綁扎橋的集裝箱船，通常可以將導(dǎo)向柱與綁扎橋設(shè)計成一體；而對于無綁扎橋的集裝箱船，則往往是在艙口圍板上設(shè)計獨立的導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)，其在艙口圍板上的布置需保證在對應(yīng)位置有足夠的加強。

3 艙口蓋設(shè)計安裝優(yōu)化

艙口蓋本體為鋼結(jié)構(gòu)，通常船廠都是委外給專業(yè)的制造廠整體制作后供貨，船廠只負責艙口蓋及附件的安裝，因而艙口蓋的主要問題集中在艙口蓋附件的安裝上。通常艙口圍會劃分成不同片體分段，在船塢內(nèi)合攏總組安裝，由于安裝焊接等因素影響，艙口圍結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定變形，而艙口蓋附件與艙口圍板的對接又因風雨密要求精度較高，因此間隙的調(diào)整成了施工困難的源頭。其中，支撐裝置和導(dǎo)向裝置與艙口蓋本體之間的間隙是常見的問題，并且因支撐裝置和導(dǎo)向裝置數(shù)量多、精度高，支撐裝置和導(dǎo)向裝置設(shè)計節(jié)點的合理性，是保證艙口蓋附件安裝能否順利進行的重要條件。

3.1 支撐塊間隙

支撐塊是保證艙口蓋總載荷均布的重要附件，安裝數(shù)量多、精度要求高，通常會因為艙口圍板的平面度較差、艙口蓋的制作偏差等因素，導(dǎo)致支撐塊安裝時精度難以控制。

我司建造的希臘2 700TEU 船支撐塊安裝節(jié)點，支撐塊的高度可通過1/3/5 mm 的調(diào)節(jié)墊片調(diào)整，單個支撐塊上的楔形墊片在同一方向(縱向或橫向)僅允許增加一件，支撐塊與艙口圍板的接觸間隙要求0～1 mm，并要求內(nèi)側(cè)間隙大于外側(cè)。實際安裝時，全船共226件支撐塊，經(jīng)過初步調(diào)整依然有很多不符合安裝要求，后重新調(diào)整艙口蓋并增補5 mm 厚楔型墊片，將同一斜度方向的兩塊楔型墊片調(diào)整為一塊、對部分通過楔型墊片無法調(diào)整的將艙口圍板反面進行處理。由于該項目支撐塊的設(shè)計節(jié)點不易于間隙調(diào)整和控制，有較大可能造成批次量反復(fù)施工和工期延誤，而在實際施工過程中也確實如此。

針對上述情況，對德翔支撐塊安裝節(jié)點作以下優(yōu)化：

（1）支撐塊結(jié)構(gòu)與艙口蓋上方焊接，通過螺栓與艙口圍板連接，方便調(diào)整下方的間隙；

（2）支撐塊結(jié)構(gòu)下方調(diào)節(jié)墊板厚度明確不小于8 mm，間隙超過8 mm 通過支撐塊調(diào)節(jié)墊板調(diào)整；

（3）支撐塊調(diào)節(jié)墊板下方設(shè)有調(diào)節(jié)墊片，規(guī)格為2 mm 和1 mm 兩種，間隙小于8 mm 通過調(diào)節(jié)墊片調(diào)整；

（4）支撐塊與艙口圍板間隙公差設(shè)定為2 mm，更方便現(xiàn)場施工檢驗；

（5）橡皮槽下方同步使用調(diào)節(jié)墊板，保證總高與支撐塊平齊，微量調(diào)整通過橡皮槽的變形即可達到；

（6）艙口圍板的平整度通過將艙口圍與船體結(jié)構(gòu)一體制作，合攏成型后的精度會比將艙口圍單獨制作高。

3.2 導(dǎo)向裝置間隙

無綁扎橋的項目導(dǎo)向塊，通常是單獨布置在艙口圍板上；有綁扎橋的項目，綁扎橋立柱可兼用做導(dǎo)向塊。為確保艙口蓋順利地從導(dǎo)向裝置頂部導(dǎo)入限位裝置，導(dǎo)向裝置的間隙通常有一定公差要求。由于艙口蓋、艙口圍和綁扎橋的制作安裝偏差，以及艙口蓋、艙口圍和綁扎橋的安裝工序原因，導(dǎo)向裝置間隙經(jīng)常超出設(shè)計要求，從而導(dǎo)致后續(xù)需要不斷的調(diào)整導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)以保證其間隙滿足要求。

（1）有綁扎橋的項目

對于有綁扎橋的項目（如希臘2 700TEU 和太古2 750TEU 船），綁扎橋先于艙口蓋安裝，并且綁扎橋或艙口蓋上已設(shè)計有調(diào)整墊板；同時，導(dǎo)向裝置與艙口蓋本體結(jié)構(gòu)之間的間隙要求都相對明確，并具有較高的精度要求。

太古2 750TEU 船的設(shè)計節(jié)點，設(shè)計公司圖紙?zhí)峁┑馁N板直接顯示在結(jié)構(gòu)圖中，并給出設(shè)計間隙數(shù)據(jù)及公差要求。因綁扎橋優(yōu)先于艙口蓋安裝，綁扎橋或艙口蓋上的貼板若提前安裝，后期待艙口蓋安裝到位時，因各種安裝偏差會導(dǎo)致后期需再次調(diào)整導(dǎo)向塊，從而造成批次量反復(fù)施工和工期延誤。

針對上述情況，將調(diào)整墊板進行后續(xù)制作安裝，厚度現(xiàn)場測量后下料，焊接安裝與艙口蓋安裝同步；并且可以在設(shè)計階段根據(jù)公差，明確調(diào)整墊板的厚度范圍，這樣更方便現(xiàn)場施工對間隙的調(diào)整，從而達到通過設(shè)計節(jié)點優(yōu)化實現(xiàn)施工便利的目的。

（2）無綁扎橋的項目

對于無綁扎橋的項目（如德翔2 700TEU 船），為配合艙口蓋安裝，導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)為獨立的構(gòu)件，安裝于艙口圍板上；導(dǎo)向塊的安裝時機，可選取在艙口蓋安裝時定位，此時艙口蓋的本體結(jié)構(gòu)基本吊裝到位，現(xiàn)場施工僅需滿足精度要求并考慮干涉問題即可。

（3）艙口蓋附件加強艙口蓋附件，如支撐裝置、導(dǎo)向裝置、止跳裝置等與艙口圍板接觸或焊接，因受力關(guān)系需在艙口圍板反面做加強結(jié)構(gòu)。通常艙口蓋附件布置與艙口圍結(jié)構(gòu)設(shè)計非相同單位人員，而后期因生產(chǎn)設(shè)計調(diào)整（如分段縫、合攏口、其他舾裝件布置等干涉原因），常出現(xiàn)調(diào)整不同步導(dǎo)致加強在原始設(shè)計上錯位，同時艙口蓋的制作精度、艙口圍板的局部變形等偏差，也會影響艙口蓋附件與其加強結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。

艙口蓋附件在艙口圍板上的反面加強結(jié)構(gòu)，屬于先行施工范圍，但艙口蓋附件安裝定位通常因艙口蓋本體結(jié)構(gòu)的對應(yīng)原因而無法改動，若加強結(jié)構(gòu)與艙口蓋附件不對應(yīng)，便會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)加強批量返工修改。為此，在德翔2 700TEU 艙口蓋設(shè)計過程中，作以下幾點優(yōu)化：

（1）將艙口圍與船體結(jié)構(gòu)一體制作，合攏成型后的精度會比將艙口圍單獨制作高許多，從而保證艙口圍板反面加強不因自身原因與設(shè)計偏差；

（2）艙口蓋附件在設(shè)計前期便與艙口圍板及加強一一比對確認，并做好各項修改的記錄保存，同時排查分段縫、合攏口、其他舾裝件布置等干涉情況；

（3）較常規(guī)做法投入更多人力建立艙口蓋及艙口蓋附件的模型，通過模型模擬施工情況，排查設(shè)計不對應(yīng)之處并提前調(diào)整規(guī)避；

（4）生產(chǎn)設(shè)計在出圖前與結(jié)構(gòu)確認圖紙加強與艙口蓋附件的對應(yīng)關(guān)系，并加以確認；

（5）加強艙口圍和艙口蓋制作的精度控制，通過相關(guān)工藝文件如測量表等控制制作偏差。

4 結(jié)束語

本文艙口蓋節(jié)點的設(shè)計優(yōu)化，是綜合了多個項目存在問題、結(jié)合現(xiàn)場反饋、研究多項設(shè)計圖紙、查閱相關(guān)規(guī)范資料、咨詢設(shè)計公司等多方意見總結(jié)而成，在解決現(xiàn)場施工問題的同時，考慮了成本問題、船東意向、設(shè)計任務(wù)等因素，將艙口蓋設(shè)計節(jié)點進行全方位的優(yōu)化，并應(yīng)用于實際項目進行實踐；艙口蓋節(jié)點優(yōu)化設(shè)計具備長期可持續(xù)性，并具有對同類項目的借鑒意義，能夠較大程度的給施工增加便利，給項目縮短周期，給船企增添效益。