超大型集装箱船锚穴与锚链管一体化建造安装精度控制.pdf

12船舶设计与建造中外船舶科技2023年第3 期超大型集装箱船锚穴与锚链管一体化建造安装精度控制姜旭枫，常志军，刘保华（江南造船（集团）有限责任公司，上海201913)摘要：超大型集装箱船部分段锚穴的安装质量一直是制约集装箱船建造效率的关键。为缩短锚穴建造周期，以超大型集装箱船部分段上的锚穴结构为基础，实施锚穴与锚链管一体化建造及相关分段大组阶段一体化精准安装新工艺，解决了传统安装工艺中部锚穴安装质量差、效率低等问题，提升了部锚穴分段的建造效率与质量。关键词：超大型集装箱船；部分段；锚穴安装；精度控制中图分类号：U674.131文献标志码：A超大型集装箱船的锚穴结构对称安装于部两舫侧，与锚、锚链管、链器、锚机、锚链舱和弃链器等组成集装箱船的锚系系统，主要承担拉锚与抛锚任务，安装质量对拉锚是否顺利至关重要。相比于其他船型，超大型集装箱船的部线型曲度较大，锚系安装难度更高。在传统的建造工艺中是在部分段建造完成后再进行锚穴安装，需要分别散吊锚穴结构与锚链管结构，安装过程烦琐、定位难度大，严重影响着部分段的建造周期。因此，为提升建造效率及建造精度，对整个锚穴结构小组、中组、大组阶段建造安装精度控制进行了重点研究超大型集装箱船部锚穴结构及其安装1存在的问题1.1锚穴结构组成锚穴主要是由锚穴板结构、锚链管结构组合而成，在拉锚与抛锚作业中起输送锚链的特殊作用。锚穴安装于集装箱船部分段两外板结构中，如图1 所示。锚链管836锚链管826836835825835锚穴锚穴铁（a）侧视图(h）正视图图1锚穴结构及在部分段的安装位置作者简介：姜旭枫，高级工程师，研究方向为船舶建造技术。13船舶设计与建造中外船舶科技2023年第3 期1.2锚穴结构的传统安装工艺及存在问题1.2.1传统安装工艺传统安装工艺是在部分段大组立阶段对锚穴结构进行散装。从图1 所示可知，部分段横跨两层甲板，总高达1 0 m。按照分段划分，与锚穴板组合件相连的锚链管分别布置于上下两层分段中。上部锚链管（8 2 6/8 3 6）在中组立阶段安装完成。下部锚链管与锚穴板组合件安装于部（8 2 5/8 3 5）分段两航外板结构上，待部分段成型后，用吊车分别散吊下部锚链管与锚穴板组合件并形成整体1.2.2传统工艺存在的问题（1）超大型集装箱船部线型复杂，锚链管对接精度要求更高。而采用传统工艺建造时，上下部分段建造过程中累积误差较大，导致精度不可控，现场需多次定位及堪划余量线。（2）现场作业空间狭小且作业难度较大，需要多次吊离锚穴板组合件与下部锚链管组合件进行余量修正。但现场做余量修割难以保证一次性修割到位，导致锚穴板组合件与锚链管贴合不良、重复返工，并因此占用了吊车资源及大量人力资源，降低了建造效率。2锚穴结构建造及安装各阶段的精度控制2.1锚穴与锚链管中组立制作锚穴与锚链管中组立制作，是指在部分段中组立阶段完成锚穴板组合件、锚链管及相关加强肘板装配焊接，形成完整的锚穴中组立结构，为锚穴中组立结构完整吊装、定位打下基础。建造过程及精度控制要点如下（1）锚链管小组立制作为了方便锚链管小组立制作，将锚链管放置到专用胎架卡槽中，完成锚链管拼接、装配、焊接等作业（图2）。专制胎架1 用辅材角钢与小模板拼接而成，竖立于地面，将锚链管下段各圆弧板吊上拼接后进行烧焊。专制胎架1 的水平度控制为1 mm，卡槽开口单面做大+1 5 mm，定位时可用铁铮进行固定。专制胎架2 为2 道竖立角钢与模板的简易组合形式，制作精度为5 mm。锚链管零件在圆弧形模板上组装并反转焊接。将锚链管上段的数控切割零件以卧态形式在专制胎架2 上完成拼接、装配、焊接等作业，其中要重点保证上下正圆截面尺寸和管长的准确性。锚链管（上段）号料图椭圆截面（下）专用胎架锚链管（上段）样冲印记卡槽锚链管十字线正圆截面（上)专制胎架（a）锚链管下段专用胎架1（h）锚链管上段专用胎架2图2锚链管小组立拼装（2）车锚穴小组立制作制作过程中应重点控制锚穴的首尾封板、底板和顶板的主尺寸及平整度，并用样板控制顶板的椭圆开孔精度。按照设计组立安装图（图3）有序装配，烧焊后形成整体结构具体组装步骤为：以锚穴底板为基面，首先，吊装内侧板，用角度样板控制内侧板的倾斜角度；其次，吊装首尾封板，同时与内侧板角接，用直角工装控制首尾封板垂直度；最后，吊装锚穴顶板，与首尾封板、内侧板上端拼接形成锚穴整体，重点控制锚穴开口处对角线间距，保持间距相等，即保证孔的方正度14中外船舶科技2023年第3 期船舶设计与建造锚穴顶板锚穴首封板锚穴尾封板内侧板锚穴底板图3锚穴零件组装示意图（3）锚穴与锚链管中组立安装锚穴与锚链管单独制造完成后，在专用胎架上进行组合安装，如图4所示，具体步骤如下。在锚穴顶板开孔位置勘划锚链管椭圆十字线及1、4、7、1 0 标识点，敲样冲印记点。取断锚链管下段吊装前在管外壁勘划与1、4、7、1 0 点对应的4条十字标识线，并敲上样冲印记点。吊装锚链管，使其椭圆下口端对准锚穴顶板开孔椭圆位置，确保锚链管椭圆截面的1、4、7、1 0 点与底板椭圆截面1、4、7、1 0 点位置的十字线样冲印记对齐。用卷尺量取底板椭圆截面1、4、7、1 0 点至锚管取断上口端1、4、7、1 0 直线的高度，高度值偏差应满足精度控制要求。用全站仪测量锚穴与锚链管组合件定位后整体数据，测量锚穴开口a、b、c、d 4点和锚管取断段整圆上口端1、4、7、1 0 点，并用C3空间立体分析软件进行分析，以确保锚链管与锚穴顶板倾斜角度偏差 0.0 5，锚链管上截面高度值偏差3 mm，锚穴开口1 1 和1 2 对角线偏差控制在5 mm以内。锚链管上口端10测量d锚穴开口锚穴顶板十字样冲印记d测量C样冲印记样圆锚穴首封板114大字线12锚穴尾封板a内侧板测量b777图4锚穴与锚链管中组立制作锚穴与锚链管夹角、锚链管整体高度、锚穴开孔处对角线偏差是锚穴中组立建造过程中应控制的关键指标，有效及高精度控制是保证锚穴中组立一体化建造的核心。2.2锚穴大组立安装及精度控制以在建的2 40 0 0 TEU某超大型集装箱船的8 2 5分段为例，分段大组立以甲板为基面进行反态建造（图5）。甲板铺装完成后，依次吊装肋骨框架、锚穴与锚链管中组立（锚穴一体化结构）以及曲形外板片体。锚穴及锚链管分段建造控制要点：选取甲板与外板交点及大结构交点作为分段基准点，确保甲板整体水平度。将甲板与胎架通过焊接进行刚性固定。其中，8 2 6/8 3 6 分段主甲板制作抛势胎架，由中心线向外勘划出倾斜抛势线在主甲板上精准勘划结构安装基准线，按线吊装并装配肋骨框架、舱壁板及纵向强横梁等内部结构，重点保证内部强结构之间的垂直度与间距吊装锚穴与锚链管中组立结构，锚链管中心点对准胎架地面上的十字中心点，并用吊线锤保证锚链管的垂直度，使锚链管与二甲板圆形开口相交。测量锚穴组合件开口a、b、c、d 4个顶点数据并与理论数据进行对比，控制好锚穴组合件定位高度与水平度，精度偏差控制在2 mm以内。锚穴与锚链管精准定位结束后，在现场增加斜撑进行刚性固定，以保证结构的稳定性。15船舶设计与建造中外船舶科技2023年第3 期首外板片段锚穴一体化组合件内舱壁组合件外尾825平台板链管盘座位点图5锚穴分段反态建造工艺流程图吊装曲形外板片体，以主甲板结构点及锚穴结构a、b、c、d 4个开口顶点为定位基准，运用全站仪测量外板片段进行定位（图6）。以甲板上设定的1#、2#、3#点为基准点，分别测量曲形片体对应锚穴的a、b、c、d 位置角点，确保锚穴外框开口与曲形外板片段的定位符合要求。外板片首尾端面同面度控制在3 mm以内，锚穴外框开口与外板片体对接面控制偏差在6 mm以内。外板曲形片段开孔与锚穴外框开孔完美匹配并满足精度要求后，在现场对片体进行定位并烧焊，完成整个锚穴大组立的定位安装工作。1#基准点X:381500825分段Y:0首Z:28520内测量a点锚穴一体化组合件测量锚穴外框理论坐标数据站点XYZ测量b点测量d点a3792297318226574#辅助点b3748271043622892X:381500C3766401284025Y:128167152#基准点测量点X:367750Z:28520d380952958925716Y:0Z:28520尾刚性胎架全站仪3#基准点X:367750Y:23302Z:28520图6锚穴分段精准吊装精度控制2.3部锚穴分段总组的精度控制锚穴分段总组阶段，以8 2 5 分段为基准分段，依次吊装8 3 5、8 2 6、8 3 6 分段，在完成各分段结构对接的同时，关注并同步完成上下锚链管的对接。部分段总组工艺及精度控制技术要点如下（1）下半层分段总组定位将部8 2 5 和8 3 5分段分别吊装搁置于预设搁墩处。提前在地面勘划地线做为定位基准，其中包含纵向基准直剖线及横向基准肋检线，必须保证两条基准线的角尺度。用全站仪对8 2 5 分段中心线、肋位与基准地线进行匹配，调整分段水平及中心，完成基准段的定位。以825为基准定位8 3 5 分段，用全站仪监控8 2 5 和8 3 516中外船舶科技船舶设计与建造2023年第3 期分段的全宽及甲板面水平数据，保证下层总段的完整性，其中，应重点监控8 2 5 和8 3 5 分段的甲板面锚链管中心点间距精度是否满足要求。见图71祥基准点（航）1林基准点（）6#控制点（）二甲板2#茶准点（）4祥输助点（销）3#基准点5#控制点（麗）拼辅助点（箱）8258356#控制点（赠）铺火825835旋转式支撑座图73#基准点5#控制点（舰）2#茶准点（舰）(a）后视图(b）俯视图图7部锚穴二甲板分段总组精度控制图（2）上半层分段总组定位以地线为基准定位上层8 2 6 和8 3 6 分段，用全站仪实时监控8 2 6 分段上中心线、肋位与地线的匹配程度，以及分段层高与半宽数据，重点关注上下两层锚链管对接情况。当所有精度数据满足精度要求后，在现场进行刚性固定并完成封焊工作。吊装8 3 6 分段时以8 2 6 最终成型状态作为参考基准，利用全站仪监控8 3 6 定位状态并进行实时调整，以保证上下两层总段的完整性，其中，应重点监控上下两层锚链管对接情况及8 2 6/836甲板面锚链管中心点间距。当所有精度参数满足精度要求后完成总段的整体定位工作。见图8。部分段总组后精度控制要求：首尾同面度偏差3 mm内，整体水平度偏差5 mm内，锚链管对接偏差2 mm内。完成以上步骤后形成部锚穴总段，通过上述控制方法确保精度数据可控，最终实现锚穴总段快速高效的建造。7#控制点（氧鲜控制点（舰）1#控制点（解）10钟控点（期）主甲板83612控制点（编）8控制点（）12#控制点（蜡）10#控制点（加）鱼饺管826集（）下文掉牛奶（3排扬准点5排控制点氧）低输购点（幅）8258356控制点（籍）链宣支室六826836-支撑牛腿魔特文文擦座9控制点（果1排控制点（靴）7件控制点（期）（a）后视图(b）俯视图图8部锚穴上甲板分段总组精度控制3结语通过对锚穴一体化建造技术的研究与运用，实现了锚穴在大组立阶段快速精准安装，使部锚穴分段建造周期缩短3 d左右。实行一体化建造，克服了原工艺在大组立阶段散装锚穴、锚链管而导致的施工难度大、生产效率低等问题，改善了施工人员的施工环境，节约了吊车资源，提高了作业安全性。