超大型集装箱船舱口盖附件安装阶段前移及安装技术研究.pdf

21中外船舶科技船舶设计与建造2023年第2 期超大型集装箱船舱口盖附件安装阶段前移及安装技术研究吕志昊，张文真，于东（江南造船（集团）有限责任公司，上海201913)摘要：围绕超大型集装箱船舱口盖附件安装阶段前移、舱口盖数字化定位技术、舱口盖模拟搭载匹配等进行了研究，并对舱口盖附件安装阶段前移过程中遇到的问题提出相应的改进措施，以确保舱口盖能一次吊装定位，缩短作业时间、提高施工效率，最终能缩短船坞及码头周期，确保集装箱船的出坞完整性关键词：超大型集装箱船；舱口盖附件；安装阶段前移；数字化定位中图分类号：U667.3文献标志码：A超大型集装箱船舱口盖的安装一直都属于占用工期长、精度控制难的项目。在传统舱口盖安装工艺中，舱口盖的定位销、横向限位等附件在货舱成型后才能进行匹配安装，其中导滑块安装甚至要在舱口盖吊装调整结束后才能进行现场测量，并且将舱口盖吊下船后才能进行安装，这大大延长了箱船的建造周期。因此，必须对原有舱口盖的安装工艺进行改进，以满足高效率的建造要求。1超大型集装箱船舱口盖安装工程1.1舱口盖及舱口围附件组成舱口盖附件主要包括双向限位装置、横向限位装置、支撑盒、导滑装置和箱脚等，舱口围附件主要包括定位销、横向限位、支撑块、不锈钢垫片、导滑块和止跳器等。见图1。由于舱口盖本体与舱口围附件数量较多，所要求的匹配公差小，且在传统工艺中需要到码头安装舱口围附件，会导致安装时间滞后，且由于安装时间较长，因此整个箱船的建造周期都会受到影响。导滑块止跳器定位销双向限位装置FWDCPCSAFT支撑盒箱脚横向限位装置不锈钢垫板横向限位（a）舱口盖附件（b）舱口围附件图1舱口盖和舱口围附件组成作者简介：吕志昊，助理工程师，研究方向为船舶建造工艺。22船舶设计与建造中外船舶科技2023年第2 期1.2舱口盖附件安装技术要点舱口盖附件与舱口围附件的匹配关系如下：双向限位装置与定位销匹配，限制舱口盖首部纵向和横向移动；横向限位装置与横向限位匹配，限制舱口盖尾部横向移动；不锈钢垫板与支撑盒匹配，支撑盒或者支撑块承载舱口盖（根据设计不同，有的支撑盒安装在舱口盖盖上，涉及支撑盒与支撑块的匹配）；导滑块与绑扎桥的导向柱匹配，以保证舱口盖双向限位装置能顺利进人定位销中。传统集装箱舱口盖安装基于舱口盖3次吊装工艺方法，在船坞阶段和码头阶段施工，具体流程如下：（1）舱口盖一次吊装，确定舱盖附件位置及水平度，吊下舱盖，装配；（2）舱口盖二次吊装，确定装配准确性，吊下舱盖，焊接；（3）舱口盖三次吊装，报验舱盖附件。舱口盖快速吊装工艺方法则是，在系统分析船体舱口围精度及采集舱口盖精度数据后再进行模拟匹配，现场施工人员按照模拟匹配方案对舱口盖对应位置的附件（定位销、支撑盒等）进行调整，使舱口盖能达到最佳状态，然后进行一次性吊装，完成舱口盖的安装。1.2.1定位销、横向限位安装技术要点定位销、横向限位安装控制要求主要包括：控制相邻直线度、距中尺寸及横向间距、舰方向负公差等，由此可保证舱口盖吊装后的中缝间隙、端差、横向限位间隙、距裙边距离等均满足公差要求。定位销、横向限位安装公差控制要求见表1。表1定位销、横向限位公差控制要求与公差mm控制要素公差范围定位销相邻直线度5定位销距中尺寸5定位销横向间距5横向限位舰方向负公差510横向限位距中尺寸5横向限位横向间距5101.2.2导滑块安装技术要点在绑扎桥搭载定位结束后，模拟舱口盖导滑装置与绑扎桥导向柱位置关系，并换算导滑块板厚，舱口盖吊装后导滑块前后间隙3518 mm、左右间隙15iomm，公差较小意味着容错误差偏小。1.2.3利用OTS软件模拟匹配技术利用Eco-Block/OTS软件对舱口盖实际数据与舱口围附件位置进行模拟匹配，得出舱口盖的实际安装位置状态。（1）Ec o-Blo c k 软件模拟修改外协整舱舱口盖支撑盒不锈钢板实测位置，为后续匹配做准备；将外协舱口盖、整舱舱口盖数据拆分为单个舱口盖数据，并进行单个盖子命名（2）Ec o-O T S软件模拟将舱口盖附件安装位置（舱口围上）做为基准段导人，分别将P、CP、CS、S盖子作为搭载段导人，进行模拟匹配并按照控制要素和相应的公差对舱口盖进行微调，见图2。73.8z1062.2:102828864.2:1061.1796853511314z2067208802872.6-2070805394257423：2 530568Z1070.92411073710607107027106321063821067181562158716757156582522262847230177546 18 2023930 974735338179454748005455318967687875726图2OTS模拟搭载软件分析23船舶设计与建造中外船舶科技2023年第2 期1.3传统舱口盖安装工艺存在的问题（1）舱口盖及附件均为外协安装制作，由于外协厂家施工水平参差不齐，导致无法保证安装精度；（2）在传统安装工艺中，附件均在货舱舱口成型后进行OTS模拟匹配，再按公差要求进行安装，公差要求为：角尺度10 mm、水平度10 mm；（3）安装完成后需进行开孔及余量修割、电焊和打磨等工作，不仅会耗费大量工时，而且会存在安装精度偏差。2舱口盖附件安装2.1定位销、横向限位安装阶段前移及安装技术定位销、横向限位安装阶段前移，是指将定位销、横向限位的安装从货舱成型阶段提前至总段阶段完成。在隔舱总组完成后对总段基准数据（隔舱中心线、中心导轨，结构基准点）及定位销、横向限位位置进行采集与分析，根据分析后的最佳状态给出最优安装方案，如：定位销间距应按+5mm安装，横向限位应向舰10 mm安装等。现场施工人员应严格按照方案进行安装，具体安装工艺及技术要点如下(1）天基准线的确定及勘划以隔舱面中心导轨为基准对隔舱舱顶板本体中心线、舱顶板角尺度、定位销开孔位置等进行测量。判断舱顶板角尺度及导轨中心与舱顶板本体中心偏差，确定舱顶板本体中心线，并根据舱顶板直线度确定舱口围横向分中线。（2）定位销及横向限位安装位置线勘划隔舱总段成型焊接完成后，装配人员根据定位销理论尺寸，以隔舱纵向中心线和横向分中线为基准，对定位销及横向限位安装位置线进行勘划，具体见图3、4。定位销安装位置线图3定位销安装位置线横向限位安装位置线图4横向限位安装位置线（3）定位销、横向限位数据采集与分析定位销、横向限位安装位置线勘划完成后，由测量人员对数据进行采集与分析。定位销需保证距中尺寸、横向间距及相邻直线度。若隔舱本体直线度不良导致定位销直线度超差时，需微调定位销前后位置，微调范围不超过5mm，如超过5mm则会造成定位销与舱顶板自由边端差过大，从而影响装配焊接。横向限位与舱口盖裙边距离的公差要求为50+8mm，由于正公差较大，在考虑后续隔舱吊装变形、货舱成型舱距以及公差要求等因素后确定向做5 10 mm的负公差。（4）定位销、横向限位安装现场施工人员根据测量人员给出的定位销、横向限位安装方案对安装位置线进行微调，确定最终位置后进行安装（5）定位销、横向限位安装精度确认及要求确认定位销安装精度，包括定位销的相邻直线度、距中尺寸、横向间距，横向限位首尾方向负公差、距中尺寸、横向间距等是否满足公差要求，若不满足要求则需进行整改，待复测合格后再进行安装。在隔舱总组阶段进行定位销、横向限位安装焊接，见图5、6。图5定位销安装焊接24船舶设计与建造中外船舶科技2023年第2 期图6横向限位安装焊接2.2导滑块安装阶段前移及安装技术在传统舱口盖安装工艺中，导滑块安装安排在舱口盖吊装调整结束后，按最终定位状态换算板厚再进行安装；目前的安装方式则是通过OTS模拟匹配方法进行前移安装，在舱口盖吊装前即可换算板厚并安装烧焊。具体安装工艺及技术要点如下2.2.1数据采集（1）采集舱口盖外协数据时，增加导滑装置处的测量点位，包括两个值（宽度方向）和一个x值（长度方向），见图7。（2）绑扎桥装配焊接结束后，采集舱口围附件安装数据和导向柱底脚数据，包括两个值（宽度方向）和一个值（长度方向），见图8。2.2.2模拟匹配利用OTS软件对舱口盖导滑装置位置与绑扎桥导向柱位置的数据进行模拟匹配，以左右14mm间隙、前后37 mm间隙为标准进行模拟匹配并换算出实际板厚。具体见图9。导滑装置测量点图7导滑装置测量点绑扎桥导向柱测量点图8绑扎桥导向柱测量点FWDPORT-TOPSTBD左8 9右6 4左35右6 8左44右56左53右49前后45P在赠8 um前后54CP在購4mm前后46S在赠2 m前后43中缝间隙：36中缝间隙：2 7中缝间院：2 6PCPCSS中缝间陳34中缝间际34中缝间隙：30前后43P在赠6 mm前后43CP在销4mm前后2 8S在籍30 m前后2 6左58右38左8 3右36左6 7右35左6 5右33图9舱口盖导滑块板厚换算方案25中外船舶科技船舶设计与建造2023年第2 期2.2.3现场安装及确认现场施工人员按模拟匹配板厚进行安装，由精度管理部进行现场检查，确认符合要求后进行烧焊涂装。3舱口盖模拟搭载匹配舱口盖模拟匹配方法是在采集舱口围及舱口盖附件的数据后，利用OTS软件模拟匹配，得出最优方案进行一次吊装定位。3.1测量要素舱口围附件位置与舱口盖附件测量要素需一一对应，具体见表2 表2测量要素舱口围附件位置舱口盖附件舱口围中心线舱口盖中心线定位销双向限位装置支撑盒垫板位置支撑盒横向限位横向限位装置绑扎桥导向柱导滑装置舱口围直线度崩舰面直线度舱口围半宽舱口盖距中尺寸舱口盖中缝导头线中缝间隙3.2分析优化（1）O T S模拟匹配分析及公差要求表3为2 40 0 0 TEU系列集装箱船的公差要求，后续船型公差可能会有所不同表3公差要求mm控制要素公差范围351舱口盖中缝间隙舱口盖端差15舱口盖中缝中心与导头中心偏移15量相邻舱口盖高低差10单个舱口盖纵倾15单个舱口盖横倾1（每个箱位）支撑盒垫板厚度1048横向限位距舱口盖结构距离4080导滑块前后间隙3510-1015%导滑块左右间隙（2）舱口盖模拟匹配特点将舱口盖实际数据与舱口围附件位置进行模拟匹配时：因分析基准有所改变，要以安装后定位销数据为基准进行分析匹配；因横向限位及导滑块已提前安装，为保证尾部横向限位及导滑块间隙调整范围较小，则旋转偏移量应不超过5mm。3.3OTS模拟匹配方案制定OTS模拟匹配方案包含定位销、横向限位、导滑块的安装匹配数据，以及支撑盒调节板的安装位置与厚度等，具体见图10中峰中定检钢牌牛典P定销居中SET与警口量仅器测费：147X:+1仅毒测量工：133校馨测量工141X。仪器用量：141YOY:19460+1Y:6843定价销Y：0Y:6847定收19468-XX4XYYYY.YZ222XXXX4XTF22图10附件安装匹配数据及安装方案26船舶设计与建造中外船舶科技2023年第2 期4实施的控制要点及效果4.1控制要点实施舱口盖安装阶段前移的控制要点主要包括以下几个方面(1）舟舱口盖外协制作的精度管理安装阶段前移对舱口盖外协制作的要求也会相应提高，因此要加强对舱口盖制作精度的管理，对工艺要点及加放的测量控制点都需重新规划（2）项目实施人员的培训针对施工人员技术水平参差不齐、自检做得不够到位、数据识别能力较差等情况，对施工人员进行系统培训。（3）测量数据偏差的确认因温度、环境、仪器等因素导致测量数据存在一定偏差，需进行复测确认。（4）货舱成型精度控制保证货舱成型精度是附件安装阶段前移成功的关键因素。由于附件已安装烧焊完成，故货舱成型后的隔舱直线度、舱顶板水平度等精度是否符合要求都会对安装后的附件是否需要修改产生影响。由于修改难度大且费时费力，因此会给分析人员和施工人员造成较大困难2 在实时跟踪舱口盖吊装定位过程（图11）中，要确保舱口盖本体附件与舱口围已安装附件及绑扎桥导向柱间隙（前后间隙35:18 mm，左右间隙152%mm）等均在公差范围内，达到舱口盖一次吊装定位的目的。此外，与现场工程师及施工人员进行及时地交流沟通，并跟踪安装过程，确保施工质量。（a）中缝间隙及端差（b）支撑盒调节板间隙及偏移量（c）导滑块间隙（d）横向限位间隙图11舱口盖吊装定位效果4.2实施效果舱口盖附件安装阶段前移及模拟搭载匹配技术在大型集装箱船系列上得到了全面实施，通过对外协舱口盖测量数据和货舱成型后舱口盖附件安装位置测量数据的模拟匹配，计算舱口盖附件安装位置，实现了定位销、横向限位和导滑块的提前安装。与原舱口盖附件安装工艺相比，实施舱口盖附件前移技术可将定位销、导滑块、横向限位安装作业27中外船舶科技船舶设计与建造2023年第2 期的完成工期提前2 9d，大大提升了工作效率，从而能缩短整个集装箱船的建造周期；此外，能节省人工及吊车资源的投人成本。以3#船坞为例可节约费用：524470.85/10000+29（4.42 50+1）=19 4.5万元（3#船坞人工成本单价7 0.8 5元/工时，3#船坞折旧18 43.7 6 5元/小时，每日折旧4.42 50 万，小吊车费用按每天1万元计算）。5结语在实施超大型箱船舱口盖附件安装阶段前移技术后，减少了船上附件安装的工作量，实现了船上工作船下做，提升了舱口盖附件装的完整性。以往出坞后舱口盖附件安装完整性在90%，实施安装阶段前移后舱口盖附件安装完整性达到了10 0%。后续可继续对前移方案及方式进行优化改善，在保证精度的同时，提高定位一次成功率、提升作业效率、保证出坞完整性，以进一步缩短建造周期参考文献：【1 黄建，张文真，吕志昊.大型集装箱船舱口盖模拟搭载技术研究 J.江南舰船技术，2 0 19年（3）：1419.2姜旭枫，刘保华.大型集装箱船舱口盖一次吊装安装技术研究 J.江南舰船技术，2 0 15年（1）：34-39.