大型箱船正胎狀態雙面安裝導軌架的方法

李 毅,陳繼康

(1.揚州中遠海運重工有限公司,江蘇 揚州 225200;2.山東港口裝備集團有限公司,山東 青島 226000)

0 引言

集裝箱船作為船舶與海洋工程建造領域中的三大主力船型之一,主要通過復雜的綁扎系固系統和安裝艙內導軌架來限制運載集裝箱在實船運行階段受船舶橫搖和縱傾產生的位移,進而實現貨物單元化和標準化運輸的目的,這也是區別于散貨船及油船的最大特點。導軌架作為其重要組成部分,主要對艙內集裝箱吊裝起導向作用,對艙內堆放的集裝箱在位移起限制作用。每艘集裝箱船均會涉及大量的導軌架制造和安裝工作?？紤]到集裝箱尺寸的標準化,導軌架安裝精度的要求特別高,船舶建造方需統籌對船體橫艙壁、導軌架直線度、扭曲度、水平度和導軌架間距等進行精度控制。

傳統的集裝箱船導軌架安裝方法是在橫艙壁正胎狀態下,對橫艙壁正面進行劃線定位導軌架,其次通過拉線對導軌架進行調平處理,最后再進行裝配和焊接工作。當正面導軌架安裝完畢后,需要利用龍門吊將橫艙壁進行180°翻身。當安裝有一面導軌架的橫艙壁翻身后,再重復上述方法,對橫艙壁另外一面進行導軌架安裝?？紤]到橫艙壁一般結構較弱,翻身過程中很容易產生永久性的塑性變形,不利于精度控制。另外,橫艙壁翻身后還需重新對其進行調平,這便意味著整個導軌架安裝過程需對橫艙壁進行2次調平處理,無法保證基準的完全統一,精度控制較難。這種傳統的導軌架安裝方法顯然不能滿足現代造船快速化、高精度化、科學化的需求。

針對以上問題,為提高安裝精度和速度,本文提出一種更加科學的集裝箱船橫艙壁正胎狀態下的導軌架雙面安裝方法,可一次性實現橫艙壁導軌架的雙面安裝,降低吊裝過程中產生的永久塑性變形,進而有效提高導軌架的預裝精度[1]。

1 雙面安裝導軌架的設計方法

集裝箱船橫艙壁正胎狀態下的導軌架雙面安裝方法,其特征如下[2]:

(1)將導軌架預先放置到導軌架雙面安裝特定胎架的凹槽里,并用卡板固定預埋的導軌架。

(2)吊裝橫艙壁分段將其放置于導軌架雙面安裝特定胎架上,根據橫艙壁上預劃的安裝參考線進行調豎直。

(3)調豎直后,在橫艙壁正反兩面安裝角鋼標桿,并用激光經緯儀在標桿上找出參照線,利用參照線在每一根標桿上敲上定位點,進而通過量取定位點到導軌架角鋼內表面的距離來進行導軌架連接板的修割調平和焊接。

通過此種方法實現將集裝箱船導軌架調至絕對水平的目的,進而保證實船運營階段集裝箱吊裝進入貨艙的平順性。

2 雙面安裝導軌架現場具體施工要領

用鋼材拼搭并焊接出用于放置橫艙壁和導軌架的胎架。胎架包括用于支撐橫艙壁的凸起支撐部、用于安裝導軌架的凹槽(凹槽位于相鄰兩凸起支撐部之間)。使用水平儀對胎架整體調水平,確保各凸起支撐部均位于同一水平面上,同時確保各凹槽的底面位于同一水平面上。胎架剖面見圖1。

1—胎架;2—胎架凹槽;3—卡板;4—導軌架。圖1 胎架剖面圖(單位:mm)

2.1 預埋導軌架

(1)導軌架包括導軌架本體及連接在導軌架本體上的導軌架連接板。

(2)導軌架連接板預留打磨修割余量來調節導軌架高度,確保導軌架上頂面位于同一水平面上。

(3)將各導軌架放置在相應的凹槽內,使用卡板將導軌架固定在凹槽內。

(4)各導軌架連接板頂面形成的水平面低于各凸起支撐部形成的水平面。

2.2 橫艙壁分段建造

在凸起支撐部上完成橫艙壁分段建造。建造完成后,在分段的橫艙壁上劃出水平參考線、豎直參考線和導軌架中心線,對分段橫艙壁進行整體調水平。橫艙壁上安裝導軌架所需的各類線見圖2。

圖2 橫艙劃線示意圖(單位:mm)

2.3 安裝角鋼標桿

(1)在橫艙壁的正反兩面均豎直安裝若干角鋼標桿。

(2)使用激光經緯儀在正面橫艙壁角鋼標桿上確定一個主基準面,然后根據主基準面在各個角鋼標桿上敲上定位點。

(3)使用激光經緯儀在反面橫艙壁角鋼標桿上確定一個副基準面,然后根據副基準面在各個角鋼標桿上敲上定位點。所述主基準面到橫艙壁正面的距離與副基準面到橫艙壁反面的距離相等。

橫艙壁正反面標桿安裝示意圖見圖3。

4—導軌架;5—橫艙壁;6—角鋼標桿。圖3 橫艙壁正反面標桿安裝圖(單位:mm)

2.4 安裝導軌架

(1)根據副基準面確定預埋導軌架與橫艙壁反面之間的距離,對導軌架連接板修割、調平,然后將導軌架焊接在橫艙壁反面上。

(2)根據主基準面確定非預埋的導軌架與橫艙壁正面之間的距離,對導軌架連接板修割、調平,然后將導軌架焊接在橫艙壁正面上。

(3)預埋的導軌架需要比胎架最高水平面低10～20 mm,通過卡板與胎架凹槽牢固焊接的方式來臨時固定導軌架。

(4)在導軌架正式焊接之前,需將導軌架對準已劃好的導軌架中心線,逐一將導軌架進行定位。

(5)對每根導軌架的直線度進行確認,若有不滿足直線度要求的導軌架,需借助工裝具將導軌架調直,最后用保距尺再次從上到下,檢查2根導軌架之間的間距是否完全符合要求。

以上工作結束后,導軌架的安裝定位就基本完成,可以進入最后水平度確認和焊接工作。

2.5 導軌架完成焊接工作

定位點全部標出后,用拉鋼絲的方式確定水平線。然后根據從鋼絲到導軌架角鋼內表面的理論尺寸200 mm來對導軌架角鋼背面的連接板進行余量修割,修割完畢后進行焊接。

3 2種安裝方式的成效對比

以某兩型10 000 TEU級集裝箱船為實例:一型船采用橫艙壁單面裝焊導軌架,翻身180°重新調整橫艙壁水平后,再裝焊另外一面導軌架的方法;另一型船采用本研究提出的集裝箱船橫艙壁正胎狀態下的導軌架雙面安裝方法。

在其他影響因素相同的情況下,采用第一種方法安裝時,需要用龍門吊對整個艙壁進行翻身。此方法占用了寶貴的龍門吊資源,且整個翻身過程對變形控制要求比較高,但采用該方式有一個比較明顯的優點,那就是導軌架安裝時可以避免仰焊作業。根據以往箱船的建造情況,因安裝導軌架需要對艙壁進行翻身,采用該方式單船平均有3個貨艙導軌架存在大范圍變形,需要在塢內對搭設腳手進行重新拆除、調整和安裝,浪費了大量的工時和物料。

采用本文提出的雙面同時安裝導軌架方法,根據萬箱船項目的實際應用情況可知:單船17個貨艙,共計102個貨艙,出現導軌架大范圍變形的情況極小,微調的點位也較少;采用該方式的缺點是在安裝反面導軌架時,需增加一部分仰焊作業的工作量。為了降低該不利因素的影響,可以通過設計合理的胎架,使施工人員仰焊作業時的操作高度盡量合理,可以降低焊接難度。

綜上對比,不論采用何種安裝方式來完成導軌架的分段預裝,任何一種安裝方案都有對應的成本,這是企業在生產過程中必須考慮的。為直觀對比選用不同方案的成效,通過列表方式給出3個對建造影響最大的因素,見表1。

表1 不同建造方式對比

4 結語

本研究提出一種集裝箱船橫艙壁正胎狀態下雙面安裝導軌架的方法。通過實船的驗證發現,無需將橫艙壁吊裝翻身180°,即可一次性完成導軌架雙面安裝,有效降低了吊裝過程中產生的永久塑性變形。該安裝方法具有精度高、快速性好和經濟性強等顯著特點,是當前超大型集裝箱船導軌架分段預裝精度控制的一項關鍵技術,可進一步在船舶建造中推廣應用。