船臺快速搭載工藝研究

韋漢群　吳靜波

摘要：本文主要根據(jù)船體結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合造船的生產(chǎn)條件，對船體快速搭載工藝方面進行研究。重點闡述了影響船臺搭載速度的各種因素和有關(guān)的工藝方案。

關(guān)鍵詞：船舶建造；搭載；精度；工藝流程；焊接

1 前言

當(dāng)前船舶工業(yè)面臨嚴峻的考驗，但同時也是發(fā)展機遇。我國提出了要建成造船強國的奮斗目標，因此，我們必須掌握并應(yīng)用先進的造船技術(shù)，縮短與造船強國的差距。要瞄準國際發(fā)展動向進行創(chuàng)新研究，追蹤和達到國際先進水平；技術(shù)應(yīng)用要探索符合自己的技術(shù)推廣道路，結(jié)合實際情況，將先進的造船技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力。

船臺搭載周期直接影響到生產(chǎn)效率和建造成本，如何進行快速搭載顯得尤為重要，要在日益劇烈的競爭中立于不敗之地，我們必須采取一系列行之有效的辦法，縮短船臺搭載周期，實現(xiàn)船臺快速搭載，大力提高造船能力。

2 影響快速搭載因素

船臺搭載是一項復(fù)合技術(shù)，影響船臺搭載速度的因素很多，如場地規(guī)劃、配套設(shè)施、生產(chǎn)管理、技術(shù)工藝水平等。實踐證明，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，船臺搭載效率的決定性因素之一是技術(shù)工藝水平，其主要包含以建造技術(shù)為依托的分段建造質(zhì)量、精度和船臺搭載中所應(yīng)用的工藝方案及工具、工裝設(shè)備的研究應(yīng)用。

3 提高搭載速度工藝方法

3.1 合攏縫及節(jié)點的優(yōu)化

生產(chǎn)設(shè)計研究建造船舶的結(jié)構(gòu)特點，找出最合理的合攏縫位置，并盡可能優(yōu)化各種合攏口節(jié)點，為搭載的便利做好充分的準備。如圖1所示，垂直合攏縫改為水平合攏縫后，不僅減少了支墩的擺放及固定碼板的安裝，而且節(jié)省了分段的調(diào)整定位時間。同樣，經(jīng)過優(yōu)化后的接縫節(jié)點將使分段搭載更簡單更易操作。

3.2 建造精度的控制

造船精度控制管理技術(shù)是現(xiàn)代造船方法中的一項重要內(nèi)容。所謂精度造船控制管理，就是通過運用先進的工藝技術(shù)手段和嚴密的科學(xué)管理方法，對造船的全過程實施尺寸的精度分析和控制，從而達到最大限度地減少施工過程中的修整工作量，這對于提高造船生產(chǎn)效率和建造質(zhì)量具有十分重要的意義。

精度造船要求對船體建造的各工序進行嚴格的精度控制，減少上船臺后的工作量，確保高質(zhì)量、高效率、低成本地完成船舶產(chǎn)品建造。

建造精度控制首先要做的工作就是根據(jù)具體船型制定合理的精度建造方案，提高分段無余量下料和無余量上船臺比例。如上建結(jié)構(gòu)可無余量下料，主船體中間區(qū)域分段及其他平面分段實現(xiàn)無余量上船臺，艏艉曲面分段應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式采用有余量、無余量下料兩種方式相結(jié)合，但搭載前一定要進行預(yù)修整。

精度管理需要借助先進設(shè)備來完成，以提高我們的建造精度及工作效率。如利用激光經(jīng)緯儀劃構(gòu)件安裝基準線和分段檢驗線等，而分段的合攏口尺寸和總段定位測量則使用全站儀進行測量、監(jiān)控，這樣在大大提高測量精度同時又減輕了勞動強度，提高了搭載效率。

精度控制還應(yīng)做到循序漸進，在分段建造及船臺合攏等及時對各種數(shù)據(jù)進行分析、研究，找出變形規(guī)律，采取相應(yīng)的工藝技術(shù)和控制措施，不斷改進和優(yōu)化。

3.3 提高分段完整性

加強對分段完整性的控制，盡可能的將工作安排到分段中去完成，以減少船臺工作量。分段完整性一般包括裝焊缺陷修補，變形矯正，加強、吊碼設(shè)置安裝，基準劃線，余量切割，舾裝，密試及涂裝等內(nèi)容。

完整性控制要以自主管理為主，按照相應(yīng)技術(shù)要求合理有序地開展工作，對分段制作的各階段完整性進行嚴格的自檢，最后再提交互檢及報驗。

分段完整性控制中，裝焊缺陷修補及變形矯正，要在分段沖砂涂裝前完成，以減少補涂工作；船臺搭載前已確認的需要返工或修改工作，絕不允許帶到船臺上進行。

分段加強及吊碼的設(shè)置應(yīng)適宜，要根據(jù)具體分段結(jié)構(gòu)特點、分段建造方法、分段翻身方案和分段合攏工藝來進行設(shè)置。太多的加強在船臺合攏時需要花大量時間進行拆除和補磨、補漆等工作，但加強過少也會使分段轉(zhuǎn)運、翻身變形嚴重，增加船臺裝配定位及矯正工作量；吊碼設(shè)置要合理，不僅要方便分段離胎、翻身，同時要方便船臺合攏吊裝定位。

分段定位基準線（分段中心線、肋位檢驗線、合攏基準線等）在搭載快速進行中起到了先決作用，劃線時機要合理，在分段完工后應(yīng)進行重點的核查。對于分段的合攏口余量也要進行關(guān)注，提早切割并開坡口、清渣打磨。

分段的舾裝件完整性應(yīng)按工藝要求安裝完整并做好清點記錄，提高分段密試比例，盡量在分段中對焊縫、艙室進行密試并做好密試標記。

3.4 分段工位合理規(guī)劃

分段工位規(guī)劃要以工藝流程為主線，合理進行分段工位布置，搭載工作才能有條不紊的進行。

同時，分段工位規(guī)劃要注重分段建造場地、分段堆放場地、舾裝場地的定置。船體開工前，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件（車間布置，建造場地情況，船臺位置及各個場地吊機配置情況）和船體搭載方案等對分段工位進行編制計劃及合理安排。合理的安排分段工位，可以提高工位周轉(zhuǎn)率，方便分段建造，使分段能夠方便進行舾裝，快速轉(zhuǎn)運、翻身、吊運，使船臺搭載能夠順暢進行。

3.5 擴大總組，進行模擬搭載

總組和模擬搭載是船舶建造中不可忽視的環(huán)節(jié)，幾乎所有船舶制造企業(yè)在船舶建造中都會對其進行重點研究。

船舶建造實行中間產(chǎn)品“殼舾涂”一體化集成制造模式，船體分段劃分趨中小型化，不再走超大型分段的建造路線，因此，船臺搭載前對中小型分段的總組和模擬搭載顯得尤為重要。

總組可減少搭載分段數(shù)量，是節(jié)省船臺搭載時間最直接有效的方法。

模擬搭載并進行余量預(yù)修整是值得深入研究的一個課題。由于分段在轉(zhuǎn)運堆放、打沙等工序中變形的不確定性、不可控性和已搭載分段合攏口尺寸誤差的隨機性，因此無法統(tǒng)一分段余量預(yù)修整的時期和修整工藝方案，解決辦法就是利用計算機進行模擬搭載（如圖2）。分段在搭載前利用儀器如全站儀采集數(shù)據(jù)并通過電腦進行模擬搭載，其余量、變形等搭載前就得到合理的修割整改，搭載效率也會得到很大的提高。

圖2 分段模擬搭載

3.6 船臺搭載設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用

在船舶建造中研發(fā)應(yīng)用先進的工具、工裝可以得到事半功倍的效果。

在船舶搭載中所使用的輔助設(shè)備主要分為工具類和工裝類。工具類設(shè)備在搭載中主要表現(xiàn)為主動作為，如油壓千斤頂、三維調(diào)整機、全站儀等，而工裝類設(shè)備在搭載過程中則表現(xiàn)為被動防守，如合攏卡馬、活絡(luò)墩、活絡(luò)定位支座等。

3.6.1 各種工具在快速搭載中的應(yīng)用研究

在船臺搭載中，應(yīng)大力開發(fā)應(yīng)用一些力大而又輕便的小型工具的，如液壓千斤頂和液壓拉力器（如圖3）。與螺絲花蘭等其他設(shè)備相比，液壓拉力器的拉力大且操作靈活，是實現(xiàn)搭載快速化必不可少的工具。

大型分段搭載傳統(tǒng)定位方法都是依靠吊機調(diào)節(jié)來完成，定位速度慢、效率低、勞動強度大。這方面要充分發(fā)揮三維調(diào)整機（圖4）的優(yōu)勢，對底部大型分段或環(huán)形總段的整體搭載利用三位調(diào)整機定位不僅速度快，而且定位精度很高，其點動精度可以達到0.5mm左右，三維調(diào)整機還可以多臺聯(lián)動，基本不受分段尺寸、重量的限制。

全站儀已經(jīng)在造船業(yè)普及運用，應(yīng)研究如何使其在搭載中發(fā)揮更大的作用。全站儀基于激光特性，應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)給出基準水平直線，確定虛擬空間坐標系，通過調(diào)整焦距，可以在不同距離獲得測量對象點的三維空間數(shù)據(jù)，其測量精度高，快捷精準，簡單方便（如圖5）。利用全站儀進行搭載定位測量，直接得出搭載分段的水平度、垂直度、角度和直線度等重要數(shù)據(jù)，極大地減少了人工誤差以及工作量。

圖5 全站儀應(yīng)用

3.6.2 工裝在快速搭載中的應(yīng)用研究

合攏口的定位卡馬在快速搭載中是必不可少的（如圖6）。定位卡馬要在分段建造時，根據(jù)已制定的分段搭載工藝要求進行預(yù)裝，船臺合攏時配合強力花蘭使用，使分段可以快速拉攏定位。卡馬還可以當(dāng)封焊馬板使用，節(jié)省了重新安裝封焊馬板的時間，不僅提高工作效率，而且減少了勞動強度。

船臺搭載需要進行墩木布置，搭載墩木形式應(yīng)根據(jù)具體情況進行擇取。船臺合攏時使用活絡(luò)墩來代替沙箱或鋼性墩，可以更方便分段定位及墩木的拆除，安全性也更高，在降低布墩勞動負荷的同時，實現(xiàn)快速散墩，進行船體快速移位和下水。

對于線型大的艏艉分段、舷側(cè)分段或倒L型分段的搭載，不再需要花大量的時間去定位和固定焊接，這個要歸功于活絡(luò)定位支座的應(yīng)用（如圖7）。分段制作時預(yù)先安裝頂撐點的座板，搭載前在船臺上布置好活絡(luò)定位支座，合攏時直接用活絡(luò)支座對分段進行精定位并作為分段支撐加強，不需進行加強焊接和搭設(shè)臨時腳手架，可見，搭載中合理利用活絡(luò)定位支座，不僅達到了快速搭載的目的，而且提高定位準確度和安全性。

圖6 合攏卡馬設(shè)計

圖7 活絡(luò)定位支座

3.7 船體搭載工法改進

船舶種類多，性能各異，為滿足性能要求，船體結(jié)構(gòu)、線形也隨之多樣、復(fù)雜化，因而構(gòu)成船體的基本單元“分段”也是千奇百怪。因此，搭載的工藝方案要針對每個單獨分段或總段進行制定，合理安排分段吊裝合攏順序，確定所使用的工具、工裝，編制搭載操作流程和必要的應(yīng)急預(yù)案等，使（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）搭載過程中少走彎路。

深度挖掘提高搭載效率，縮短船臺周期的工法，如適當(dāng)應(yīng)用模塊化搭載，采用高效焊接技術(shù)等。

模塊化搭載是以系統(tǒng)性能或區(qū)域功用為基礎(chǔ)對船體進行模塊劃分，并經(jīng)過模塊制作后整體搭載，其特點是搭載的完整性很高，幾乎達到了完工狀態(tài)（如圖8）。

圖8 上建模塊化搭載

焊接技術(shù)是造船業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)，船舶搭載焊接中應(yīng)致力于焊接工藝流程的優(yōu)化，高度采用機械化、自動化的焊接方式和高效的焊接方法，如單面焊雙面成型自動焊、埋弧自動焊、垂直氣電焊等。船臺合攏針對不同的部位，選取最佳的焊接形式，節(jié)能環(huán)保，提高焊接速度、焊接質(zhì)量，減少焊縫修補量，為后續(xù)工作提供充裕的時間和良好的施工環(huán)境。

4 結(jié)束語

船臺搭載周期是體現(xiàn)船舶建造能力的一個重要指標。通過以上的分析研究和在實踐中不斷摸索總結(jié)，以實際應(yīng)用為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化建造工藝，相信我們的船臺搭載速度一定會有一個新的飛躍。