45000t集裝箱滾裝船超高導(dǎo)軌架精度控制

蔡鵬天，楊立志，張晨俊

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

45000t集裝箱滾裝船超高導(dǎo)軌架精度控制

蔡鵬天，楊立志，張晨俊

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

45000t集裝箱滾裝船的貨艙區(qū)采用特殊的無(wú)綁扎、無(wú)艙蓋設(shè)計(jì)，并使用最長(zhǎng)約30m的超高導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)對(duì)集裝箱進(jìn)行裝載限位。為順利安裝超高導(dǎo)軌架并滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范的要求，對(duì)傳統(tǒng)的安裝工藝及精度控制進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)超高導(dǎo)軌架特殊的結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)用途，重新梳理一套安裝流程，分階段加強(qiáng)精度控制。介紹該類(lèi)型船所采用的超高導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式特點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)軌架安裝難點(diǎn)和精度策劃思路進(jìn)行詳細(xì)闡述，給出導(dǎo)軌架分段預(yù)裝工藝，詳細(xì)描述超高導(dǎo)軌安裝時(shí)各階段的精度控制要點(diǎn)。通過(guò)吊箱試驗(yàn)驗(yàn)證該策劃方案的可行性，結(jié)果表明，其在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)能有效保證超高導(dǎo)軌架的建造精度，可為后續(xù)產(chǎn)品提高施工質(zhì)量及施工效率提供參考。

集裝箱滾裝船；超高導(dǎo)軌架；精度控制

0 引 言

滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司在建的45000t集裝箱滾裝船（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“集滾船”）屬于高附加值船舶，其貨艙分為滾裝區(qū)域和集裝箱區(qū)域2部分。對(duì)于集裝箱區(qū)域，為保證主甲板以上能堆放更多的集裝箱，提高載貨量，同時(shí)滿(mǎn)足船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，在主甲板以上采用橫隔艙結(jié)構(gòu)形式代替常規(guī)集裝箱船所采用的綁扎橋形式。此外，采用超高導(dǎo)軌架及防雨蓋等特殊外舾裝件，以滿(mǎn)足該類(lèi)型船集裝箱區(qū)域的設(shè)計(jì)要求（見(jiàn)圖1）。

圖1 45000t集滾船箱位示意

該船采用的導(dǎo)軌架最長(zhǎng)約30m，在主甲板處存在20mm的間斷，并兼顧擋雨蓋限位。在安裝導(dǎo)軌架時(shí)，需保證整根導(dǎo)軌的直線(xiàn)度，盡量減少自身的變形。由于導(dǎo)軌架是分上下2段安裝的，因此對(duì)橫隔艙分段的總組搭載精度要求相應(yīng)提高，安裝難度更大。

1 完工精度標(biāo)準(zhǔn)

在滿(mǎn)足目前采用的精度控制標(biāo)準(zhǔn)[1]的同時(shí)，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際精度控制能力。為保證貨艙區(qū)域的集裝箱順利裝載和吊運(yùn)，同時(shí)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)軌架對(duì)擋雨蓋的限位要求，最終確定導(dǎo)軌架安裝完成后需滿(mǎn)足以下精度要求：

1) 單根導(dǎo)軌的直線(xiàn)度±4mm；

2) 導(dǎo)軌面的水平度（任何一點(diǎn)），每12m，不超過(guò)±3mm；每19m，不超過(guò)±4mm；

3) 導(dǎo)軌間距（2463mm）偏差值0～－4mm；

4) 相鄰二導(dǎo)軌面水平度偏差值±2mm；

5) 隔艙間導(dǎo)軌架間距偏差值±10mm；

6) 導(dǎo)軌架面板距橫隔艙艙壁185mm±5mm。

2 精度策劃思路

1) 在導(dǎo)軌架預(yù)裝完成之后，應(yīng)將橫隔艙和導(dǎo)軌架作為一個(gè)整體，搭載橫隔艙時(shí)優(yōu)先考慮導(dǎo)軌架精度。在精度控制圖中加入導(dǎo)軌架的直線(xiàn)度、垂直度等導(dǎo)軌架測(cè)量數(shù)據(jù)。在滿(mǎn)足導(dǎo)軌架精度要求的前提下，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐R時(shí)工藝調(diào)整。

2) 由于4甲板以上的導(dǎo)軌架要兼顧防雨蓋的吊入和吊出，因此，在搭載4甲板以上的橫隔艙時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮其直線(xiàn)度和同面度，避免相鄰隔艙面的間距出現(xiàn)正公差。

3) 上導(dǎo)軌與下導(dǎo)軌對(duì)接處的精度要求很高，其中：下導(dǎo)軌上端面需對(duì)防雨蓋進(jìn)行限位；上導(dǎo)軌下端面需對(duì)4甲板以上的集裝箱進(jìn)行限位。在對(duì)接處的導(dǎo)軌架完成調(diào)整光順的前提下，需使該區(qū)域?qū)к壖艿木瓤刂七_(dá)到導(dǎo)軌架分段預(yù)裝的精度控制標(biāo)準(zhǔn)。

3 階段控制

3.1 導(dǎo)軌架部件精度控制

1) 應(yīng)向?qū)к壖苌a(chǎn)廠家提出相應(yīng)的公差范圍要求，并對(duì)已生產(chǎn)的導(dǎo)軌架進(jìn)行精度檢驗(yàn)（包括確認(rèn)加強(qiáng)板安裝位置尺寸、導(dǎo)軌架直線(xiàn)度及表面光順度等）[2]。

2) 為避免運(yùn)輸及堆放導(dǎo)軌架過(guò)程中產(chǎn)生不必要的變形，應(yīng)在運(yùn)輸時(shí)盡量減少導(dǎo)軌架堆疊，如需堆疊，應(yīng)將結(jié)構(gòu)相似的導(dǎo)軌架的加強(qiáng)板對(duì)齊后再疊放。

3) 導(dǎo)軌架為柔性結(jié)構(gòu)，易產(chǎn)生彎曲及扭曲變形，在吊裝過(guò)程中應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌架長(zhǎng)度設(shè)計(jì)特殊吊排。

3.2 分段導(dǎo)軌架預(yù)裝

1) 須嚴(yán)格按照集裝箱船導(dǎo)軌架分離預(yù)裝工藝[3]進(jìn)行導(dǎo)軌架預(yù)裝，使其達(dá)到工藝中要求的導(dǎo)軌架預(yù)裝精度標(biāo)準(zhǔn)。

2) 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)分段進(jìn)行劃線(xiàn)，要求在預(yù)裝導(dǎo)軌架之前在分段上劃好中心線(xiàn)、直剖線(xiàn)（考慮到該船為橫隔艙結(jié)構(gòu)，采用13.5m直剖線(xiàn)，部分橫隔艙結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際半寬尺寸和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整）及橫向檢驗(yàn)線(xiàn)（100mm檢驗(yàn)線(xiàn)）[4]。圖2為導(dǎo)軌架及橫隔艙總組采用的檢驗(yàn)線(xiàn)。

圖2 導(dǎo)軌架及橫隔艙總組采用的檢驗(yàn)線(xiàn)

3) 劃線(xiàn)時(shí)使用全站儀或經(jīng)緯儀提高劃線(xiàn)精度，3～4m分段彈線(xiàn)，最后使用經(jīng)緯儀復(fù)檢定位線(xiàn)精度。

4) 考慮超高導(dǎo)軌架的連續(xù)性，避免因搭載的精度不滿(mǎn)足要求而返工。4甲板以上的橫隔艙分段導(dǎo)軌架在初步定位后僅進(jìn)行定位焊，不施焊；以4甲板以下橫隔艙導(dǎo)軌架完工后的實(shí)際精度數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)對(duì)4甲板以上的導(dǎo)軌架進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后再施焊。

5) 4甲板以下導(dǎo)軌架上端的連接板和4甲板以上導(dǎo)軌架下端的連接板只進(jìn)行定位焊，在總段搭載完畢且上導(dǎo)軌架和下導(dǎo)軌架調(diào)整光順之后再施焊，避免返工。

6) 在焊接導(dǎo)軌架時(shí)應(yīng)保證至少2名電焊工同時(shí)施焊，施焊位置對(duì)稱(chēng)于分段，減少分段的扭曲變形[2]。

3.3 橫隔艙分段總組

1) 橫隔艙分段采用臥態(tài)總組。在布置擱墩時(shí)，應(yīng)使其避開(kāi)導(dǎo)軌架并設(shè)計(jì)在分段強(qiáng)檔上[5]，將枕木調(diào)整到±1mm。圖3為典型橫隔艙的擱墩布置圖。

2) 在 P/S面調(diào)整水平后，根據(jù)中心線(xiàn)和直剖線(xiàn)定位橫隔艙的半寬，通過(guò)100mm檢驗(yàn)線(xiàn)定位橫隔艙的高度。在分段總組初步定位后，使用全站儀檢驗(yàn)定位后的導(dǎo)軌架是否滿(mǎn)足精度要求。

3) 橫隔艙總組時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水平誤差，避免因橫艙壁同面度誤差較大而導(dǎo)致搭載時(shí)難以定位，如若對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，會(huì)影響上下兩段導(dǎo)軌架的直線(xiàn)度，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)軌架返工。此外，嚴(yán)重超差還會(huì)影響防雨蓋的吊入和吊出。

圖3 典型橫隔艙的擱墩布置圖

4) 應(yīng)使橫隔艙的總組精度控制在水平度（橫隔艙艙壁同面度）偏差不超過(guò)±4mm。因總段存在一定的余量，寬度和高度方向上的誤差控制在工藝要求的范圍內(nèi)即可（即寬度偏差不超過(guò)±6mm，高度偏差不超過(guò)±6mm）。

5) 在總組完工后，應(yīng)根據(jù)完工狀態(tài)對(duì)總段進(jìn)行重新劃線(xiàn)（包括總段中心線(xiàn)、直剖線(xiàn)和100mm檢驗(yàn)線(xiàn)）。重新劃線(xiàn)后敲洋沖點(diǎn)，并在總段上對(duì)各重要節(jié)點(diǎn)貼好激光反射貼片，便于在搭載過(guò)程中對(duì)總段進(jìn)行跟蹤測(cè)量。

3.4 橫隔艙搭載順序

盡量保證集裝箱區(qū)域的搭載順序?yàn)椋?甲板以下橫隔艙總段 → 4甲板以下舷側(cè)總段 → 4甲板以上橫隔艙總段 → 4甲板以上舷側(cè)總段。

該搭載順序?qū)M隔艙定位放在首要位置，以確保相鄰2片橫隔艙的間距和中心線(xiàn)的精度作為首要前提，保證4甲板以下分段預(yù)裝的導(dǎo)軌架滿(mǎn)足搭載完工后的精度要求，減少返工量。同時(shí)，以橫隔艙作為艙容定位的基準(zhǔn)搭載舷側(cè)總段，既可避免舷側(cè)分段在電焊后出現(xiàn)內(nèi)傾，又可減小集裝箱區(qū)域的艙容誤差。

搭載時(shí)，應(yīng)避免先搭載1面或2面舷側(cè)總段。因?yàn)樵摯慕Y(jié)構(gòu)形式特殊，不能有效控制舷側(cè)分段的內(nèi)傾和外傾不僅會(huì)使艙容半寬超差導(dǎo)致導(dǎo)軌架大面積返工，而且存在安全隱患。

3.5 4甲板以下橫隔艙搭載

1) 該區(qū)域隔艙搭載完工數(shù)據(jù)測(cè)得的偏差范圍應(yīng)控制在：中心線(xiàn)，不超過(guò)±4mm；艙壁同面度，不超過(guò)±4mm；艙壁垂直度，不超過(guò)±4mm；定位高度，不超過(guò)±3mm。

2) 定位完工后，需嚴(yán)格按照《搭載松鉤約束圖》進(jìn)行定位約束焊，同時(shí)在舷側(cè)總段搭載前配置保距梁和拉索固定，避免因電焊等產(chǎn)生不必要的變形。圖4為橫隔艙搭載松鉤約束圖。

3) 通過(guò)全站儀記錄搭載完工數(shù)據(jù)及隔艙搭載后導(dǎo)軌架的狀態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，建議對(duì)每根導(dǎo)軌架分上、中、下取3點(diǎn)測(cè)量其直線(xiàn)度和水平度（艙容）。

3.6 4甲板以上導(dǎo)軌架二次定位

圖4 橫隔艙搭載松鉤約束圖

在滿(mǎn)足生產(chǎn)計(jì)劃的情況下，可根據(jù)已知的 4甲板以下橫隔艙搭載完工數(shù)據(jù)對(duì)4甲板以上導(dǎo)軌架進(jìn)行二次定位。進(jìn)行二次定位的目的是避免在4甲板以上隔艙定位后對(duì)導(dǎo)軌架進(jìn)行過(guò)大改動(dòng)。在4甲板以下搭載完工數(shù)據(jù)已知的情況下，可對(duì)4甲板以上部分導(dǎo)軌架連接板施焊，以減少搭載后隔艙腳手的工作量，提高施工效率。

3.7 4甲板以上橫隔艙搭載

1) 搭載4甲板以上橫隔艙時(shí)，需兼顧防雨蓋的起吊，避免相鄰2片隔艙的間距出現(xiàn)正公差。

2) 該區(qū)域的隔艙搭載完工數(shù)據(jù)測(cè)得的偏差應(yīng)控制在以下范圍：中心線(xiàn)，±4mm；艙壁同面度，±2mm；垂直度，±2mm；定位高度，±3mm。

3) 最終整體隔艙精度應(yīng)控制在：中心線(xiàn)，不超過(guò)±8mm；艙壁同面度，不超過(guò)±6mm；艙壁垂直度，不超過(guò)±6mm；定位高度，不超過(guò)±6mm。

4) 在隔艙搭載時(shí)應(yīng)首先考慮導(dǎo)軌架精度。在隔艙最終定位前盡量保證全站儀全程跟蹤整根導(dǎo)軌架精度，根據(jù)記錄的導(dǎo)軌架預(yù)裝、橫隔艙定位數(shù)據(jù)，直接反映4甲板以上導(dǎo)軌架的狀態(tài)，著重考慮導(dǎo)軌架水平度是否符合要求，即是否會(huì)造成對(duì)導(dǎo)軌架連接板進(jìn)行修改的情況。最終的搭載狀態(tài)應(yīng)確保導(dǎo)軌架連接板的最終精度滿(mǎn)足要求，即導(dǎo)軌架面板距橫隔艙艙壁185mm±5mm。

5) 搭載完工后的要求與4甲板以下隔艙搭載要求一致。

3.8 導(dǎo)軌架整體復(fù)位

貨艙區(qū)域搭載完工后，調(diào)整角隅處導(dǎo)軌架，使4甲板對(duì)接接頭處上下導(dǎo)軌架光順。在導(dǎo)軌對(duì)接處上下延伸2檔連接板，對(duì)該區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)軌架進(jìn)行整體測(cè)量和調(diào)整，使其直線(xiàn)度和水平度滿(mǎn)足導(dǎo)軌架預(yù)裝精度要求（直線(xiàn)度和水平度精度控制在±2mm；隨后對(duì)導(dǎo)軌對(duì)接處連接板施焊，整體導(dǎo)軌架完工。

4 工藝實(shí)施效果

根據(jù)對(duì)目前已完工的45000t集滾船1#貨艙區(qū)域超高導(dǎo)軌架提交情況的統(tǒng)計(jì)，集裝箱吊箱試驗(yàn)的一次提交成功率為 100%。大部分貨艙區(qū)域都能保證擋雨蓋順利吊進(jìn)和吊出，4#貨艙由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、橫艙壁平整度超差等原因，擋雨蓋未能一次吊裝成功，在進(jìn)行重新裝配及火工補(bǔ)充矯正后也能順利提交完成。在建造過(guò)程中，通過(guò)實(shí)施該工藝，能有效保證超高導(dǎo)軌架的建造精度滿(mǎn)足要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

45000t集滾船超高導(dǎo)軌架精度控制的難點(diǎn)在于導(dǎo)軌架過(guò)長(zhǎng)，且分上下2段安裝，需保證整根導(dǎo)軌的直線(xiàn)度和連續(xù)性。導(dǎo)軌架需兼顧擋雨蓋限位，應(yīng)在保證艙蓋與導(dǎo)軌間隙較小的同時(shí)，使防雨蓋無(wú)阻礙地吊進(jìn)和吊出。

精度策劃點(diǎn)在于制訂一個(gè)合理的工藝流程，通過(guò)合理的分段總段劃分、總段搭載順序和階段性的精度控制，達(dá)到提高超高導(dǎo)軌架安裝精度的目的。在后續(xù)船舶建造中，應(yīng)根據(jù)返工情況完善整體施工工藝，加強(qiáng)對(duì)橫隔艙艙壁的同面度及橫隔艙艙壁與導(dǎo)軌架間隙的控制。

通過(guò)對(duì)已完成的超高導(dǎo)軌架安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，該工藝在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)能有效保證超高導(dǎo)軌架的建造精度，為后續(xù)產(chǎn)品提高施工質(zhì)量和施工效率提供參考。

[1] 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì). 中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：CB/T 4000—2005[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[2] 周曄，胡芳，賴(lài)芳，等. 萬(wàn)箱集裝箱船貨艙導(dǎo)軌架分段預(yù)裝精度控制研究[J]. 江蘇船舶，2014, 31 (6)∶ 38-41.

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Precision Control Technique for Ultra-High Guide Frame onboard 45000t Con-Ro Ship

CAI Peng-tian，YANG Li-zhi，ZHANG Chen-jun
（Hudong-zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China）

The 45000t Con-Ro ship is specially designed without lashing and hatch cover, but there is an ultra-high guide frame in a maximum length of 30m to keep the position of containers. In order to make the ultra-high guide frame installed precisely and in compliance with the rules and regulations, the traditional installation technique and precision control are compared and analyzed according to the special structure and function of the ultra-high guide frame, and new installation procedures are proposed to enhance the precision control at different stages. This paper introduces the structure characteristics of ultra-high guide frame for the type of ship, elaborates the difficulties and the precision planning of the installation, explains the pre-assembly technique of the block, and describes in detail the key points of precision control at different stages of the installation. The procedures are validated feasible in the container lifting test and the result shows that the proposed method can effectively guarantee the construction precision of the ultra-high guide frame without losing production efficiency. The study could provide reference for the subsequent products which need to improve construction quality and efficiency.

Con-Ro ship; ultra-high guide frame; precision control

U671.91；U674.13

A

2095-4069 (2017) 02-0057-05

10.14056/j.cnki.naoe.2017.02.010

2016-03-23

工信部高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目（工信部聯(lián)裝[2012]534號(hào)）

蔡鵬天，男，1987年生。2010年畢業(yè)于江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事船舶制造精度控制相關(guān)技術(shù)工作。