集装箱船货舱区总组技术

夏小浩， 王 伟

(1.扬帆集团股份有限公司， 浙江 舟山 316100； 2.浙江海洋大学 船舶与机电工程学院， 浙江 舟山316022)

0 引 言

近些年来，随着大量的集装箱船在国内船厂建造，集装箱船的建造技术和工艺已日趋成熟，建造精度大幅提高，建造周期也大幅缩短，但是与日韩船厂相比，国内各船厂还有很大差距。为了提高船舶建造精度，缩短建造周期，降低生产成本，需要不断探索新技术、新工艺，改善建造设备和管理方法。在现有的设备下，优化集装箱船货舱区的总组搭载方式，以完整的环形总段进坞搭载是突破集装箱船建造的关键问题之一。

1 货舱区总组形式

国内船厂集装箱船建造总组形式大致可分为4类(见表1)。随着国内各船厂的管理、技术能力的改进和起吊能力的大幅度提升，货舱区的总段越做越大，船台或船坞工作也不断前移，使船台或船坞建造效率逐步提升，船舶建造质量和精度不断提高[1-3]。

2 货舱区环形总段总组建造方法

2 200 TEU集装箱船货舱区共有5个货舱，第1至第4个货舱容量可装载2个40英尺标箱(12.2 m×2.44 m×2.59 m)，第5货舱装载1个40英尺标箱，各舱均有阶梯平台。集装箱船货舱区工作量包括以下内容：(1)主船体结构及纵横舱口围结构焊接；(2)舱壁上的导轨安装和检测；(3)主甲板上舷边的箱柱安装；(4)横舱壁内的通风安装；(5)货舱内各平台上的箱脚、堆锥安装和检测；(6)其他各类型舾装件(包括绑扎桥和舱口盖)安装。

集装箱船货舱区因绑扎系统多导致货舱区工作量大，各工种配合和交互多，又因装载集装箱而导致货舱区和绑扎系统精度要求高。为了缩短船坞周期，提高建造精度，必须优化建造工艺，把舱口围、导轨、箱柱、箱脚底座等原来在总组/船坞或码头阶段安装的工作，提前至分段或总段阶段完成，即把后续工作向前移，确保货舱区环形总段的所有工作能在总组阶段完成。为了达到货舱区以环形总段的方式总组，在2 200 TEU集装箱船上，做了如下优化和技术攻关。

表1 各种集装箱船货舱区总组形式和特点

2.1 建造方针技术优化

2 200 TEU集装箱船前期建造方针策划明确货舱区按环形总段进行总组，确定建造顺序、总组方案和设计要求。围绕货舱区环形总段总组方式，优化技术和工艺方法如下：(1)横向舱口围带入横舱壁分段安装；(2)导轨带入横舱壁分段安装；(3)箱柱带入舷侧分段安装；(4)纵向舱口围在环形总段成形阶段与舷侧分段焊接安装；(5)货舱内的箱脚堆锥和底座在环形总段成形后划线安装焊接结束并测量；(6)分段划分时货舱区要求从上到下一刀切，并要求每1环形总段带1横舱壁，每1环形总段总质量(包括环形总段内的舾装件质量)不超过650 t(船坞和总组场地吊车可吊700 t)；(7)保证各舾装件在环形总段内安装焊接结束，只保留合龙口工作。

2.2 货舱区环段总组技术难点

集装箱船货舱区建造的难点是主船体货舱区绑扎系统的精度控制。实行以环形总段总组的方式，把很多安装、焊接工作量和建造精度控制工作提前至分段或总段上完成，对分段或总段的建造精度控制要求显著提高[4-8]。

2.2.1 分段和总段划分及质量控制

对于船体生产设计来说，为实现货舱以环形总段总组，考虑将舱口围、导轨、箱柱、箱脚底座等结构设计到分段或总段中。在2 200 TEU集装箱上划分分段时，首先需考虑总段的划分和总段质量的计算，要确保每个环形总段(包括各类舾装件和管系)的总质量不能超过总组和船坞场地吊车的起吊能力(建造厂船坞和总组场地的2台吊车起吊能力最大可达700 t)。总段确定后才能考虑分段的划分，在划分总段时要保证这1环段内带1横向舱壁，在划分分段时需考虑导轨、箱柱、箱脚底座等在分段中能否安装。

2 200 TEU集装箱船货舱区的总段在划分时需要计算出各类型的最大横舱壁(包括横向舱口围和导轨)以及货舱中段每米的质量，然后根据划分的长度估算出船体结构的质量，并充分考虑建造难度、其他专业因素和板材利用率等。经过反复比较与调整，最后确定货舱区的分段、总段划分图如图1所示，最大环形总段结构质量为591 t(包含纵向舱口围和箱柱，横向舱口围和导轨)，再加上其他加强结构等质量总计650 t，符合起吊能力要求。

在划分总段时，需反复考虑和计算环段的总质量，这是达到以环段搭载的最根本要求。很多船厂未采用环段总组的最根本原因是起吊能力不足。

图1 2 200 TEU货舱区分段划分

2.2.2 分段建造精度控制

集装箱船因装载集装箱，对货舱的精度有较高的要求，因此在建造分段过程中，须保证精度测量和控制。

导轨在分段中的安装和工艺已较为成熟，在国内大多数船厂都已实施[9-11]，在其他集装箱船上也已建造过，积累了一定经验。在建造2 200 TEU带导轨的横舱壁分段(见图2)时，为保证横舱壁和导轨的安装精度，须实时测量监控并调整，在分段完工后均要符合精度要求。管控与监测点如下：(1)前后舱壁的间距、平整度、舱壁中心线和舱壁的角尺度；(2)导轨的水平度、间距、距中尺寸、角尺度和直线度。

图2 2 200 TEU带导轨的横舱壁分段

2.2.3 总组精度控制

2 200 TEU货舱区环形总段主船体组成：底部双层底分段、舷侧分段、横舱壁分段和纵向舱口围分段。在总组前，搭载人员首先要检查各组合分段的精度检验数据，确保各分段在总组时精度符合精度管控要求。根据分段完工精度检测数据先利用全站仪模拟总组，找出搭载需要调整和注意的分段位置和控制点。

在实际搭载时，用全站仪实时收集数据，控制精度需要关注6点：

(1) 双层底中心线与横舱壁前后中心线对齐一致；

(2) 横向舱口围4角水平高度和垂直度；

(3) 舷侧分段和横舱壁的水平高度(以横舱壁为基准)以及前后位置控制；

(4) 舷侧分段的垂直度和半宽控制(有误差时不能移横舱壁)；

(5) 纵向舱口围与横向舱壁间的角尺度；

(6) 舷侧分段与纵向舱口围左右同面度。

2 200 TEU典型环段组合过程如图3所示，环形点段之间合龙情况如图4所示。

图3 典型环段组合过程

图4 2 200 TEU 2个货舱环形总段合龙情况

2.2.4 搭载精度控制

货舱区环段总组完成，即平台、双层底上的箱脚底座和堆锥已根据舱壁导轨划线定位并安装完毕，其在精度测量后均符合精度控制要求，且所有舾装件安装结束，环段可吊入船坞或船台进行合龙。在大合龙时精度控制需要关注4点：

(1) 前后总段的中心线对齐； (2) 保证前后总段形成的货舱长度、宽度和对角线偏差控制；

(3) 保证前后总段各平台、主甲板和舱口围的高度；

(4) 保证平台与双层底上40英尺或20英尺箱脚间的距离，误差不超过±4 mm。

在合龙前，可通过全站仪和软件把在船坞内的搭载段端口数据和吊入总段的搭载总段端口数据进行模拟，分析合龙口的中心线、长度和对角是否有误差，若有问题，则可以通过调整吊入总段的裕量来保证中心线对齐，保证长度和对角误差尺寸在允许范围内。

3 货舱区环形总段搭载技术优缺点

通过对2 200 TEU集装箱船货舱区环形总段搭载技术的分析，结合对现场建造管理和能力的了解，对以不同总组方式建造的同型箱船进行对比(见表2)，发现货舱区以完整环形总段进行总组的2 200 TEU集装箱船，对缩短建造周期、减少船坞占用时间和提高精度有明显的优势。

表2 2 200 TEU集装箱船货舱区环形总段搭载技术的优缺点对比

4 结 论

如何缩短船坞或码头周期是国内每个船厂在建造船舶时都要面临的问题，也是需要重点解决的问题。结合船厂的现有设施和能力，运用新的建造技术或优化工艺可以大幅缩短建造周期。分段、总段作为船舶建造中的中间产品，提高其完整性是船舶建造的发展趋势。改变总组方式，以总组完整的环形总段为目标的建造技术和工艺，在建造能力允许的情况下，是集装箱船建造的一次重要技术变革，必将推广至所有集装箱船的建造中。