75.8 m沿海甲板驳改造设计

李小叶

(江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏 镇江212003)

0 引言

75.8 m沿海甲板驳为单底、单甲板非自航钢质工程甲板驳，基本结构形式为纵骨架式。该甲板驳主要用于沿海海岸装载工程构件，由于工程需要，船东提出将该船总长缩短11 m的改造要求。为了完成甲板驳的改造任务，需要制定合理的改造方案，尽可能地提高原船材料的利用率，降低改造成本，减少劳动强度。改造方案的重点在于割断面的合理选取、断面处结构的局部加强、改造过程中的施工要求，以及改造后船舶的稳性和干舷校核等。改造后的船舶需满足现行的《国内航行海船法定检验技术规则》(2011)以及修改通报(以下简称《法规》)和《国内航行海船建造规范》(2015)以及修改通报(以下简称《海规》)对船舶结构、安全、环保等方面的相关规定。

1 改造设计依据

(1)按现行的《海规》对改造后的船体结构进行校核。

(2)对船体横向强度进行有限元计算。

(3)全船的稳性校核、干舷计算、消防设备配备、信号设备配备等部分执行《法规》的要求。

2 主要量度

改造前后主要量度见表1。

3 改造方案的确定

表1 75.8 m沿海甲板驳改造前后的主要量度

原船主甲板以下共设8道水密横舱壁，将主船体分为艉尖舱、淡水舱(左)、压载舱(右)、辅机舱(左)、NO.1空舱(右)、NO.2～NO.6空舱、艏尖舱。横舱壁位置分别为:Fr 0、Fr 2、Fr 8、Fr 14、Fr 20、Fr 26、Fr 32、Fr 34。根据原船的布置特点，切断面选择在空舱位置处比较合适。综合考虑本船自身结构特点、船厂的施工工艺和起重能力等诸方面的情况，经实地察看后决定，将切割断面设置在原船的NO.5空舱Fr 26舱壁向船艏方向300 mm处和原船的Fr 32舱壁向船艉方向700 mm处(两处断面间距11 m)。改造后甲板驳布置见图1。

4 船舶性能的校核

4.1 浮态与干舷

本船干舷计算按《海规》对B型船舶的要求进行校核。依据《法规》，国内航行海船船艏高度不能小于《法规》要求值。船艏高度是指艏垂线处自相应于核定夏季干舷的水线量至船侧露天甲板上边的垂直距离。根据计算，原船吃水2 500 mm,船艏高度1 212 mm,不满足《法规》规定的最小船艏高度1 987 mm。改造后，船舶吃水调整为1 500 mm,船艏高度2 212 mm,满足《法规》要求。

图1 改造后总布置图

4.2 稳性

本船稳性按沿海航区对驳船的要求进行校核。核算工况考虑了满载状态和空载状态。甲板载货的极限重心高度不超过主甲板以上1.3 m。经核算，船舶稳性满足《法规》要求。

5 改造方案的实施

改造方案实施步骤为：

船舶上坡→搁墩定位→分段切割→火工校正→断面合拢焊接→局部加强→焊缝探伤→密性试验→表面油漆涂装→下水。

5.1 具体施工要求

5.1.1船舶上坡

本船空船重量约700 t，采用气囊形式上坡。上坡前须清理场地，并在船底适合部位设置足够数量的气囊，在牵引绞车的拉力作用下平稳上坡。

5.1.2搁墩定位

船厂根据船舶总重，在全船船底部位设置足够数量的搁墩。搁墩应尽可能设置在纵横舱壁交汇处、强力框架与舱壁交汇处，并相对均匀和左右对称布置，以保证搁墩处的船体局部强度。同时在切割断面附近和被切割的11 m长的船体分段处应设置搁墩。

5.1.3分段切割

分段切割采用“乙炔+氧气”的方式燃烧切割。在两个切割断面切割完毕后，将切割下来的11 m长的分段吊装移走。该分段自重负荷约750 kN，厂方可根据起重能力一次吊装或切割后分次吊装。

5.1.4火工校正

多余分段吊移后，被切割后的前部分段可通过气囊移动方式或吊装方式移动到待合拢位置。在合拢装配前，两切割断面的甲板及外板应采用火工校正方式进行校正，使得待合拢两断面外板形状尽可能吻合，并加焊临时加强构件以保证断面形状。打磨切割后的船体板材断面至光滑程度。

5.1.5断面合拢焊接

断面合拢焊接采用CO2气体保护焊。焊接前应做好焊前清理工作，去除油污、杂质等，并按相关焊接标准开好焊接坡口。在焊接过程中应保持合适的焊接电流和焊接速度，以保证焊接质量。

5.1.6焊缝探伤

船体结构施焊完工后，除对所有焊缝进行外观检查外，还应对焊缝的内部质量采用X射线、超声波或其他适当的方法进行无损检测。焊缝质量检查应满足《材料与焊接规范》(2016)和现场验船师同意的施工工艺文件的要求。无损检测人员应持有中国船级社颁发的《无损检测人员资格证书》，并从事与证书的种类和等级相符的无损检测工作。钢板对接缝的射线照片可在焊接完工后进行。如采用超声波探伤需要在焊接完工24 h后方可进行。

5.1.7密性试验

船体的各种液舱及水密构件按照要求在现场验船师的监督下进行压水试验或冲水试验。

5.1.8表面油漆涂装

待施工、焊接过程结束后，进行油漆涂装工作。涂装施工前，进行表面清洁处理，以清除钢材表面的氧化皮、铁锈和油垢等污物。

5.1.9下水

前述各项工作完成后，在船底合适部位设置气囊并拆除搁墩，一切准备就绪后下水。

5.2 切割断面处板件和结构件的切割断面处理

5.2.1甲板及船壳板的切割断面

后部分段甲板与船壳板的切割断面选择在Fr 26舱壁向船艏方向300 mm处，前部分段甲板与船壳板的切割断面选择在原船的Fr 32舱壁向船艉方向700 mm处。

5.2.2三道纵舱壁的切割断面

后部分段的三道纵舱壁的切割断面选择在Fr 26舱壁向船艏方向400 mm处，前部分段的三道纵舱壁的切割断面选择在原船的Fr 32舱壁向船艉方向600 mm处。

5.2.3纵向强弱构件的切割断面

后部分段的纵向强构件的切割断面选择在Fr 26舱壁向船艏方向500 mm处，前部分段的纵向强构件的切割断面选择在原船的Fr 32舱壁向船艉方向500 mm处。

后部分段的纵向弱构件的切割断面选择在Fr 26舱壁向船艏方向600 mm处、前部分段的纵向弱构件的切割断面选择在原船的Fr 32舱壁向船艉方向400 mm处。

板与舱壁的切割断面位置如图2所示,纵向强弱构件的切割断面位置如图3所示。

5.3 分段合拢后的局部加强

分段合拢焊接以后，将在接缝部位作适当结构加强，分别在甲板部位、舷侧外板部位、船底板部位加焊5 m长的强构件(向前后各延伸2 m与强框架相连接)。具体做法为：

(1)在甲板部位，分别在距中900、2 700 、4 700、6 500 mm左右对称位置加焊5 m长的强构件。强构件规格同周边甲板纵桁(构件焊接位置必须让开原甲板对接缝50 mm以上)。

(2)在船底部位，加强结构的形式和要求与甲板部位相同。

(3)在舷侧部位，分别在距基线1 250、2 750 mm处左右对称位置加焊5 m长的强构件。强构件规格同周边舷侧纵桁(构件焊接位置必须让开原外板对接缝50 mm以上)。

图2 板与舱壁切割断面(单位：mm)

图3 纵向强弱构件切割断面(单位：mm)

6 结语

船舶改造是一项较复杂的过程，改造过程中既要保证船舶强度和各项性能指标满足现行的法规和规范，同时还要尽可能提高原船材料的利用率，降低改造成本，减少劳动强度。

(1)综合考虑船厂的施工工艺和起重能力等诸方面的情况，最终将切断面选择在NO.5空舱处。改造后, NO.5空舱由原来的12 m缩短为1 m。

(2)改造后船舶稳性满足《法规》要求。

(3)根据改造方案，确定合理的施工工艺，确保改造计划的成功。

目前,该改造船舶已投入使用,满足了用户的设计需求。