新型船用工装脚手架的设计及应用

叶 涛

（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山316131）

0 引言

随着市场的不断扩大和发展，各大船舶建造企业为了在日益激烈的市场上取得竞争优势，需要不断创新造船模式，而船用工装脚手架作为与造船业密不可分的技术，新型的船用工装脚手架相较于传统的脚手架之间具有更多的优势。同时，企业为获得更大的利益，更加注重节约造船成本以及提高造船效率，但这些却是应用传统脚手架工作不能满足的，因此，针对当前传统脚手架上存在的各种问题，新型脚手架将会在传统脚手架的基础上，做更进一步的设计，旨在消除传统脚手架存在的较大问题，增强其稳定性。至于脚手架的设计和应用，不仅在设计上需要创新，更要考虑到其应用方面，考虑到脚手架在实际操作中会遇到的问题，予以改进和完善，不断进行迭代，最终构建一种各方面性能优良的脚手架。

1 船用工装脚手架的作用和意义

脚手架的主要作用是对各种大型施工建筑予以辅助，使其能够更好完成施工。船舶建造业与传统的工程建造相同，也属于较大的工程建造项目，因此，在其建造的过程中，也需要使用到专用的船用工装脚手架（见图1），船舶建造像搭建工程一样，需要按照顺序将其一步一步的往上搭建，当搭建到了一定的高度，人力无法触及，就需要使用脚手架来支撑辅助工作，因此，船用脚手架最主要的作用是帮助船舶进行搭建，与搭建房子类似[1]。

图1 船用脚手架

2 传统脚手架存在的问题

中国的船舶建造业已有多年历史，而脚手架也随着造船业的发展有了相应的技术创新，但是始终浮于表面，其对于船舶建造时间的浪费和人力的浪费等问题始终没有得到很好解决，传统脚手架存在重大问题，如今日益加快的生活节奏迫使脚手架必须进行技术革新，才能在造船业中占据一席之地[2]。

2.1 分段脚手架存在的问题

在轮船建造完成后，需要利用脚手架对其内部进行喷砂和涂装，脚手架在搭建的过程中较为繁琐，搭建不好将会影响整个喷砂工作的顺利进行，尤其是在船舱此类位置空间较为狭小的地方，用脚手架工作时易和船体的分段部分发生磕碰，给刚涂装好的船舱留下印记，只能进行二次补涂，不但耗费了大量的时间，还使成本增加，不利于企业经济的发展[3]。同时，在一些明显分段的船体工作时，会发现传统脚手架搭建较费力，往往需要耗费很多时间才能搭建完成，不但使得工作效率大大降低，还造成了材料的浪费。

2.2 解决船台脚手架问题的思路

脚手架的搭建一直是一个复杂的过程，如果全船都使用同样的脚手架搭建方式，很容易重复工作，降低工作效率。因此，必要时可采取针对性的搭建方式，不同区域采用不同的搭建模式，并做好配合工作，让脚手架能够最大程度发挥其作用，提高造船的工作效率[4]。

3 船用工装脚手架的种类

3.1 塔式脚手架

塔式脚手架是一种可以单独移动，并且稳定性较高的平台。在塔式脚手架的里面，通常会放置楼梯，将其放在合拢缝所在的地方，以此来帮助底边柜之间合拢缝进行施工。同时，在多个塔式脚手架之间，还可以设计跳板，利用跳板将不同的塔式脚手架连接起来，可以方便船舶底部边舱与顶部外板横缝之间的焊缝施工（见图2）。同时，借助塔式脚手架内部的楼梯，还可以将其与其他脚手架工装进行连接，如挂笼式脚手架工装[5]。

图2 塔式脚手架

3.2 跳板式脚手架

跳板式脚手架是船舶施工中常使用的脚手架之一[6]。主要方式为在脚手架合拢口的下方通过焊接的方式，放置基础零件，然后将有需要的零件利用起来，使其成为普通踏板来使用，主要目的是为了使建筑前面与后面的大线型横向合拢缝脚手架能够搭建成功。

3.3 挂笼式脚手架

在船舶的建造和设计中，大多船舶外板比船舶的主甲板高出10 cm左右，也正是由于这一建造特点，在脚手架的设计过程中，可以根据其设计一个挂笼式脚手架，并把这一高出的部分作为挂笼式脚手架的“挂点”，以便脚手架的固定[7]。同时，还可以依据所建设的船舶分段的特点，设计不同的挂笼式脚手架，并在挂笼脚手架的内部，设置楼梯和工作台，最后利用跳板，将挂笼、塔架之间进行连接，以便船体的施工[8]。

4 船用工装脚手架的设计及发展方向

4.1 设计方向

传统脚手架经实践表明，已越来越不适用于船舶建造业的发展，相关企业为了取得更大的利益，开始对传统的船用脚手架进行创新。传统的脚手架一直存在较多缺点，如搭建程序复杂，拆解时也需要耗费大量劳动力，增加了人力的损耗；效率低，工作时光在搭建上就浪费大量时间；使用到的材料多，搬运和储存麻烦等[9]。因此，新型船用脚手架在传统脚手架的基础上进行改造创新，制作出了不同种类的脚手架工装，新型的船用工装脚手架无论在重量上、效率上、时间搭建的耗费上，都明显优于传统脚手架。这种组合式的轻型脚手架，因其多变的组合形式，大大节约了船舶建造的时间，搭建过程也更为方便。还有一种较为庞大的脚手架，这种庞大型的脚手架虽然在运输上具有一定困难，但是安装比起传统的脚手架更加简单，即使之后发生损坏，维修的费用也低得多。最重要的是，将以上2种新型脚手架组合进行工作，不仅可以缺点互补，更能适用于各种各样的船舶建造，具有一定的意义[10-11]。

4.2 设计内容

上述提到的组合式脚手架主要由4个部分的内容组成，分别为固定装置、肘板、连杆、立柱。设计时会先将脚手架上的固定装置与连杆先焊接到一块，再将连杆和肘板进行焊接，最后固定好肘板与立柱。组合完成后，将不同形式的组合脚手架固定到每个分段中，最后用铁丝进行加固，将立柱放进去形成横向的护栏，一个安全的立体平台就大功告成。而整体式的脚手架又与之不同，其主要由塔架、跳板、挂笼3个部分组成，在实际的使用过程中，可以先将塔架固定到地面，到离分段部位较近的地方，然后把分段的外板焊接上，使其垂直到合拢缝，最后与跳板相互配合，将水平方向的合拢缝焊接完成。

4.3 技术要点

将2个不同种类的脚手架工装进行联合使用，让其互相配合，可以在一定程度上成为一套完整的新型脚手架系统。

新型脚手架可以根据船舶建造的要求和内容不同，针对性的分段搭建，由于每个分段所需要的内容不同，因此，需要安装的基础零件也不同。脚手架的基础零件是整个新型脚手架的重要组成部分，通过对基础零件的合理应用，可以减少不必要的搭建麻烦，不需要再在搭建的过程把零件一个一个地安装上去，既费时也费力，此种新型的脚手架可以通过预先观察船舶的分段结构，先将基础零件安装好，组合到脚手架上，最后直接将脚手架与组好的基础零件放上船舶的分段位置，既方便了脚手架的搭设，也方便了其事后的拆卸工作。

4.4 发展方向

近年来我国的船舶建造业市场不断发展扩大，许多企业也在大力研发更适用于实际工作的新型船用脚手架，采用新型的船用脚手架，不仅提高了施工的安全性，装拆速度有了进一步的提高，最重要的是很大程度地节省钢材料的使用，降低企业的开支。虽然各大企业对于新型船用脚手架的研发正在如火如荼地进行，但是真正取得效果却不是很理想[12]。许多企业虽然也在积极生产，但由于自身的经济实力较弱，并且不具备专业的研发人员，在脚手架的生产上只能进行模仿，这样生产出来的脚手架作业，并不能比传统脚手架效益提高多少。因此，大企业可以利用自身的技术优势，在不使用脚手架的时候，将其租借给别家企业，从中获取利益。

5 新型船用工装脚手架的实施效果

组合式的脚手架工装主要是由多个基础零件组成，通过预设船舶分段的结构，快速将各个零件安排到适合的位置，最后将每个零件与脚手架连接完成，有效提高了脚手架的搭设速度。在基础的搭设都完成后，再对各个脚手板、通道等进行加固处理，并在各个卡槽处设置吊耳空孔，为后续拆除也提供方便。而挂笼式脚手架主要是利用船舶板高出的部位和合拢缝的施工位置，做挂点定位处理，并且挂笼的脚架部位的线性会跟着船体的线性进行变化，这给船舶外板的施工提供了重要便利。还有一种较为庞大的脚手架，这类脚手架需要借助吊车才能安装到位，但好在其不论是拆卸还是安装，都尤为方便，在船舶建造时，只需要事先使用吊车，将其预设的施工通道与合拢缝对准，然后搭设跳板，就可开始施工。

6 结语

当前我国船舶制造业得到从未有过的发展态势，但由于我国造船技术的发展周期短，在船用工装脚手架上还受到了技术的限制。正因为如此，设计和研发出一项新型的船用工装脚手架很有必要，其一在于解决当前我国船舶脚手架技术层面上存在的各种问题，其二是为了促进我国当今乃至于未来船舶制造业的发展。未来船用脚手架会向着轻盈、便利、可拆卸方面进行发展，实现一项脚手架技术的多种应用。