对气囊顶升修复海损船工艺的研究*

张 华，贺吉权，周一洲

(1.舟山市船舶检验中心，浙江 舟山 316000；2.舟山万达船舶设计有限公司，浙江 舟山 316021)

海损船修理对船厂来说并不陌生，所谓海损，就是船舶遭遇碰撞、搁浅、风浪打击或者因为船舶自身设备故障、操作不当而造成的船舶结构变形、损坏、翻沉、设备损坏等海上航运事故。

本文所述的海损修理，为某一散货船由于在重载航行的情况下船底触碰礁石搁浅，使得货舱船底区域大范围破损造成部分货舱进水。落潮后该船结构在自身重力、货物压力以及破损进水后多种外力的作用下，舷侧及主甲板区域板架出现明显的褶皱、裂纹，损坏变形程度超过船级社允许的极限要求[1]。

由于航运市场的需要以及船东方营运合约的双重要求，如何在极短的时间内完成该船损毁区域以及变形区域的更换修理，并使船舶恢复至合理的状态，满足船级社的相关要求，使用正确合理的修理方法及工艺，是摆在修理工程师面前急需解决的难题。

1 概述

船舶类型：散货船，国际航线，入CCS船级社。船舶主尺度：总长Loa为225 m；型宽B为32.26 m；型深D为19.30 m；满载吃水d为14.02 m。

本船在航行过程中由于船底触碰礁石，船中位置搁浅于礁石上。落潮后，受搁浅影响，船舶实际吃水降低，浮力减小，由于船舶重载，船只在船中位置受重力影响，除搁浅区域双层底破损外，相邻其他区域舷侧板架出现严重的褶皱、裂纹，部分船板破裂后导致其他相邻舱室进水，进一步加剧了变形和损坏[2]。

2 本次修理的内容和目标

本次船舶修理的内容：1)海损损毁区域钢结构修复；2)海损变形损坏区域修理。目标：修理完成后，实现船舶各项状态性能指标达到船级社的相关要求。

为保证修理施工能够有条不紊地进行，并为现场生产提供足够的技术支持和理论依据，也为质量检验部门提供验收参考，在船舶修理之前针对该海损船的特点制定了相应的工艺技术文件，作为非常规工程生产、设计提供指导性文件，并在具体施工中加以贯彻执行。

为充分提高船坞使用效率，同时考虑该船海损的特殊性，在修理过程中采用两次进坞的方式完成对船舶的修复。

1)海损船到达厂区后，立即布置安排船舶第一次进坞。待船舶坐墩、船坞完成排水后，首先对船舶水线以下损毁区域，包括对连带的区域进行全面勘验，确定具体的修理换新范围，以及制定结构换新时相应的临时加强措施。其次勘验主甲板/船底板，通过望光检查[3]评估船体整体受损变形状态(考虑到船舶在进坞坐墩后和在海中自由漂浮的受力作用不同，造成在修理时船舶中拱的数据会有差异，因此实际施工时的具体施工定位以第二次进坞后的测量数据为依据)。

第一次进坞勘验的结果将作为修理区域进行生产策划，包括海损换新区域施工人员安排、材料准备以及结构分段生产设计的重要依据。

2)换新分段在内场制作完成后，安排船舶第二次进坞，进行甲板望光测量，并根据测量结果实施修理恢复。先对海损区域的钢结构完成拆旧、换新修复，换新工作完成后利用气囊顶升[4]，对船舶在搁浅过程中船体造成的褶皱变形损坏进行整体修复矫正。

动火修理前，修理区域以及相邻范围内的舱室进行测氧测爆，并组织各相关部门人员对本次作业区域和分布进行详细了解，做好材料和设备以及工作的准备工作。换新分段在内场制作完成后[5]，在经过品管部门和船级社、船东检验合格后，再吊装至船坞内进行搭载施工。作业过程中不严禁进行背水焊接和切割等施工。

3 坞内修复

海损区域的钢结构按分期任务确保一次性修复。船舶钢结构海损区域的修复按区域分两大期进行分期施工，具体如图1所示。

每一期的施工又分为拆旧与换新2个阶段分期工作。在阶段分期施工过程中，拆旧后待修复区域保留部分结构，做好临时支承加强措施，确保在施工过程中船体主结构有足够的支承力，不至于产生新的形变及损毁。

在第一大期工程(即：NO.1-2货舱的船底区域结构换新修复，焊接全部完成)结束后，利用气囊对升船体进行顶升，对在海损中褶皱变形的船体结构通过调整部分气囊气压的方法以及利用自身重力作用，准确控制构件形变矫正恢复，实现修复后的状态满足相关技术指标(规范要求)的目标。第一大期工程完成后进行第二大期修复工程。

图2所示为气囊及气囊的垫包(沙包)布置示意图。按照计算，该区域总共布置直径1.8 m×20 m船用气囊10个，为确保气囊的充气顶升行程满足施工需要[6]，在坞底布置铺垫砂包，砂包高度为300 mm。

顶升作业前，为确保顶升过程中板材有足够的形变量，在换新分段合拢位置船底板、内底板、下边柜斜坡板处仅施点焊作为连接固定；外板从基线起6.57 m往上包括主甲板，在原钢板对接缝处左右对称作环形割开，确保在顶升修正时船舶形变保持左右一致。同时对割开构件及未完全连接的构件做有效的弹性加强。

顶升作业期间，参与现场的所有操作人员由总指挥统一指派工作，并及时向参与总调度的各负责人员通报反馈现场作业情况[7]，所有人员不得私自、盲目作业；总调度相关人员按分工负责现场巡查、监督工作、收集并分析顶升施工过程中的数据，向总指挥汇报以便于及时作出正确的操作指令。

待所有准备工作就位后，根据第一次进坞勘验后制定的施工计划，对气囊统一进行充气顶升作业[8]。顶升施工过程中，气囊的充放气顶升操作由专业厂家工程师按总指挥的要求落实执行。

根据第二次进坞测量的下垂具体数据，以船中位置作为全船顶升作业的参照点，对船体变形构件进行顶升矫正。

顶升作业过程中，当船首顶升高度到达150 mm时，进行如下作业：1)观察船体结构是否有异常变化，特别是发生褶皱变形区域的外板等结构；2)观察测量点数据变化是否同步，具体位置为首部点、货舱区各舱间横舱壁处甲板及底板。

往复上述操作直至首部顶升高度达到要求距离后，安排对顶升区域进行布墩，同时观察船舶状态，对顶升后修复的船体结构平整度进行准确测量，确保顶升结果满足要求。待坞墩布置好后，对气囊进行泄气直至顶升区域舱底板坐墩，再次测量主甲板与船底板的平整度，满足船级社的相关要求。

第一大期施工范围内船体完成顶升后，开始第二大期(具体范围见图1)修复施工。完成全船结构的整体修复后，进行完工试验[9]：1)按照船级社规范要求进行焊接无损检测；2)对修复区域压载舱室进行水压试验，风暴压载货舱内压水到货舱口高度，对燃油舱进行压气试验，气体压强为0.025 MPa，保压30 min，压降不超过5%；3)压载系统管系密性试验。

4 结语

在本船船体修理校正的工艺环节中，采用气囊顶升修正船体在海损中变形的施工方法，替代常规的破损钢结构修复后，船坞内放水利用海水浮力修复海损变形的常规做法，在很大程度上降低了施工的难度，节省了生产成本，缩短了船舶的修理周期。在船东和船级社验船师的现场见证下，圆满地完成了针对因该船舶海损造成中拱后船头下垂严重变形的顶升恢复工作，并满足了船级社的相关要求。

整个施工过程中，对理论数据的反复核算、与验船师不间断地沟通协商以及现场的整体协调是本次修理工作圆满完成的关键。事实证明，在新工艺的推行实践过程中，理论数据和前期的技术准备是非常重要的，尤其是对顶升区域船体重量的预估、顶升气囊型号的选择、气囊顶升行程的计算和气囊数量的确定。顶升过程中相关数据的测量以及准确反馈至关重要。通过每一次顶升操作，每一组现场数据准确测量及反馈，确保了整个校正工作的圆满完成。

但是也存在着不足：现场气囊顶升的时间需要同步，由于设备和人员操作的原因，在顶升过程中还存在临时调整协调的现象；对现场的结构件检查不够仔细，在顶升过程中可能会出现局部构件碰触、卡牢卡死现象。在今后同类型海损修理项目中，还需要有相应的管理措施对现场的技术处理和具体情况的预判进行及时有效地处理。

使用气囊顶升的工艺修复海损船舶中拱的校正是一次创新尝试，开创了海损船钢结构分段变形矫正修理的新思路和新方向，对后续同类型船舶修理造成了较为深远的影响。