客滚船整体舱室单元总段安装的关键技术1

董洪佳，郑和辉，欧书博，刘鑫男，倪维松，徐 谦

（1. 招商局金陵船舶（威海）有限公司，山东威海 264200；2. 招商局邮轮研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

客滚船设置有大量的居住房间，为缩短施工周期，其舱室房间普遍被设计成整体舱室单元[1]。整体舱室单元的制作与船舶主体建造同步进行，不仅能有效缩短内装施工的作业时间，还能减少各工种交错作业的现象，具有集成度高、质量高、协调界面少等优点[2]。通常情况下，在船舶下水后进行整体舱室单元安装，并在码头集中吊装。然而，该阶段具有大量的船舶系统调试工作，整体舱室单元安装和系统调试工作间会出现大量的交错作业，这会增加船舶建造管理的难度，影响工程进度[3]。当前国际市场对客滚船建造周期的要求较为严苛，为提高船厂的竞争力，需要尽量缩短船舶的建造周期[4]。本文提出一种整体舱室单元总段安装的客滚船设计建造方法，该方法将客滚船的上层建筑划分为若干总段，在船舶合龙之前的总段阶段进行单元的安装工作，可实现多场地的并行施工，大幅提高总段阶段的舾装率，并有效缩短下水后的内舾装施工周期[5]。整体舱室单元总段安装法的船舶设计和建造的组织模式和关键技术均有别于常规模式，本文从设计、建造、变形与精度控制等3 方面对该方法的关键技术进行分析。

1 总段安装

客滚船的船坞建造周期较长，缩短船坞周期是确保按期交船和提高产量的关键点之一[6]。通常情况下，船厂在场地上把分段进行总组，形成大型的总段，并尽量提高总段进坞前的完整性，尽可能多地完成舾装、涂装、电缆安装等工作。总段的并行建造可提高效率，为总段内预舾装和区域涂装的完整性建立了良好的基础，使船舶在平台阶段获得最大的预舾装率[7]。豪华邮轮均采用总段化建造模式，德国迈尔船厂是世界豪华邮轮主要建造商之一，该船厂在建造10 万吨级豪华邮轮时，将其划分为70个总段，每个总段的质量约800 t[8]。

船舶的建造流程见图1，整体舱室单元总段安装法将整体舱室单元的安装工序从船舶下水后的码头阶段前移到了总段完成总组后。整体舱室单元在船厂车间内组装完成，经功能测试合格后在场地上整体吊装上船。工序的前移可有效减少建造费用和工时，但会给船舶的设计建造带来新的挑战。

图1 船舶的建造流程

2 设计工作

2.1 合同阶段

为加快设计工作的进度，合同阶段需要为整体舱室单元的总段安装进行策划和准备，与船东确定单元的艺术设计方案，并在合同生效后尽快完成单元样板间的设计和认可、材料采购、制作和报检。此外，该阶段还需要尽快完成空调通风设备、生活污水设备、内装等大包合同的签订。

2.2 设计模式

整个设计模式采用三维一体化设计模式，通过先进的设计软件进行全球联网交互设计。对船体结构进行三维建模，并完成有限元计算、疲劳计算和振动噪声分析[9]。在三维交互设计阶段，要第一时间开展舾装设计工作，完成结构大开孔和主要系统的空间布置，全面加快设计工作的进度，为总段阶段进行舱室单元安装创造条件。

2.3 艺术设计

作为内装设计最重要的基础，艺术设计工作通常由船东负责推进，往往会出现设计周期长、所需修改多、成本控制难等问题。为缩短设计周期，艺术设计必须由船厂负责推进，船厂联合内装承包商完成技术方案的制订和认可。通常情况下，船厂会准备3～4 个备选方案以供船东选择。

2.4 背景工程设计

背景工程设计是整体舱室单元总段安装方法的关键技术之一，主要包括结构、管系、电气、通风等专业。背景工程设计需要围绕总段方案展开，设计顺序为空调通风管→电气主干托架→管系。要做好前期的设计策划，并通过三维设计软件进行建模验证。

通常情况下，在船舶合龙后才能完成电缆的最终铺设，待电缆铺设完成后才能吊装舱室单元。为保证单元总段的安装不对电缆的铺设产生影响，采用电缆主干全部布置在走廊的技术方案，可有效解决电缆铺设和单元推进在时间上的矛盾。为消除分支电缆的影响，在每个舱室单元上设置分电箱，电缆和分电箱高度集成在单元上。

在进行空调通风设计时，需要空调厂家提前介入，船厂设计团队必须根据规格书的要求完成通风量初步计算、风管管径预选定和风管预布置等工作。船厂将技术方案提交至设备商，并进行交互设计[10]。

3 建造工作

通常情况下，客滚船的上层建筑划分成6～7个总段，在划分总段时需要兼顾单元舱室的布置情况。为实现整体舱室单元的总段安装，需要加快船舶建造工作的进度，主要包括背景工程施工和内装工程施工。

在进行整体舱室单元安装前，必须完成背景工程施工，主要包括以下部分：

1）甲板调平。在总段完工后，对于平整度不达标的区域，进行甲板、外板的调平工作。

2）系统完整性报检。在管子、电缆、风管等安装完成后，进行区域系统完整性报检，验证推进路线和推进高度的正确性。

3）系统试验。按设计预留位置完成管系、风管的密性试验和清洁工作。

内装工程施工的主要任务是完成整体舱室单元的安装工作，在制定方案时需要考虑合龙缝的影响，为焊接工作留出足够的焊接空间和检查空间。根据实际空间情况，可先将合龙口位置处的整体舱室单元布置在临时存放位置，待合龙后再移动至指定位置；或者将合龙口位置处的单元改为散装房间，待合龙后再进行组装。

在整体舱室单元安装完成后，需要进行单元与背景工程的接口工作，以及单元管路和船舶管路的对接工作。在船舶合龙后，重点检查整个系统的密性试验和畅通试验，以免出现跑气、漏水、滴水等问题。

在单元吊装完成后，需设置足够的消防设施，并将水消防管路与施工区域的消防栓连接，保证立即能够投入使用。安装监控摄像头和火灾报警装置。总段合龙时需要严格遵守动火审批流程，防火人员提前安排到位。

4 变形和精度控制

由于客滚船居住甲板的结构强度较弱，在吊装过程中甲板的变形控制成为一个关键问题。根据整体舱室单元布置图和舱室推进路线图完成舱室划线工作。单元位置不仅要满足当前总段的要求，还要满足总段合龙后的相关要求。为满足上述要求，需要设置2 条基准线，分别为总段本身的合龙基准线和单元合龙基准线。通过经纬仪确定总段本身的合龙基准线，在充分考虑合龙误差和建造误差的基础之上确定单元合龙基准线，并根据这2 条基准线完成各舱室精确位置的划线工作。在总段单元精确定位前，需要对2 个总段进行预合龙，确认无误后再进行精确定位。在完成划线工作后，通过单元转运平台将整体舱室单元移动至最终位置并进行定位，进而完成总段起吊前的单元加固。

根据振动噪声的计算要求，两相邻舱室单元间需要设置25～30 mm 的空气隔声间隙。为弥补2 个总段的建造误差（5 mm）和焊接收缩量（3 mm），总段划分线处2个房间的空气隔声间隙设置为45 mm。

提高总段的精度可有效降低船坞搭载阶段的修整率。对各个分段的精度进行监测，尤其要注意焊接变形。上层建筑区域由薄板构成，焊脚通常为3.5～4.0 mm，需要控制焊接电流以防变形，每月需提交精度报告并制订整改方案。

5 结论

本文提出一种整体舱室单元总段安装的客滚船设计建造方法，并从设计、建造、变形与精度控制等3 方面对该方法的关键技术进行分析，可得到如下结论：

1）整体舱室单元总段安装法使内装工作在工序上大幅度前移，符合“空间分道，时间有序”的现代化造船理念。

2）整体舱室单元总段安装法为客滚船的设计和建造带来新的挑战，需要采用新的关键技术，并尽量将设计和建造工作前移。

3）变形和精度控制是实现整体舱室单元总段安装法的关键，要尽量加强总段精度的过程控制。