大型箱船正胎状态双面安装导轨架的方法

李 毅,陈继康

(1.扬州中远海运重工有限公司,江苏 扬州 225200;2.山东港口装备集团有限公司,山东 青岛 226000)

0 引言

集装箱船作为船舶与海洋工程建造领域中的三大主力船型之一,主要通过复杂的绑扎系固系统和安装舱内导轨架来限制运载集装箱在实船运行阶段受船舶横摇和纵倾产生的位移,进而实现货物单元化和标准化运输的目的,这也是区别于散货船及油船的最大特点。导轨架作为其重要组成部分,主要对舱内集装箱吊装起导向作用,对舱内堆放的集装箱在位移起限制作用。每艘集装箱船均会涉及大量的导轨架制造和安装工作。考虑到集装箱尺寸的标准化,导轨架安装精度的要求特别高,船舶建造方需统筹对船体横舱壁、导轨架直线度、扭曲度、水平度和导轨架间距等进行精度控制。

传统的集装箱船导轨架安装方法是在横舱壁正胎状态下,对横舱壁正面进行划线定位导轨架,其次通过拉线对导轨架进行调平处理,最后再进行装配和焊接工作。当正面导轨架安装完毕后,需要利用龙门吊将横舱壁进行180°翻身。当安装有一面导轨架的横舱壁翻身后,再重复上述方法,对横舱壁另外一面进行导轨架安装。考虑到横舱壁一般结构较弱,翻身过程中很容易产生永久性的塑性变形,不利于精度控制。另外,横舱壁翻身后还需重新对其进行调平,这便意味着整个导轨架安装过程需对横舱壁进行2次调平处理,无法保证基准的完全统一,精度控制较难。这种传统的导轨架安装方法显然不能满足现代造船快速化、高精度化、科学化的需求。

针对以上问题,为提高安装精度和速度,本文提出一种更加科学的集装箱船横舱壁正胎状态下的导轨架双面安装方法,可一次性实现横舱壁导轨架的双面安装,降低吊装过程中产生的永久塑性变形,进而有效提高导轨架的预装精度[1]。

1 双面安装导轨架的设计方法

集装箱船横舱壁正胎状态下的导轨架双面安装方法,其特征如下[2]:

(1)将导轨架预先放置到导轨架双面安装特定胎架的凹槽里,并用卡板固定预埋的导轨架。

(2)吊装横舱壁分段将其放置于导轨架双面安装特定胎架上,根据横舱壁上预划的安装参考线进行调竖直。

(3)调竖直后,在横舱壁正反两面安装角钢标杆,并用激光经纬仪在标杆上找出参照线,利用参照线在每一根标杆上敲上定位点,进而通过量取定位点到导轨架角钢内表面的距离来进行导轨架连接板的修割调平和焊接。

通过此种方法实现将集装箱船导轨架调至绝对水平的目的,进而保证实船运营阶段集装箱吊装进入货舱的平顺性。

2 双面安装导轨架现场具体施工要领

用钢材拼搭并焊接出用于放置横舱壁和导轨架的胎架。胎架包括用于支撑横舱壁的凸起支撑部、用于安装导轨架的凹槽(凹槽位于相邻两凸起支撑部之间)。使用水平仪对胎架整体调水平,确保各凸起支撑部均位于同一水平面上,同时确保各凹槽的底面位于同一水平面上。胎架剖面见图1。

1—胎架;2—胎架凹槽;3—卡板;4—导轨架。图1 胎架剖面图(单位:mm)

2.1 预埋导轨架

(1)导轨架包括导轨架本体及连接在导轨架本体上的导轨架连接板。

(2)导轨架连接板预留打磨修割余量来调节导轨架高度,确保导轨架上顶面位于同一水平面上。

(3)将各导轨架放置在相应的凹槽内,使用卡板将导轨架固定在凹槽内。

(4)各导轨架连接板顶面形成的水平面低于各凸起支撑部形成的水平面。

2.2 横舱壁分段建造

在凸起支撑部上完成横舱壁分段建造。建造完成后,在分段的横舱壁上划出水平参考线、竖直参考线和导轨架中心线,对分段横舱壁进行整体调水平。横舱壁上安装导轨架所需的各类线见图2。

图2 横舱划线示意图(单位:mm)

2.3 安装角钢标杆

(1)在横舱壁的正反两面均竖直安装若干角钢标杆。

(2)使用激光经纬仪在正面横舱壁角钢标杆上确定一个主基准面,然后根据主基准面在各个角钢标杆上敲上定位点。

(3)使用激光经纬仪在反面横舱壁角钢标杆上确定一个副基准面,然后根据副基准面在各个角钢标杆上敲上定位点。所述主基准面到横舱壁正面的距离与副基准面到横舱壁反面的距离相等。

横舱壁正反面标杆安装示意图见图3。

4—导轨架;5—横舱壁;6—角钢标杆。图3 横舱壁正反面标杆安装图(单位:mm)

2.4 安装导轨架

(1)根据副基准面确定预埋导轨架与横舱壁反面之间的距离,对导轨架连接板修割、调平,然后将导轨架焊接在横舱壁反面上。

(2)根据主基准面确定非预埋的导轨架与横舱壁正面之间的距离,对导轨架连接板修割、调平,然后将导轨架焊接在横舱壁正面上。

(3)预埋的导轨架需要比胎架最高水平面低10～20 mm,通过卡板与胎架凹槽牢固焊接的方式来临时固定导轨架。

(4)在导轨架正式焊接之前,需将导轨架对准已划好的导轨架中心线,逐一将导轨架进行定位。

(5)对每根导轨架的直线度进行确认,若有不满足直线度要求的导轨架,需借助工装具将导轨架调直,最后用保距尺再次从上到下,检查2根导轨架之间的间距是否完全符合要求。

以上工作结束后,导轨架的安装定位就基本完成,可以进入最后水平度确认和焊接工作。

2.5 导轨架完成焊接工作

定位点全部标出后,用拉钢丝的方式确定水平线。然后根据从钢丝到导轨架角钢内表面的理论尺寸200 mm来对导轨架角钢背面的连接板进行余量修割,修割完毕后进行焊接。

3 2种安装方式的成效对比

以某两型10 000 TEU级集装箱船为实例:一型船采用横舱壁单面装焊导轨架,翻身180°重新调整横舱壁水平后,再装焊另外一面导轨架的方法;另一型船采用本研究提出的集装箱船横舱壁正胎状态下的导轨架双面安装方法。

在其他影响因素相同的情况下,采用第一种方法安装时,需要用龙门吊对整个舱壁进行翻身。此方法占用了宝贵的龙门吊资源,且整个翻身过程对变形控制要求比较高,但采用该方式有一个比较明显的优点,那就是导轨架安装时可以避免仰焊作业。根据以往箱船的建造情况,因安装导轨架需要对舱壁进行翻身,采用该方式单船平均有3个货舱导轨架存在大范围变形,需要在坞内对搭设脚手进行重新拆除、调整和安装,浪费了大量的工时和物料。

采用本文提出的双面同时安装导轨架方法,根据万箱船项目的实际应用情况可知:单船17个货舱,共计102个货舱,出现导轨架大范围变形的情况极小,微调的点位也较少;采用该方式的缺点是在安装反面导轨架时,需增加一部分仰焊作业的工作量。为了降低该不利因素的影响,可以通过设计合理的胎架,使施工人员仰焊作业时的操作高度尽量合理,可以降低焊接难度。

综上对比,不论采用何种安装方式来完成导轨架的分段预装,任何一种安装方案都有对应的成本,这是企业在生产过程中必须考虑的。为直观对比选用不同方案的成效,通过列表方式给出3个对建造影响最大的因素,见表1。

表1 不同建造方式对比

4 结语

本研究提出一种集装箱船横舱壁正胎状态下双面安装导轨架的方法。通过实船的验证发现,无需将横舱壁吊装翻身180°,即可一次性完成导轨架双面安装,有效降低了吊装过程中产生的永久塑性变形。该安装方法具有精度高、快速性好和经济性强等显著特点,是当前超大型集装箱船导轨架分段预装精度控制的一项关键技术,可进一步在船舶建造中推广应用。