陳群佳 王文 袁夏明

摘 要：本文介紹了在一定數(shù)據(jù)分析，改進(jìn)建造技術(shù)，加強(qiáng)生產(chǎn)管理的前提下，參照30.8萬噸VLCC的機(jī)艙建造經(jīng)驗(yàn)，對(duì)32萬噸VLCC機(jī)艙分段的精度設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，為后續(xù)船精度設(shè)計(jì)的持續(xù)優(yōu)化作出了良好的開端。

關(guān)鍵詞：補(bǔ)償量；余量；機(jī)艙分段；精度； VLCC

Optimization Precision Design of Engine Room of VLCC

CHEN Qunjia， WANG Wen， YUAN Xiaming

（ CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co.， Ltd. Guangzhou 511462 ）

Abstract： The text introduced the successful precision design of the engine room area of the new VLCC （320，000 DWT） refer to the building of the VLCC（308，000 DWT） under condition of analysis， improvement and strengthen management of the construction.

Key words： offset； margin； engine room block； accuracy； VLCC

1 引言

為了應(yīng)對(duì)PSPC等新規(guī)范，改善施工環(huán)境，減少生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，精度造船模式越來越為各船企所接受和重視。精度設(shè)計(jì)是精度造船的前提，機(jī)艙分段存在外板線型變化較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、焊接后易變形等特點(diǎn)，是精度設(shè)計(jì)和生產(chǎn)建造的難點(diǎn)。在VLCC機(jī)艙分段的精度設(shè)計(jì)方面，我廠本著采用無余量建造的原則進(jìn)行最大限度范圍的補(bǔ)償量設(shè)計(jì)。另外，通過對(duì)30.8萬噸VLCC的生產(chǎn)檢驗(yàn)和精度問題的統(tǒng)計(jì)分析，在32萬噸VLCC機(jī)艙分段的精度設(shè)計(jì)上作了成功的優(yōu)化，為后續(xù)船的精度設(shè)計(jì)提供了有效的參考。

2 設(shè)計(jì)分析

30.8萬噸VLCC是我廠最先開始建造的船型，從一開始就采用了補(bǔ)償量代替余量建造的造船模式，使我廠的無余量建造率保持在較高水平。但無余量的建造方法也造成了一些典型的精度問題，特別是在機(jī)艙區(qū)域的實(shí)際建造中產(chǎn)生了較大的精度偏差等問題，需要對(duì)這些問題進(jìn)行分析，找出精度設(shè)計(jì)上的不足，在后續(xù)船的設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)。

原有的機(jī)艙精度設(shè)計(jì)主要是參考其他船廠的建造經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定在所有中間產(chǎn)品尺寸均達(dá)到目標(biāo)尺寸的條件下，按主要工藝階段進(jìn)行倒推計(jì)算。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的統(tǒng)計(jì)，30.8萬噸VLCC機(jī)艙區(qū)域搭載后精度存在以下情況：

（1）主尺度偏??；

（2）平臺(tái)水平較差，特別是GD31外板散裝分段呈中拱變形；

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)位，間隙超差較普遍；

（4）外板修割量較大。

針對(duì)以上特征，通過對(duì)大量分段建造、預(yù)搭載、搭載等階段的測(cè)量對(duì)比和統(tǒng)計(jì)分析，得出30.8萬噸VLCC機(jī)艙精度設(shè)計(jì)主要存在以下幾方面的不足：

（1）設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)存在誤差

原30.8萬噸VLCC主要參考其他船廠的設(shè)計(jì)，與我廠實(shí)際建造水平存在一定的差距。

（2）尺寸鏈計(jì)算存在偏差

預(yù)搭載、預(yù)舾裝階段存在裝焊、火工作業(yè)內(nèi)容，對(duì)分段尤其是機(jī)艙半立體分段平臺(tái)尺寸的影響較大，而在原30.8萬噸VLCC精度設(shè)計(jì)上未加以考慮。

（3）未充分考慮完全公差要求的影響

測(cè)量發(fā)現(xiàn)半立體分段平臺(tái)水平度搭載時(shí)水平度較差，高低差普遍達(dá)20 mm以上，而建造要求的水平度標(biāo)準(zhǔn)公差為≤8 mm，極限公差為≤12 mm，。也就是說，即使水平度矯正到標(biāo)準(zhǔn)公差范圍內(nèi)，為防止平臺(tái)與結(jié)構(gòu)角接間隙超差，也需要一定的尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。

（4）未明確合攏口處結(jié)構(gòu)的精度設(shè)計(jì)要求

原30.8萬噸VLCC詳細(xì)設(shè)計(jì)階段未明確標(biāo)示結(jié)構(gòu)處的精度數(shù)值，未有效的指導(dǎo)后續(xù)生產(chǎn)。

原30.8萬噸VLCC結(jié)構(gòu)補(bǔ)償施放未考慮焊接要求，造成對(duì)接縫補(bǔ)償與角接縫補(bǔ)償相等的現(xiàn)象。

原30.8萬噸VLCC機(jī)艙精度設(shè)計(jì)示意圖，如圖1所示。

圖1 原30.8萬噸VLCC機(jī)艙精度設(shè)計(jì)示意圖

3 優(yōu)化方案

根據(jù)上述對(duì)32萬噸VLCC機(jī)艙精度設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，如圖2所示。

圖 2 32萬噸VLCC機(jī)艙精度設(shè)計(jì)示意圖

3.1 完善尺寸鏈計(jì)算

以最終的船體主尺度要求開始，按工藝階段建立尺寸鏈計(jì)算方程式，編制精度尺寸計(jì)算書。32萬噸VLCC精度設(shè)計(jì)采用的工藝階段如下：

型船理想完工主尺寸→分段船塢搭載尺寸→預(yù)搭載尺寸→預(yù)舾裝尺寸→分段完工尺寸→大中組→小組→下料加工尺寸。

32萬噸VLCC尺寸鏈計(jì)算完善了以往未考慮到的環(huán)節(jié)，如預(yù)修整的尺寸補(bǔ)償，使理論計(jì)算結(jié)果更加符合生產(chǎn)實(shí)際。本計(jì)算方法是以船舶完工設(shè)定的主尺度作為目標(biāo)值，將其按工藝階段倒推的方式逐步進(jìn)行分解計(jì)算。按此方法，船體建造中間產(chǎn)品的每個(gè)階段都有一個(gè)目標(biāo)尺寸數(shù)據(jù)，能及時(shí)分析各個(gè)中間產(chǎn)品的偏差狀態(tài)。

3.2 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際局部施放余量

32萬噸VLCC機(jī)艙分段總體上來說尺寸較大，外板線型較復(fù)雜，絕大多數(shù)外板需冷熱加工成型，半立體分段完工后較難保型，預(yù)搭載定位精度控制較困難。為避免精度問題的產(chǎn)生，需要適當(dāng)?shù)目紤]余量施放來彌補(bǔ)。例如，考慮機(jī)艙總長(zhǎng)較難控制，機(jī)艙分段平臺(tái)尾部與艉部分段角接處加放余量。

3.3 選擇合適的基礎(chǔ)補(bǔ)償數(shù)值

根據(jù)文件規(guī)定和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在船體建造中所出現(xiàn)的各種誤差屬于隨機(jī)數(shù)據(jù)，其絕大多數(shù)的數(shù)學(xué)分布模型可用正態(tài)分布來描述。通過統(tǒng)計(jì)實(shí)際建造誤差，運(yùn)用正態(tài)函數(shù)計(jì)算公式，分析建造的實(shí)際精度水平。

例：經(jīng)對(duì)30.8萬噸VLCC局部機(jī)艙分段的數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)我廠建造的機(jī)艙長(zhǎng)度方向正態(tài)分布曲線的標(biāo)準(zhǔn)差σ=6.1mm，在加強(qiáng)精度管理后剔除草率性偏差數(shù)據(jù)的影響，預(yù)計(jì)我廠標(biāo)準(zhǔn)差能縮小至σ=4.5 mm，故為了最大限度的減少搭載精度問題，同時(shí)減少不必要的修割，在機(jī)艙分段完工后長(zhǎng)度方向合攏后應(yīng)設(shè)2σ=+9的補(bǔ)償，考慮焊接間隙7 mm（焊接工藝要求）和焊接收縮3 mm（調(diào)研所得），實(shí)際設(shè)置+5 mm的補(bǔ)償。

在高度方向，考慮到平臺(tái)水平度的公差（≤8 mm，極限≤10 mm），角接間隙為0～2mm，故設(shè)置機(jī)艙分段合攏口角接間隙補(bǔ)償為+10mm，對(duì)接間隙設(shè)置補(bǔ)償為+4 mm。

分段建造大中組階段，考慮各板厚的焊接收縮量和火調(diào)收縮量，并對(duì)這些設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研和分析判斷出最合理的數(shù)值，在每檔結(jié)構(gòu)處進(jìn)行分散補(bǔ)償，為便于現(xiàn)場(chǎng)施工，32萬噸VLCC機(jī)艙平臺(tái)目前采用縱橫向每檔0.5 mm（參考資料和分段完工測(cè)量數(shù)據(jù)）的收縮補(bǔ)償。

零部件小組階段，主要考慮T型材的裝焊收縮。結(jié)合調(diào)研所得和施工工藝要求，我廠統(tǒng)一了規(guī)格相近的T型材收縮補(bǔ)償量施放。

其它規(guī)格型材收縮量按其尺寸比進(jìn)行推算。

分段建造的對(duì)接縫補(bǔ)償因無分析數(shù)據(jù)，且原30.8萬噸VLCC建造過程并無明顯問題，故沿用原參數(shù)。

3.4 優(yōu)化精度設(shè)計(jì)標(biāo)示方式（圖3、圖4）

圖 3 原標(biāo)示形式

圖 4 改進(jìn)后的標(biāo)示形式

4 優(yōu)化效果

通過上述措施進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 32萬噸VLCC機(jī)艙區(qū)域的精度有了明顯提高，如圖5～8所示，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在無余量下料率提高10%的情況下，機(jī)艙層高、機(jī)艙總長(zhǎng)、機(jī)艙寬度、結(jié)構(gòu)對(duì)接等情況均良好，合攏口不存在離空現(xiàn)象，開刀長(zhǎng)度也從原來的150 m以上降低到30 m以內(nèi)。

圖 5 機(jī)艙平臺(tái)與水密壁角接良好

圖 6 機(jī)艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)下腳角接良好

圖 7 機(jī)艙區(qū)與貨艙區(qū)甲板對(duì)接良好

圖 8 機(jī)艙底部外板對(duì)接良好

5 結(jié)束語

精度設(shè)計(jì)優(yōu)化是循序漸進(jìn)的過程，其設(shè)計(jì)必須與所處的生產(chǎn)現(xiàn)狀相結(jié)合，采用經(jīng)濟(jì)可靠的設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)32萬噸VLCC機(jī)艙分段精度設(shè)計(jì)的優(yōu)化，表明分析精度問題、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際水平和工藝公差要求，是提高精度設(shè)計(jì)水平的有效措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃浩.船體工藝手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社，1989