吳 攀 程光旭 李 斌

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

在船舶建造過(guò)程中，隨著以分段作為中間產(chǎn)品這種造船模式的興起，殼舾涂一體化理念不斷的得到貫徹和完善，對(duì)于分段的制作、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、除銹及涂漆等建造工序帶來(lái)了更多的變革和挑戰(zhàn)。本文以底層分段堆放方式的研究改進(jìn)為切入點(diǎn)，通過(guò)不斷的設(shè)計(jì)優(yōu)化、管理改善，最終通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證解決建造難題。

1 問(wèn)題的來(lái)源

近幾年，在7.5 萬(wàn)噸成品油輪建造過(guò)程中，接到施工單位反饋，底部分段、總段吊入船塢進(jìn)行搭載合攏制作時(shí)，發(fā)現(xiàn)作為船舶支撐用的塢墩與分段擺放時(shí)支撐點(diǎn)位置重合，其它船型也存在類似問(wèn)題，該處由于支撐工裝的阻擋并沒有提前進(jìn)行除銹和涂漆，而船舶下水前必須完成船舶干舷下所有外板的涂漆工作。所以操作工人就需要將相沖突位置的墩木拆除，同時(shí)在附近位置增加支撐點(diǎn)分?jǐn)偸芰ΑＴ诜侄巫諌壕o的情況下，拆除墩木異常困難，不僅僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還經(jīng)常損壞墩木，常見案例見圖1。在造船成本高居不下，船企高舉降本增效大旗的當(dāng)下，這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)成為我們刻不容緩需要解決的問(wèn)題。

2 原因分析

經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)研和數(shù)據(jù)收集，對(duì)造成此類問(wèn)題的原因進(jìn)行了分析、歸類，主要存在以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足，沒有將分段堆放支撐點(diǎn)與船塢坐墩支撐點(diǎn)避開；

（2）施工人員沒有按照?qǐng)D紙要求勘畫出支撐點(diǎn)，隨意擺放后與塢墩位沖突；

（3）船舶進(jìn)塢前布墩錯(cuò)誤，部分位置坐標(biāo)與圖紙不符；

圖1 塢墩位與支撐點(diǎn)沖突現(xiàn)場(chǎng)示意圖

（4）部分支撐點(diǎn)在總組階段錯(cuò)開支撐位后進(jìn)行臨時(shí)補(bǔ)涂，但由于天氣或油漆固化時(shí)間不夠等原因造成墩木拆除；

（5）按照堆放原則將支撐點(diǎn)設(shè)置在硬檔，如實(shí)肋位處，而支撐區(qū)域有限導(dǎo)致不可避免的沖突。

通過(guò)具體的原因分析和討論，我們制定了對(duì)應(yīng)的解決措施，主要從管理和技術(shù)二方面著手解決此問(wèn)題。

3 解決措施

3.1 管理改善

造成船塢塢墩拆除的原因是多方面的，首先我們從管理改進(jìn)上尋求突破點(diǎn)，積極制定改進(jìn)方案和預(yù)防措施，跟蹤方案落實(shí)情況，務(wù)求取得實(shí)效。具體措施如下：

（1）通過(guò)工藝宣貫和交底，明確告知員工按圖施工，執(zhí)行工藝要求；

（2）當(dāng)分段離胎擺放時(shí)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙位置標(biāo)識(shí)要求進(jìn)行擺放，并用記號(hào)筆劃出支撐位置，并進(jìn)行自互檢；

（3）分段通過(guò)運(yùn)輸進(jìn)棚打砂涂裝或出棚時(shí)，支撐工裝擺放于記號(hào)筆劃出位置；

（4）分段進(jìn)行總組時(shí)，將總組支撐點(diǎn)盡量避開原支撐區(qū)域，并通知涂裝人員進(jìn)場(chǎng)補(bǔ)涂；

（5）在船塢布墩完成后，對(duì)塢墩布置準(zhǔn)確性進(jìn)行報(bào)驗(yàn)確認(rèn)；

（6）計(jì)劃安排有序，按照作業(yè)指導(dǎo)書要求給予足夠的油漆固化時(shí)間；

（7）定期組織工藝巡查活動(dòng)，對(duì)分段支撐擺放和勘劃進(jìn)行檢查，糾正違反工藝的行為。

3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化

從設(shè)計(jì)源頭上思考解決問(wèn)題的方法，如何將分段支撐位置與塢墩位錯(cuò)開成了關(guān)鍵之處。按照以前的設(shè)計(jì)習(xí)慣，支撐點(diǎn)的布置往往放在實(shí)肋板處，且盡可能的放在縱橫結(jié)構(gòu)交叉點(diǎn)上。既要滿足這個(gè)要求，又要各支撐工裝圍繞重心布置保證受力均勻，往往不可避免會(huì)出現(xiàn)相沖突的情況。例如，在底部分段堆放方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要先完成船塢塢墩布置圖的設(shè)計(jì)，并將塢墩位按照相同的比例映射到堆放設(shè)計(jì)中，進(jìn)行初期干涉排查和調(diào)整。當(dāng)布置區(qū)域空間有限時(shí)，能否將支撐受力點(diǎn)布置于偏離實(shí)肋板一定距離，但仍然處于骨材下方的想法應(yīng)運(yùn)而生，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)于船塢墩木拆除的老大難問(wèn)題就可以得到解決。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，選取某型船底部分段作為載體，使用MSC.Patran 軟件進(jìn)行有限元計(jì)算，給予技術(shù)上的支持。MSC.Patran 是一個(gè)集成的并行框架式有限元前后處理及分析仿真系統(tǒng)。MSC.Patran 最早由美國(guó)宇航局（NASA）倡導(dǎo)開發(fā), 是工業(yè)領(lǐng)域最著名的并行框架式有限元前后處理及分析系統(tǒng)，其開放式、多功能的體系結(jié)構(gòu)可將工程設(shè)計(jì)、工程分析、結(jié)果評(píng)估、用戶化設(shè)計(jì)和交互圖形界面集于一身，構(gòu)成一個(gè)完整的CAE 集成環(huán)境。使用MSC.Patran，可以幫助產(chǎn)品開用戶實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程的產(chǎn)品性能仿真。我們通過(guò)在軟件中建模，模擬三種支撐形態(tài)，選取了1.3 倍自重的條件下，以某型油輪底部分段為例進(jìn)行靜力位移分析，得出結(jié)果如下：

（1）當(dāng)2 排支撐點(diǎn)處于實(shí)肋位硬檔交叉處時(shí)，見圖2；

圖2 支撐點(diǎn)位于兩硬檔的位移云圖

圖3 支撐點(diǎn)位于單側(cè)硬檔的位移云圖

圖4 支撐點(diǎn)位于雙側(cè)非硬檔的位移云圖

（2）當(dāng)1 排支撐點(diǎn)偏移開實(shí)肋位500mm 時(shí)，見圖3；

（3）當(dāng)2 排支撐點(diǎn)皆偏移開實(shí)肋位500mm 時(shí)，見圖4。

從以上三幅圖中可以對(duì)比看出，當(dāng)實(shí)肋位附近存在較強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，適當(dāng)偏移支撐位置后結(jié)構(gòu)變形基本可以忽略。當(dāng)二擋肋位之間無(wú)其它結(jié)構(gòu)時(shí)，自由端會(huì)由于遠(yuǎn)離支撐點(diǎn)而變形量加大，最大處達(dá)到5mm。而此種變形屬于彈性變形，若能控制好生產(chǎn)計(jì)劃，防止長(zhǎng)時(shí)間的積壓堆放，變形量會(huì)有適當(dāng)回彈。且此處位置屬于分段自由端，在對(duì)接縫裝配時(shí)，對(duì)此種程度的變形可以快速調(diào)節(jié)過(guò)來(lái)，不用開刀等其它措施。綜合以上因素考慮，認(rèn)定此種方法是可行的，但需要注意二點(diǎn)，一是錯(cuò)開實(shí)肋檔支撐時(shí)選用結(jié)構(gòu)較強(qiáng)一側(cè)；二是保持分段制作計(jì)劃供應(yīng)有序，減少中間環(huán)節(jié)的積壓時(shí)間。

在設(shè)計(jì)源頭上通過(guò)科學(xué)有效的方法驗(yàn)證了該方案的可行性，最終還需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明。我們并沒有一開始就大范圍的實(shí)施，而是選取近期離胎的數(shù)個(gè)分段作為載體進(jìn)行測(cè)試，將支撐工裝偏移開實(shí)肋位一定距離，測(cè)試周期為1 個(gè)月，然后通過(guò)拉粉線和全站儀測(cè)量的方式檢驗(yàn)板邊直線度和變形情況，均在合理公差范圍之內(nèi)，滿足船舶建造使用要求，測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

表1 變形情況監(jiān)測(cè)對(duì)比表

圖5 甲板分段支撐示意效果圖

圖6 底部分段支撐示意效果圖

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作效果圖見圖5 和圖6，目視觀察良好，無(wú)明顯變形現(xiàn)狀。

通過(guò)有限元軟件計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物模擬的雙重驗(yàn)證后，此種堆放方式被證明可行，成功解決了船塢塢墩拆除的難題，值得大范圍的推廣。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)新設(shè)備的運(yùn)用不斷為造船技術(shù)帶來(lái)突破，也改變著傳統(tǒng)的造船理念。在如今的造船形勢(shì)下，外部競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，利潤(rùn)空間不斷縮小，而內(nèi)部成本高居不下，制約著船企的生存和發(fā)展，造船業(yè)進(jìn)入了持久的寒冬季節(jié)。唯有打破傳統(tǒng)造船理念的束縛，不斷的思索和積極創(chuàng)新，在船舶建造的各個(gè)環(huán)節(jié)中尋找降成本、增效率的方式方法，苦練內(nèi)功，提高船企的核心競(jìng)爭(zhēng)力，方能立足于當(dāng)下。