VLCC機艙分段精度設(shè)計優(yōu)化

陳群佳 王文 袁夏明

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

關(guān)鍵詞：補償量；余量；機艙分段；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)計是精度造船的前提，機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，是精度設(shè)計和生產(chǎn)建造的難點。在VLCC機艙分段的精度設(shè)計方面，我廠本著采用無余量建造的原則進行最大限度范圍的補償量設(shè)計。另外，通過對30.8萬噸VLCC的生產(chǎn)檢驗和精度問題的統(tǒng)計分析，在32萬噸VLCC機艙分段的精度設(shè)計上作了成功的優(yōu)化，為后續(xù)船的精度設(shè)計提供了有效的參考。

2 設(shè)計分析

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，特別是在機艙區(qū)域的實際建造中產(chǎn)生了較大的精度偏差等問題，需要對這些問題進行分析，找出精度設(shè)計上的不足，在后續(xù)船的設(shè)計上加以改進。

原有的機艙精度設(shè)計主要是參考其他船廠的建造經(jīng)驗，設(shè)定在所有中間產(chǎn)品尺寸均達到目標尺寸的條件下，按主要工藝階段進行倒推計算。

根據(jù)對現(xiàn)場情況的統(tǒng)計，30.8萬噸VLCC機艙區(qū)域搭載后精度存在以下情況：

（1）主尺度偏小；

（2）平臺水平較差，特別是GD31外板散裝分段呈中拱變形；

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯位，間隙超差較普遍；

（4）外板修割量較大。

針對以上特征，通過對大量分段建造、預(yù)搭載、搭載等階段的測量對比和統(tǒng)計分析，得出30.8萬噸VLCC機艙精度設(shè)計主要存在以下幾方面的不足：

（1）設(shè)計參考數(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，與我廠實際建造水平存在一定的差距。

（2）尺寸鏈計算存在偏差

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

（3）未充分考慮完全公差要求的影響

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

（4）未明確合攏口處結(jié)構(gòu)的精度設(shè)計要求

原30.8萬噸VLCC詳細設(shè)計階段未明確標示結(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)補償施放未考慮焊接要求，造成對接縫補償與角接縫補償相等的現(xiàn)象。

原30.8萬噸VLCC機艙精度設(shè)計示意圖，如圖1所示。

圖1 原30.8萬噸VLCC機艙精度設(shè)計示意圖

3 優(yōu)化方案

根據(jù)上述對32萬噸VLCC機艙精度設(shè)計進行優(yōu)化，如圖2所示。

圖 2 32萬噸VLCC機艙精度設(shè)計示意圖

3.1 完善尺寸鏈計算

以最終的船體主尺度要求開始，按工藝階段建立尺寸鏈計算方程式，編制精度尺寸計算書。32萬噸VLCC精度設(shè)計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尺寸鏈計算完善了以往未考慮到的環(huán)節(jié)，如預(yù)修整的尺寸補償，使理論計算結(jié)果更加符合生產(chǎn)實際。本計算方法是以船舶完工設(shè)定的主尺度作為目標值，將其按工藝階段倒推的方式逐步進行分解計算。按此方法，船體建造中間產(chǎn)品的每個階段都有一個目標尺寸數(shù)據(jù)，能及時分析各個中間產(chǎn)品的偏差狀態(tài)。

3.2 結(jié)合生產(chǎn)實際局部施放余量

32萬噸VLCC機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?shù)目紤]余量施放來彌補。例如，考慮機艙總長較難控制，機艙分段平臺尾部與艉部分段角接處加放余量。

3.3 選擇合適的基礎(chǔ)補償數(shù)值

根據(jù)文件規(guī)定和實際經(jīng)驗，在船體建造中所出現(xiàn)的各種誤差屬于隨機數(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)計實際建造誤差，運用正態(tài)函數(shù)計算公式，分析建造的實際精度水平。

例：經(jīng)對30.8萬噸VLCC局部機艙分段的數(shù)量統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)我廠建造的機艙長度方向正態(tài)分布曲線的標準差σ=6.1mm，在加強精度管理后剔除草率性偏差數(shù)據(jù)的影響，預(yù)計我廠標準差能縮小至σ=4.5 mm，故為了最大限度的減少搭載精度問題，同時減少不必要的修割，在機艙分段完工后長度方向合攏后應(yīng)設(shè)2σ=+9的補償，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），實際設(shè)置+5 mm的補償。

在高度方向，考慮到平臺水平度的公差（≤8 mm，極限≤10 mm），角接間隙為0～2mm，故設(shè)置機艙分段合攏口角接間隙補償為+10mm，對接間隙設(shè)置補償為+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，并對這些設(shè)計參考數(shù)據(jù)進行調(diào)研和分析判斷出最合理的數(shù)值，在每檔結(jié)構(gòu)處進行分散補償，為便于現(xiàn)場施工，32萬噸VLCC機艙平臺目前采用縱橫向每檔0.5 mm（參考資料和分段完工測量數(shù)據(jù)）的收縮補償。

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型材收縮補償量施放。

其它規(guī)格型材收縮量按其尺寸比進行推算。

分段建造的對接縫補償因無分析數(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)計標示方式（圖3、圖4）

圖 3 原標示形式

圖 4 改進后的標示形式

4 優(yōu)化效果

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

圖 5 機艙平臺與水密壁角接良好

圖 6 機艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)下腳角接良好

圖 7 機艙區(qū)與貨艙區(qū)甲板對接良好

圖 8 機艙底部外板對接良好

5 結(jié)束語

精度設(shè)計優(yōu)化是循序漸進的過程，其設(shè)計必須與所處的生產(chǎn)現(xiàn)狀相結(jié)合，采用經(jīng)濟可靠的設(shè)計方案。通過對32萬噸VLCC機艙分段精度設(shè)計的優(yōu)化，表明分析精度問題、統(tǒng)計生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合生產(chǎn)實際水平和工藝公差要求，是提高精度設(shè)計水平的有效措施。

參考文獻

[1] 黃浩.船體工藝手冊.國防工業(yè)出版社，1989