集裝箱船球鼻艏改裝工藝

曹華東, 朱雨雷，李付博

(舟山中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，浙江 舟山 316131 )

集裝箱船球鼻艏改裝工藝

曹華東, 朱雨雷，李付博

(舟山中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，浙江 舟山 316131 )

文章主要介紹型線優(yōu)化后的船舶靜水力性能變化和球鼻艏內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，并從生產(chǎn)工藝方面介紹了球鼻艏的整體拆裝，從而達(dá)到縮短改裝周期，快速、高效完成球鼻艏置換的目的。

球鼻艏；節(jié)能；整體拆裝

為應(yīng)對(duì)國際航運(yùn)市場蕭條，順應(yīng)船舶節(jié)能減排的國際大趨勢(shì)，降低航運(yùn)成本，近年來集裝箱航運(yùn)市場已進(jìn)入“慢航時(shí)代”，班輪航速由過去的24 kn以上下降到15～18 kn。為適應(yīng)集裝箱船降速航行的需要，需將原適合高速航行的肥大型球鼻艏改裝為線型更薄、艏端更低、長度更長的低速型球鼻艏。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低營運(yùn)成本的目的。目前多家世界著名的集裝箱航運(yùn)公司均已經(jīng)啟動(dòng)該類型船舶的改裝計(jì)劃，且適合改裝的船舶數(shù)量非?？捎^。

1 船舶靜水力計(jì)算及新球鼻艏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

球鼻艏優(yōu)化后的線型確定后，需交由船廠進(jìn)行靜水力計(jì)算，并遞交船級(jí)社評(píng)估以確定船舶改裝后的靜水力性能，同時(shí)根據(jù)新球鼻艏型線確定結(jié)構(gòu)改裝范圍。通常情況下改裝區(qū)域需限制在防撞艙壁以前，盡量不影響艏側(cè)推與艏側(cè)推間的結(jié)構(gòu)。新球鼻艏的形狀較原球鼻艏有較大改變，需要對(duì)新球鼻艏重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)并獲得船級(jí)社的認(rèn)可。

本文以法國某公司的8 500 TEU船為例進(jìn)行闡述。船舶主尺度如下：總長，334.07 m；垂線間長，319.00 m;型寬，42.80 m；型深，24.60 m ；設(shè)計(jì)吃水，13.00 m；結(jié)構(gòu)吃水，14.50 m。

1.1船舶靜水力計(jì)算及改裝前后靜水力性能變化

由于球鼻艏線型的改動(dòng)，船舶的靜水力性能會(huì)產(chǎn)生變化，主要為空船質(zhì)量、質(zhì)心及排水量的改變，同時(shí)艏尖艙的艙容也會(huì)發(fā)生改變。

如表1中的數(shù)據(jù)顯示，船舶改裝后空船質(zhì)量、排水量及浮心的變化非常微小，均在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

表1 8 500 TEU球鼻艏改裝前后靜水力性能變化

艏尖艙艙容相對(duì)變化較大，由于該系列船的艏尖艙為空艙，故艏尖艙的艙容表和測(cè)深表不需要更新。對(duì)于艏尖艙是壓載艙的船舶，改裝后艏尖艙的艙容表和測(cè)深表則需要更新。

改裝前后空船質(zhì)心的變化情況，由于在改裝初期，還沒有建立結(jié)構(gòu)模型，故新球鼻艏的質(zhì)心不能精確給出，通過假定改裝后的質(zhì)量變化發(fā)生在改裝區(qū)域的邊界位置，可以計(jì)算出質(zhì)心有可能發(fā)生的最大變化情況，從而判定是否對(duì)原船空船質(zhì)心產(chǎn)生較大影響。

如表2中的數(shù)據(jù)顯示，空船質(zhì)心LCG的最大改變量為0.34 m, VCG的最大改變量為0.03 m,對(duì)原船空船質(zhì)心影響微小，均在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。如表2、表3數(shù)據(jù)顯示，船舶在球鼻艏改裝前后典型工況下的吃水及縱傾狀態(tài)沒有較大改變。

由以上分析可以看出，球鼻艏改裝對(duì)原船靜水力性能影響微小，不會(huì)影響船舶的原有穩(wěn)性和浮性。但對(duì)于加長型球鼻艏改裝，可能會(huì)影響船舶總長和垂線間長，在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)需要特別注意。

表2 8 500 TEU球鼻艏改裝前后空船質(zhì)心變化

表3 8 500 TEU球鼻艏改裝前后典型工況下的船舶狀態(tài)變化1

續(xù)表3 8 500 TEU球鼻艏改裝前后典型工況下的船舶狀態(tài)變化1

表4 8 500 TEU球鼻艏改裝前后典型工況下的船舶狀態(tài)變化2

1.2新球鼻艏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新球鼻艏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)主要參考原船形式，包括材質(zhì)及板厚，但由于新球鼻艏的形狀較原球鼻艏有較大改變，因此局部的結(jié)構(gòu)形式需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。需重新設(shè)計(jì)的區(qū)域主要為艏柱及球鼻艏前端部。如圖1、圖2所示。

新球鼻艏前端部明顯變小，首部空間狹小。為降低建造及施工難度，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在新球鼻艏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，取消了首部的實(shí)縱桁板，改用框架形式并將板材加厚。

圖1 球鼻艏改裝前后的橫剖面型線圖

圖2 球鼻艏改裝后中縱剖面圖

2 球鼻艏換新施工工藝

該類型的改裝項(xiàng)目多為運(yùn)營船舶，所以高效快捷的完成球鼻艏置換工作尤為重要。我公司所承接的球鼻艏改裝項(xiàng)目均采用整體拆裝的方式完成球鼻艏置換，利用液壓平板車對(duì)新舊球鼻艏進(jìn)行運(yùn)輸及安裝定位。

2.1施工工藝流程

1)船舶進(jìn)廠前完成新球鼻艏分段預(yù)制工作，并合龍成總段。

2)船舶進(jìn)廠后，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃線，并對(duì)水線上外板及結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部切割。通常在船舶進(jìn)塢前僅保留內(nèi)部2個(gè)強(qiáng)肋板及5 m長的水平外板不切割。

3)由于集裝箱船艏部平底區(qū)域較小，進(jìn)塢時(shí)可能發(fā)生塢墩被壓壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致船舶座墩后艏部下沉。故在塢墩布置時(shí)，需在艏部適當(dāng)增加3 m邊墩，保證船舶水平坐墩強(qiáng)度，方便新球鼻艏分段定位安裝。

4)船舶進(jìn)塢后，安裝原球鼻艏結(jié)構(gòu)支撐，完成切割，將原球鼻艏整體拆除，見圖3。

圖3 原船球鼻艏整體拆除圖

5)堪劃安裝線和檢驗(yàn)線，整體安裝新球鼻艏分段。在安裝過程中利用平板車的靈活性能，可以輕易地完成球鼻艏分段的定位及調(diào)整。

6)安裝定位碼板，完成焊接工作。

7)拆除新球鼻艏支撐，油漆修補(bǔ)后完成球鼻艏置換工作，見圖4。

圖4 新球鼻艏整體安裝圖

2.2球鼻艏支撐設(shè)計(jì)

在球鼻艏改裝過程中，球鼻艏總段要經(jīng)過總組、轉(zhuǎn)身、平移、提升以及對(duì)位等各種狀態(tài)變化。在這一系列的狀態(tài)調(diào)整中，可完全借助工裝門架配合平板車來實(shí)現(xiàn)。工裝門架由底部標(biāo)準(zhǔn)門架和支撐鋼管組成。支撐鋼管采用廢舊的鋼管，將球鼻艏與門架很好地結(jié)合起來，使線型復(fù)雜的球鼻艏“長”到了門架上，使平板車在船底板以下順暢作業(yè)。預(yù)制時(shí)，門架和支撐鋼管之間的角焊縫點(diǎn)焊，上船安裝后雙面連續(xù)焊。

在設(shè)計(jì)鋼管支撐端部的連接肘板時(shí)，考慮球鼻艏線型，將肘板設(shè)計(jì)成可活動(dòng)形式，在支撐鋼管端部開槽，使肘板可以隨意活動(dòng)，最大程度與外板貼合，極大地方便了肘板的現(xiàn)場安裝。

3 結(jié)束語

通過對(duì)5種船型15艘船完工后跟蹤調(diào)查，球鼻艏的改動(dòng)沒有影響船舶整體靜水力性能，并且新球鼻艏的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足船級(jí)社規(guī)范要求和強(qiáng)度要求。改裝后的節(jié)能效果達(dá)到甚至超過了預(yù)期。最為重要的是，對(duì)于船廠而言，按照上述工藝施工可有效地將塢期控制在5 d以內(nèi)，極大地降低了改裝成本。

綠色船舶、節(jié)能減排作為航運(yùn)界的新熱點(diǎn)，受到了全球各大航運(yùn)公司的重視。為了追求更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，會(huì)有越來越多的集裝箱航運(yùn)企業(yè)加入到球鼻艏改裝的行列中來，從而給船廠帶來廣闊的市場前景，因此繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工工藝，更大程度的縮短改裝周期是接下來研究的主要方向，同時(shí)也會(huì)給船東、船廠帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

This paper introduces mainly the change of ship's hydraulic performance and internal structure type of bulbous bow after the model lines optimized.The procedure of holistic dismantle and installation for bulbous bow is introduced in this paper.The purpse has been achieved that the bulbous bow can be replaced more quickly and efficient,and the construction time can be shortened.

bulbous bow;energy saving;holistic dismantlement installation

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.011

曹華東(1970-)，男，江蘇南通人，工程師，大學(xué)?？?，主要從事船廠管理工作。

2014-08-07