集裝箱船箱腳安裝精度控制技術

宮照明，董連斌，姜 晶，宋學慧

（大連船舶重工集團有限公司，遼寧 大連 116000）

0 引 言

集裝箱船埋入式箱腳傳統的安裝階段為船臺（塢）散裝階段，這不僅會使合攏階段的工作量變大，而且會破壞壓載艙油漆，不能滿足船舶壓載艙保護涂層性能標準（Performance Standard of Protective Coatings,PSPC）的要求。為提高工作效率，縮短船臺（塢）使用周期，需將埋入式箱腳的安裝作業前移至分段建造階段，并保證安裝精度[1]。埋入式箱腳的安裝精度直接影響集裝箱的裝載情況，若精度控制不到位，很有可能出現排列在上層的集裝箱因傾斜而“擠死”的現象，影響集裝箱的裝載。

為保證埋入式箱腳的安裝精度，從埋入式箱腳分段安裝精度控制和埋入式箱腳總段定位合攏精度控制2方面[2]對埋入式箱腳的安裝精度進行研究。

1 埋入式箱腳分段安裝精度控制

1.1 埋入式箱腳連接節點形式的改進

傳統的埋入式箱腳與內底板的連接采用角接縫的方式，其缺點是不利于控制內底板與埋入式箱腳的水平度，且角接縫處易產生裂縫。為解決該問題，將埋入式箱腳周邊設計為帶腹板的形式（見圖1），使埋入式箱腳與內底板的連接變為對接縫的形式。同時，肋板處的開孔在下料階段由數控切割完成，無需在分段大組時進行現場手工切割，可減少切割、氣刨和打磨等任務帶來的工作量。

1.2 底部分段的反變形控制

底部分段建造方式通常為反造，傳統做法是胎架不加放反變形或肋板不加放斜補償值。受焊接方法不當、結構裝配間隙超差及外板散裝工作量較大等因素影響，極易產生焊接變形，導致分段內底水平度超差。分段內底是否水平直接影響埋入式箱腳的安裝精度，因此在分段制作階段需設置反變形[3]，并選擇在肋板與縱桁的角接縫的端部加放斜補償量，即采取肋板端部底角不加放補償量、肋板上角端加放n補償量的斜三角補償形式（見圖2）。通過采用該方法，可抵消焊接變形的收縮量，使分段內底在焊后恢復水平狀態，從而達到減少分段修整工作量的目的。

圖1 典型埋入式箱腳形式

圖2 反變形控制

1.3 基準網絡線的設置

對于傳統的基準線設置，在下料階段不減去合攏縫間隙，在劃線時按距板口100mm位置設置基準線。這必將造成合攏縫處內外底板、縱骨和縱桁的全面切割。若在船體生產設計下料階段即減去坡口間隙（坡口間隙為4mm），劃線時按距板口98mm的方案進行劃線，則埋入式箱腳在安裝時以98mm的板口基準線為基準即可避免合攏階段的端口全面切割問題（見圖3）。

在底部半立體子分段下胎之前，施工人員采用激光經緯儀進行無余量劃線，劃線時需考慮各埋入式箱腳中心與分段端口間的距離，確定中心線及板口檢查線。尤其要嚴格控制分段艏艉口2條檢查線間距、中心線距分段內口檢查線間距及分段各端口檢查線和中心線距其相鄰埋入式箱腳的距離。

1.4 合攏標桿的設置

在完成分段翻身焊接工作及火工矯正工作之后，需對分段及其埋入式箱腳進行超差修復。在分段水平調整完畢之后，為保證其在合攏階段仍處于水平狀態，需在內底板上設置合攏標桿（見圖4），將優化后的埋入式箱腳水平基準點標記到合攏標桿上，供合攏定位時使用。該方法的優點是在合攏時以點代面，通過合攏標桿上的水平基準線定位分段，從而提供簡單便捷的操作方法，提高定位工作的效率。

圖3 基準網絡線設置

圖4 合攏標桿示意

2 埋入式箱腳總段定位合攏精度控制

2.1 底部分段橫向或縱向總組的選擇

油船、散貨船等船舶的常規做法是對前后分段實行縱向總組[4]，進行無縱骨的焊接工作，合攏工作量較少。但是，縱向總組不適于帶有埋入式箱腳的集裝箱船，論證如下：

1) 縱向總組定位時既要控制橫向埋入式箱腳的間距，又要控制縱向埋入式箱腳的間距，而橫向總組主要控制縱向埋入式箱腳的間距；

2) 縱向總組定位時需控制的兩總段間橫向埋入式箱腳的水平精度要求較高，是橫向總組水平精度的2倍；

3) 縱向總組段定位合攏之后的下沉量比橫向總組形成的全寬總段下沉量難控制，不利于確保整艙埋入式箱腳的平面度；

4) 縱向總組段合攏定位較慢，不利于快速鋪底，形成大艙底面。

因此，為更有效地控制底部分段整艙埋入式箱腳的平面度，采用橫向總組的方式。

2.2 合攏階段埋入式箱腳水平公差的確定

埋入式箱腳水平公差傳統標示方法為確定三點在同一個平面上，控制另一點與該平面的差值（見圖5）。該方法比較籠統，實際操作難度較大，不利于現場測量操作。

為優化埋入式箱腳水平公差要求，進行以下推算：以艙內擺放6層集裝箱為例，總高度為16221mm，兩箱橫向間距為50mm（見圖6）；以內底水平超差、最上層集裝箱“擠死”為極限條件，可推算出埋入式箱腳上表面橫向最大水平公差為6.8mm。

圖5 箱腳水平公差

圖6 箱腳橫向水平公差

綜合分析，確定任意 3個相鄰埋入式箱腳的橫向水平絕對值之和同理可得縱向水平絕對值之和這樣既可便于施工操作，又能放大施工標準（見圖7）。

不同類別埋入式箱腳的相對位置公差要求為

1) 20ft（1ft≈30.48cm，下同）集裝箱埋入式箱腳的公差（見圖8）滿足

2) 40ft集裝箱埋入式箱腳的公差（見圖9）滿足D1-D2≤16 mm。

圖7 箱腳縱向水平公差

圖9 40ft箱腳公差

2.3 合攏縫處間距的控制

在進行總段定位時，還須控制前、后2個總組段合攏縫處檢查線的間距為 X，分段中心與船臺（塢）中心線一致（見圖10）。在完成合攏定位之后，還需對前、后2個總段橫向合攏縫處相鄰埋入式箱腳的水平度和相對位置進行校驗，合格之后方可進行合攏縫處的焊接[5]。

焊接完成之后，應按埋入式箱腳安裝精度的要求對各埋入式箱腳進行驗收，驗收合格之后對水平基準線進行優化，作為舷側分段和橫艙壁分段的合攏時的基準。

另外，由于溫度的變化及墊墩的松緊都會影響內底板的水平度，因此要求施工人員在早晨施工之前對當天要吊裝合攏的相鄰分段箱角點的水平狀態進行全面測量。若有超差，則要調整船底墩木、支柱等裝置的高度，并在確定好基準之后才允許進行分段合攏定位的施工。

圖10 合攏縫間距控制

3 結 語

本文通過研究埋入式箱腳安裝工序前移的精度控制方案，分別對分段制作階段和總段合攏定位階段提出建造精度過程控制的要求。以易于達標和方便施工操作為目的，研究推算埋入式箱腳最大水平公差要求。經實船建造驗證，采用埋入式箱腳安裝工序前移的方案能達到理想的精度控制狀態，可大幅縮減船臺（塢）的施工周期。

【 參 考 文 獻 】

[1] 滕本旺. 淺析船舶建造精度控制[J]. 江蘇船舶，2011(05)： 37-40.

[2] 胡日強. 船舶建造精度控制關鍵技術研究[D]. 大連：大連理工大學，2006.

[3] 謝志洋，楊文，劉立光. 船舶船體生產設計精度控制技術探討[J]. 中國科技博覽，2015(25)： 308.

[4] 李成壘，李磊. 船舶制造精度管理及過程控制技術研究[J]. 科技與企業，2015 (8)： 9.

[5] 魏莉潔，何志標. 船舶建造工藝[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.