75.8 m沿海甲板駁改造設(shè)計(jì)

李小葉

(江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江212003)

0 引言

75.8 m沿海甲板駁為單底、單甲板非自航鋼質(zhì)工程甲板駁，基本結(jié)構(gòu)形式為縱骨架式。該甲板駁主要用于沿海海岸裝載工程構(gòu)件，由于工程需要，船東提出將該船總長(zhǎng)縮短11 m的改造要求。為了完成甲板駁的改造任務(wù)，需要制定合理的改造方案，盡可能地提高原船材料的利用率，降低改造成本，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。改造方案的重點(diǎn)在于割斷面的合理選取、斷面處結(jié)構(gòu)的局部加強(qiáng)、改造過(guò)程中的施工要求，以及改造后船舶的穩(wěn)性和干舷校核等。改造后的船舶需滿足現(xiàn)行的《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2011)以及修改通報(bào)(以下簡(jiǎn)稱《法規(guī)》)和《國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范》(2015)以及修改通報(bào)(以下簡(jiǎn)稱《海規(guī)》)對(duì)船舶結(jié)構(gòu)、安全、環(huán)保等方面的相關(guān)規(guī)定。

1 改造設(shè)計(jì)依據(jù)

(1)按現(xiàn)行的《海規(guī)》對(duì)改造后的船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核。

(2)對(duì)船體橫向強(qiáng)度進(jìn)行有限元計(jì)算。

(3)全船的穩(wěn)性校核、干舷計(jì)算、消防設(shè)備配備、信號(hào)設(shè)備配備等部分執(zhí)行《法規(guī)》的要求。

2 主要量度

改造前后主要量度見(jiàn)表1。

3 改造方案的確定

表1 75.8 m沿海甲板駁改造前后的主要量度

原船主甲板以下共設(shè)8道水密橫艙壁，將主船體分為艉尖艙、淡水艙(左)、壓載艙(右)、輔機(jī)艙(左)、NO.1空艙(右)、NO.2～NO.6空艙、艏尖艙。橫艙壁位置分別為:Fr 0、Fr 2、Fr 8、Fr 14、Fr 20、Fr 26、Fr 32、Fr 34。根據(jù)原船的布置特點(diǎn)，切斷面選擇在空艙位置處比較合適。綜合考慮本船自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、船廠的施工工藝和起重能力等諸方面的情況，經(jīng)實(shí)地察看后決定，將切割斷面設(shè)置在原船的NO.5空艙Fr 26艙壁向船艏方向300 mm處和原船的Fr 32艙壁向船艉方向700 mm處(兩處斷面間距11 m)。改造后甲板駁布置見(jiàn)圖1。

4 船舶性能的校核

4.1 浮態(tài)與干舷

本船干舷計(jì)算按《海規(guī)》對(duì)B型船舶的要求進(jìn)行校核。依據(jù)《法規(guī)》，國(guó)內(nèi)航行海船船艏高度不能小于《法規(guī)》要求值。船艏高度是指艏垂線處自相應(yīng)于核定夏季干舷的水線量至船側(cè)露天甲板上邊的垂直距離。根據(jù)計(jì)算，原船吃水2 500 mm,船艏高度1 212 mm,不滿足《法規(guī)》規(guī)定的最小船艏高度1 987 mm。改造后，船舶吃水調(diào)整為1 500 mm,船艏高度2 212 mm,滿足《法規(guī)》要求。

圖1 改造后總布置圖

4.2 穩(wěn)性

本船穩(wěn)性按沿海航區(qū)對(duì)駁船的要求進(jìn)行校核。核算工況考慮了滿載狀態(tài)和空載狀態(tài)。甲板載貨的極限重心高度不超過(guò)主甲板以上1.3 m。經(jīng)核算，船舶穩(wěn)性滿足《法規(guī)》要求。

5 改造方案的實(shí)施

改造方案實(shí)施步驟為：

船舶上坡→擱墩定位→分段切割→火工校正→斷面合攏焊接→局部加強(qiáng)→焊縫探傷→密性試驗(yàn)→表面油漆涂裝→下水。

5.1 具體施工要求

5.1.1船舶上坡

本船空船重量約700 t，采用氣囊形式上坡。上坡前須清理場(chǎng)地，并在船底適合部位設(shè)置足夠數(shù)量的氣囊，在牽引絞車的拉力作用下平穩(wěn)上坡。

5.1.2擱墩定位

船廠根據(jù)船舶總重，在全船船底部位設(shè)置足夠數(shù)量的擱墩。擱墩應(yīng)盡可能設(shè)置在縱橫艙壁交匯處、強(qiáng)力框架與艙壁交匯處，并相對(duì)均勻和左右對(duì)稱布置，以保證擱墩處的船體局部強(qiáng)度。同時(shí)在切割斷面附近和被切割的11 m長(zhǎng)的船體分段處應(yīng)設(shè)置擱墩。

5.1.3分段切割

分段切割采用“乙炔+氧氣”的方式燃燒切割。在兩個(gè)切割斷面切割完畢后，將切割下來(lái)的11 m長(zhǎng)的分段吊裝移走。該分段自重負(fù)荷約750 kN，廠方可根據(jù)起重能力一次吊裝或切割后分次吊裝。

5.1.4火工校正

多余分段吊移后，被切割后的前部分段可通過(guò)氣囊移動(dòng)方式或吊裝方式移動(dòng)到待合攏位置。在合攏裝配前，兩切割斷面的甲板及外板應(yīng)采用火工校正方式進(jìn)行校正，使得待合攏兩斷面外板形狀盡可能吻合，并加焊臨時(shí)加強(qiáng)構(gòu)件以保證斷面形狀。打磨切割后的船體板材斷面至光滑程度。

5.1.5斷面合攏焊接

斷面合攏焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。焊接前應(yīng)做好焊前清理工作，去除油污、雜質(zhì)等，并按相關(guān)焊接標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)好焊接坡口。在焊接過(guò)程中應(yīng)保持合適的焊接電流和焊接速度，以保證焊接質(zhì)量。

5.1.6焊縫探傷

船體結(jié)構(gòu)施焊完工后，除對(duì)所有焊縫進(jìn)行外觀檢查外，還應(yīng)對(duì)焊縫的內(nèi)部質(zhì)量采用X射線、超聲波或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。焊縫質(zhì)量檢查應(yīng)滿足《材料與焊接規(guī)范》(2016)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師同意的施工工藝文件的要求。無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)持有中國(guó)船級(jí)社頒發(fā)的《無(wú)損檢測(cè)人員資格證書(shū)》，并從事與證書(shū)的種類和等級(jí)相符的無(wú)損檢測(cè)工作。鋼板對(duì)接縫的射線照片可在焊接完工后進(jìn)行。如采用超聲波探傷需要在焊接完工24 h后方可進(jìn)行。

5.1.7密性試驗(yàn)

船體的各種液艙及水密構(gòu)件按照要求在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師的監(jiān)督下進(jìn)行壓水試驗(yàn)或沖水試驗(yàn)。

5.1.8表面油漆涂裝

待施工、焊接過(guò)程結(jié)束后，進(jìn)行油漆涂裝工作。涂裝施工前，進(jìn)行表面清潔處理，以清除鋼材表面的氧化皮、鐵銹和油垢等污物。

5.1.9下水

前述各項(xiàng)工作完成后，在船底合適部位設(shè)置氣囊并拆除擱墩，一切準(zhǔn)備就緒后下水。

5.2 切割斷面處板件和結(jié)構(gòu)件的切割斷面處理

5.2.1甲板及船殼板的切割斷面

后部分段甲板與船殼板的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向300 mm處，前部分段甲板與船殼板的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向700 mm處。

5.2.2三道縱艙壁的切割斷面

后部分段的三道縱艙壁的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向400 mm處，前部分段的三道縱艙壁的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向600 mm處。

5.2.3縱向強(qiáng)弱構(gòu)件的切割斷面

后部分段的縱向強(qiáng)構(gòu)件的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向500 mm處，前部分段的縱向強(qiáng)構(gòu)件的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向500 mm處。

后部分段的縱向弱構(gòu)件的切割斷面選擇在Fr 26艙壁向船艏方向600 mm處、前部分段的縱向弱構(gòu)件的切割斷面選擇在原船的Fr 32艙壁向船艉方向400 mm處。

板與艙壁的切割斷面位置如圖2所示,縱向強(qiáng)弱構(gòu)件的切割斷面位置如圖3所示。

5.3 分段合攏后的局部加強(qiáng)

分段合攏焊接以后，將在接縫部位作適當(dāng)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，分別在甲板部位、舷側(cè)外板部位、船底板部位加焊5 m長(zhǎng)的強(qiáng)構(gòu)件(向前后各延伸2 m與強(qiáng)框架相連接)。具體做法為：

(1)在甲板部位，分別在距中900、2 700 、4 700、6 500 mm左右對(duì)稱位置加焊5 m長(zhǎng)的強(qiáng)構(gòu)件。強(qiáng)構(gòu)件規(guī)格同周邊甲板縱桁(構(gòu)件焊接位置必須讓開(kāi)原甲板對(duì)接縫50 mm以上)。

(2)在船底部位，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的形式和要求與甲板部位相同。

(3)在舷側(cè)部位，分別在距基線1 250、2 750 mm處左右對(duì)稱位置加焊5 m長(zhǎng)的強(qiáng)構(gòu)件。強(qiáng)構(gòu)件規(guī)格同周邊舷側(cè)縱桁(構(gòu)件焊接位置必須讓開(kāi)原外板對(duì)接縫50 mm以上)。

圖2 板與艙壁切割斷面(單位：mm)

圖3 縱向強(qiáng)弱構(gòu)件切割斷面(單位：mm)

6 結(jié)語(yǔ)

船舶改造是一項(xiàng)較復(fù)雜的過(guò)程，改造過(guò)程中既要保證船舶強(qiáng)度和各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足現(xiàn)行的法規(guī)和規(guī)范，同時(shí)還要盡可能提高原船材料的利用率，降低改造成本，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。

(1)綜合考慮船廠的施工工藝和起重能力等諸方面的情況，最終將切斷面選擇在NO.5空艙處。改造后, NO.5空艙由原來(lái)的12 m縮短為1 m。

(2)改造后船舶穩(wěn)性滿足《法規(guī)》要求。

(3)根據(jù)改造方案，確定合理的施工工藝，確保改造計(jì)劃的成功。

目前,該改造船舶已投入使用,滿足了用戶的設(shè)計(jì)需求。