車客渡船建造過程中的重量重心控制研究

于大慶，張曉永

(1.鎮江市振興海洋船舶重工有限公司, 江蘇 鎮江 212100；2.陸軍裝備部駐沈陽地區軍事代表局駐哈爾濱地區第二軍事代表室，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

汽車渡船是車輛過江、過海主要交通工具，特別是在冰雪等異常天氣情況下，是其他通道無法替代的交通工具。車客渡船在設計和建造過程中其重量和重心的控制是項目管理中非常重要的內容，也是評價建造質量的重要考核指標，但重量和重心發生變化的因素比較多，這些因素都會導致車客渡船運行時出現安全隱患，可能造成船沉人亡、車輛下江等事故。

目前，國內外針對車客渡船重量重心控制的研究相對較少,更多地偏向于車客渡船結構強度有限元計算或者節能環保及渡運安全等方面,未考慮重量重心變化對車客渡船運行的影響。因此，有必要對車客渡船重量重心的控制進行研究，從而提高渡船的建造質量和精度，保證車客渡船營運安全。

本文根據車客渡船重量和重心的特點，分析造成重量重心變化的原因，并提出相應的解決辦法，從而提高渡船的建造質量。

1 車客渡船重量和重心的特點

(1) 車客渡船的重量主要包括空船重量和變動重量兩部分。空船重量是指渡船本身固有的重量。變動重量包括車輛、人員、燃油、淡水等，例如：渡船在裝載車輛和人員時所產生的重量，會因為裝載情況的差異而發生較大的改變。空船重量和變動重量，兩者是此消彼長的關系。車客渡船建造時，如果完工狀態下的空船重量超出了設計的上限值,那么該船在運行時就無法達到預期的載重指標；低于設計下限值，那么在最大的裝載狀態下，車客渡船也無法達到理想的吃水深度,發揮不出機器設備應有的效率,造成資源的浪費。

(2) 在進行渡船建造時，重量和重心的控制工作指的是空船狀態下的重量和重心控制。空船狀態下的重量是指船體鋼材、木作舾裝和機電設備三大部分重量，包括備件、管系中的液體、液艙中不能吸出的剩余液體。這個重量與渡船的裝載情況無關。渡船必須在完工的狀態下，保證空船重量在設計范圍內，同時重心位置也需要控制在設計允許范圍內。

(3)在進行渡船建造時，不少技術人員將關注的重點放在重量的控制上，忽視了重心的控制工作。更有設計人員認為，重心位置的變化只會影響到渡船運行時的穩定性，但實際上重心位置的變化還影響船舶的經濟性。例如：某車客渡船空載狀態下的重心數值超出了設計值。當第一輛卡車上船行至最前端時會使后端即車輛上船端會翹起，致使后面的車輛上船非常困難；有時甚至需要第一輛卡車后移，減小后端的翹起高度，才能使后面的卡車上船，延長了裝船時間。空載狀態下的重心數值若低于設計值，干舷會減小，使渡船的車輛裝載量減少，最終降低了渡船的經濟效益。

車客渡船的重心位置的變化對舵槳的維修更換有著重要的影響。舵槳位置線形見圖1。正常情況下車客渡船的舵槳平面高度在空船吃水以上，舵槳的槳葉應該浸沒于水中。如果重心過高，舵槳更換或維修時必須進塢維修，否則艙內會進水。如果重心過低，槳葉有部分會暴露在水面之上，空船航行時，會有部分動力流失，降低該船的經濟性。

2 導致重量和重心發生變化的因素

2.1 圖紙設計的問題

由于車客渡船外部線形比較復雜，因此存在著外部線形與空船重量、空船重心的高度與空船吃水高度的匹配問題。如果匹配不好就會降低該船的經濟性、使用性能，舵槳維修更換困難等。外部線型見圖2。在對圖紙內容進行審核時，審圖意見也會對渡船的建造產生較大的影響。一些板材厚度的增加、設備基座的補強等，都會導致設備重量和重心發生較大的改變[3]。

圖2 外部線型圖

2.2 生產過程中存在過多修改

由于內部空間受到限制,渡船在實際建造時，施工人員會提出相關修改的申請，例如：日用油柜、淡水柜、壓力水柜、油污水處理裝置等安裝位置的改變；船廠考慮到用船單位實際使用需求和習慣問題，需要對一些部位進行加強，以及對一些管道和電纜的位置進行改變。這些改變內容，都會對重量重心控制工作產生影響[4]。

2.3 設計方案與工程建造目標不符

在渡船建造的后期，不少業主會提出一些改造要求，例如增加管線和外部的供電設備。由于在設計方案中沒有考慮這些改造項目，使得渡船的重量和重心發生較大的改變。

2.4 試運行階段的修改

一般來說，車客渡船建造時，在調試階段渡船要進行系泊試驗。由于對渡船的性能和操作比較熟悉，很多船員會參與設備的調試和驗收等工作。在這個過程中，船員會根據自身的操作需要設備及后期的維護和保養工作、日常習慣等，提出相應的修改意見，例如：在艙室中增加維修平臺、對管線和設備的建造位置進行變動。此類情況也會影響渡船自身的重量和重心控制工作。

2.5 材料和設備的選擇與設計內容存在偏差

設計方案所給出的重量和重心預估值是按照理論值進行相應計算得到的，而實際采購到的材料與計算數值之間存在一定的誤差。如果誤差比較大，就會影響渡船重量和重心控制工作的開展。在計算車客渡船的重量和重心時，應按照廠家提供的相關設備數據進行相應的計算。但是，無論是按照理論值進行計算，還是在完工狀態下對數據進行重新測量，都要求車客渡船的重心位置、裝載量等指標不能發生改變。空船實際重心位置是通過傾斜試驗獲取的。因此，數據信息采集結果的準確性，對控制工作的開展情況也會產生較大的影響。

3 重量重心控制措施

車客渡船的特點是：型深小，船寬大，便于車輛在寬敞的甲板上通行；從安全角度出發，乘客與車輛不能在同一甲板上，渡船需要為所有乘員設置足夠的行動空間，因此上建面積比較大；同時渡船的駕駛員需要良好的瞭望視野。以60 m車客渡船為例，其空船重量約為650 t，型深3.5 m，上層建筑高11.65 m，故船舶重量有變化，重心的位置也會變化。因此為保證船舶的安全，在車客渡船建造過程中，必須制訂嚴格的重量重心控制措施。

3.1 嚴格把關圖紙的設計

車客渡船進行送審設計時，對圖紙中重量重心相關的內容應嚴格把關，控制好外部線形與重量的關系、舵槳高度與空船吃水的關系。設備的布置和擺放盡量按重量左右均布。

3.2 嚴格按圖施工

目前車客渡船的設計很成熟，建造方應嚴格按圖施工。但是，各個造船廠對船體、輪機和電氣的施工都能做到按圖施工，卻對裝潢部分的施工比較隨意。實際上裝潢部分對重量重心的影響很大，造船單位絕對不能麻痹大意，應該做到按圖施工。

在進行車客渡船建造時，設計方案的修改是導致渡船重量和重心發生變化的主要因素，因此要對影響重量和重心變化的所有修改內容進行科學的評估。要通過評估工作的開展，確定設計內容的修改對重量和重心的影響程度，從而對修改內容是否能夠執行進行確定。

3.3 提高重視程度

在進行渡船實際建造時，應該建立一個綜合性的專門控制小組，明確各個環節建造的負責人，將權責落實到個人身上。

(1)設計單位提出重量和重心的控制目標，在船舶建造過程中要根據船廠反映出來的信息數據定期進行重量和重心的實時核算，對渡船的穩定性和承載能力進行嚴格的檢驗，同時還要提出下一步的工作方向和控制要求。

(2)建造人員應該嚴格按照設計圖紙的要求進行施工；對渡船的重量和重心進行細化管理；及時反饋施工現場存在的一些修改內容。

(3)業主和監理人員主要負責控制工作的開展，并且對各部門之間的工作進行協調。開展控制工作的人員必須具備相應的經驗，還要具備責任心。因為在開展控制工作時，涉及到的各項內容比較專業，而且要從整體上對各方面的工作進行把握。

3.4 采用動態的控制模式

在開展控制工作時，由于涉及內容比較專業，而且導致重量和重心發生變化的因素比較多，所以控制工作屬于動態的工作。在進行動態控制時，要對各項工作的執行情況進行實時的監督和管理，確保檢測結果更加準確。可以采用循環理論進行動態管理，確保設計方案的修改和重量重心控制工作能夠達成平衡的狀態，使得各方面的工作能夠順利開展。

在開展控制工作時，要定期編制控制報告，確保所有參加人員都能了解到重量重心的控制信息。在編制控制報告時，要用直觀的文字和圖表描述重量和重心的分布情況，同時對下一步的控制措施進行標注。報告編制時，應該從渡船的建造之初就開始制作，直到渡船的建造完成。要根據項目的實際情況，定期更新編制報告內容。

3.5 強化材料和設備的管理

材料制作安裝后，要記錄每個分段的重量。在對材料和設備進行稱重時，應該采用不同的方法，精確記錄所有材料和設備的實際重量，并與生產設計時提供的數值進行對比。只有及時掌握重量和重心的變化，才能制定合理的措施，開展控制工作。理論重量與實際建造重量分布圖見圖3。圖中，按照站位分別標出了理論與實際的重量分布，可以看出實際重量與理論重量還是存在一定的差別的。這就需要制造廠要在渡船交付使用前將實際的重量重心數據提供給設計方，讓設計方對渡船的重量重心按照實際情況進行重新核算，并得出最終的重量重心位置，讓渡船的使用更加安全、經濟。

圖3 理論重量與實際建造重量分布圖

4 結語

綜上所述，在進行車客渡船建造時重量和重心的控制工作具有涉及面廣、內容繁瑣、建造周期長等工作特點，因此重量和重心控制工作難度較大。相關人員必須充分了解重量和重心控制的重要性，并且對這項工作存在正確的認知，在建造時才能對各項環節高度重視。在進行重量和重心控制時，導致其發生變化的主要因素是設計內容的修改，所以在建造中必須對這方面進行嚴格的控制，做好重量和重心的統計報告，制定更加合理的控制措施建造出符合設計的車客渡船。