集裝箱船艙口蓋節點設計優化研究

馬 可，蔣 勝，陳 濤

（中船黃埔文沖船舶有限公司，廣州511462）

1 前言

艙口蓋是集裝箱船裝箱系統的核心裝置，具有物量大、難點多、成本高等特點。常見的集裝箱船艙口蓋多為吊離式艙口蓋，一般包含艙蓋結構、密封裝置、支承裝置、壓緊裝置、限位裝置、導向裝置、通風裝置等部分；艙口蓋頂上需要裝載集裝箱，艙口蓋附件需要安裝在艙口圍板上，艙口蓋的所有部件安裝精度要求高，并且艙口蓋具有風雨密要求。因此，集裝箱船艙口蓋的施工繁雜、難度較大，而通過艙口蓋節點優化設計，從技術角度為艙口蓋的制作安裝提供便利，從而達到縮短項目周期和成本控制的目的。

2 艙口蓋支承和導向裝置

艙口蓋安裝是艙口蓋施工過程中重要的一環，需要艙口圍、綁扎橋及吊裝設備等提供安裝條件；安裝艙口蓋需要嚴格執行艙口蓋工藝文件中的安裝公差要求，執行艙口蓋安裝流程及每個細節，同時在焊接工作完成后還需做系統調試及密性試驗。因此為了保證集裝箱艙口蓋的正常工作運轉，艙口蓋的各個裝置的設計節點及安裝方法成為設計需要注重的地方。

2.1 支承裝置

常規集裝箱艙口蓋的支承裝置，主要由支撐墊塊、焊接墊板、調節墊片和緊固件組成。其中，主要部件支撐墊塊用來傳遞艙口蓋和船體結構之間的垂直和水平方向的力，其位置和公差十分重要。同時，通過調整支撐塊的高度來實現密封裝置中橡膠條的壓縮量，從而保證艙口蓋的風雨密性。而調整支撐塊高度，則是通過改變調節墊片的數量和布置來實現，其在艙口圍板上的布置需保證在結構對應位置有足夠的加強。

2.2 導向裝置

吊離式艙口蓋在安裝過程中，為保證艙口蓋與艙口圍板、限位裝置、支撐裝置等能快速高效的對應，通常會在艙口圍板或綁扎橋結構上設計導向裝置，對艙口蓋的安裝進行初步定位，同時還能給艙口蓋上集裝箱的堆放起到一定的導向和限位作用；導向裝置通常由導向柱或導向塊以及導向貼板組成。對于設計有綁扎橋的集裝箱船，通常可以將導向柱與綁扎橋設計成一體；而對于無綁扎橋的集裝箱船，則往往是在艙口圍板上設計獨立的導向塊結構，其在艙口圍板上的布置需保證在對應位置有足夠的加強。

3 艙口蓋設計安裝優化

艙口蓋本體為鋼結構，通常船廠都是委外給專業的制造廠整體制作后供貨，船廠只負責艙口蓋及附件的安裝，因而艙口蓋的主要問題集中在艙口蓋附件的安裝上。通常艙口圍會劃分成不同片體分段，在船塢內合攏總組安裝，由于安裝焊接等因素影響，艙口圍結構會產生一定變形，而艙口蓋附件與艙口圍板的對接又因風雨密要求精度較高，因此間隙的調整成了施工困難的源頭。其中，支撐裝置和導向裝置與艙口蓋本體之間的間隙是常見的問題，并且因支撐裝置和導向裝置數量多、精度高，支撐裝置和導向裝置設計節點的合理性，是保證艙口蓋附件安裝能否順利進行的重要條件。

3.1 支撐塊間隙

支撐塊是保證艙口蓋總載荷均布的重要附件，安裝數量多、精度要求高，通常會因為艙口圍板的平面度較差、艙口蓋的制作偏差等因素，導致支撐塊安裝時精度難以控制。

我司建造的希臘2 700TEU 船支撐塊安裝節點，支撐塊的高度可通過1/3/5 mm 的調節墊片調整，單個支撐塊上的楔形墊片在同一方向(縱向或橫向)僅允許增加一件，支撐塊與艙口圍板的接觸間隙要求0～1 mm，并要求內側間隙大于外側。實際安裝時，全船共226件支撐塊，經過初步調整依然有很多不符合安裝要求，后重新調整艙口蓋并增補5 mm 厚楔型墊片，將同一斜度方向的兩塊楔型墊片調整為一塊、對部分通過楔型墊片無法調整的將艙口圍板反面進行處理。由于該項目支撐塊的設計節點不易于間隙調整和控制，有較大可能造成批次量反復施工和工期延誤，而在實際施工過程中也確實如此。

針對上述情況，對德翔支撐塊安裝節點作以下優化：

（1）支撐塊結構與艙口蓋上方焊接，通過螺栓與艙口圍板連接，方便調整下方的間隙；

（2）支撐塊結構下方調節墊板厚度明確不小于8 mm，間隙超過8 mm 通過支撐塊調節墊板調整；

（3）支撐塊調節墊板下方設有調節墊片，規格為2 mm 和1 mm 兩種，間隙小于8 mm 通過調節墊片調整；

（4）支撐塊與艙口圍板間隙公差設定為2 mm，更方便現場施工檢驗；

（5）橡皮槽下方同步使用調節墊板，保證總高與支撐塊平齊，微量調整通過橡皮槽的變形即可達到；

（6）艙口圍板的平整度通過將艙口圍與船體結構一體制作，合攏成型后的精度會比將艙口圍單獨制作高。

3.2 導向裝置間隙

無綁扎橋的項目導向塊，通常是單獨布置在艙口圍板上；有綁扎橋的項目，綁扎橋立柱可兼用做導向塊。為確保艙口蓋順利地從導向裝置頂部導入限位裝置，導向裝置的間隙通常有一定公差要求。由于艙口蓋、艙口圍和綁扎橋的制作安裝偏差，以及艙口蓋、艙口圍和綁扎橋的安裝工序原因，導向裝置間隙經常超出設計要求，從而導致后續需要不斷的調整導向裝置結構以保證其間隙滿足要求。

（1）有綁扎橋的項目

對于有綁扎橋的項目（如希臘2 700TEU 和太古2 750TEU 船），綁扎橋先于艙口蓋安裝，并且綁扎橋或艙口蓋上已設計有調整墊板；同時，導向裝置與艙口蓋本體結構之間的間隙要求都相對明確，并具有較高的精度要求。

太古2 750TEU 船的設計節點，設計公司圖紙提供的貼板直接顯示在結構圖中，并給出設計間隙數據及公差要求。因綁扎橋優先于艙口蓋安裝，綁扎橋或艙口蓋上的貼板若提前安裝，后期待艙口蓋安裝到位時，因各種安裝偏差會導致后期需再次調整導向塊，從而造成批次量反復施工和工期延誤。

針對上述情況，將調整墊板進行后續制作安裝，厚度現場測量后下料，焊接安裝與艙口蓋安裝同步；并且可以在設計階段根據公差，明確調整墊板的厚度范圍，這樣更方便現場施工對間隙的調整，從而達到通過設計節點優化實現施工便利的目的。

（2）無綁扎橋的項目

對于無綁扎橋的項目（如德翔2 700TEU 船），為配合艙口蓋安裝，導向塊結構為獨立的構件，安裝于艙口圍板上；導向塊的安裝時機，可選取在艙口蓋安裝時定位，此時艙口蓋的本體結構基本吊裝到位，現場施工僅需滿足精度要求并考慮干涉問題即可。

（3）艙口蓋附件加強艙口蓋附件，如支撐裝置、導向裝置、止跳裝置等與艙口圍板接觸或焊接，因受力關系需在艙口圍板反面做加強結構。通常艙口蓋附件布置與艙口圍結構設計非相同單位人員，而后期因生產設計調整（如分段縫、合攏口、其他舾裝件布置等干涉原因），常出現調整不同步導致加強在原始設計上錯位，同時艙口蓋的制作精度、艙口圍板的局部變形等偏差，也會影響艙口蓋附件與其加強結構的對應關系。

艙口蓋附件在艙口圍板上的反面加強結構，屬于先行施工范圍，但艙口蓋附件安裝定位通常因艙口蓋本體結構的對應原因而無法改動，若加強結構與艙口蓋附件不對應，便會導致結構加強批量返工修改。為此，在德翔2 700TEU 艙口蓋設計過程中，作以下幾點優化：

（1）將艙口圍與船體結構一體制作，合攏成型后的精度會比將艙口圍單獨制作高許多，從而保證艙口圍板反面加強不因自身原因與設計偏差；

（2）艙口蓋附件在設計前期便與艙口圍板及加強一一比對確認，并做好各項修改的記錄保存，同時排查分段縫、合攏口、其他舾裝件布置等干涉情況；

（3）較常規做法投入更多人力建立艙口蓋及艙口蓋附件的模型，通過模型模擬施工情況，排查設計不對應之處并提前調整規避；

（4）生產設計在出圖前與結構確認圖紙加強與艙口蓋附件的對應關系，并加以確認；

（5）加強艙口圍和艙口蓋制作的精度控制，通過相關工藝文件如測量表等控制制作偏差。

4 結束語

本文艙口蓋節點的設計優化，是綜合了多個項目存在問題、結合現場反饋、研究多項設計圖紙、查閱相關規范資料、咨詢設計公司等多方意見總結而成，在解決現場施工問題的同時，考慮了成本問題、船東意向、設計任務等因素，將艙口蓋設計節點進行全方位的優化，并應用于實際項目進行實踐；艙口蓋節點優化設計具備長期可持續性，并具有對同類項目的借鑒意義，能夠較大程度的給施工增加便利，給項目縮短周期，給船企增添效益。