對氣囊頂升修復海損船工藝的研究*

張 華，賀吉權，周一洲

(1.舟山市船舶檢驗中心，浙江 舟山 316000；2.舟山萬達船舶設計有限公司，浙江 舟山 316021)

海損船修理對船廠來說并不陌生，所謂海損，就是船舶遭遇碰撞、擱淺、風浪打擊或者因為船舶自身設備故障、操作不當而造成的船舶結構變形、損壞、翻沉、設備損壞等海上航運事故。

本文所述的海損修理，為某一散貨船由于在重載航行的情況下船底觸碰礁石擱淺，使得貨艙船底區域大范圍破損造成部分貨艙進水。落潮后該船結構在自身重力、貨物壓力以及破損進水后多種外力的作用下，舷側及主甲板區域板架出現明顯的褶皺、裂紋，損壞變形程度超過船級社允許的極限要求[1]。

由于航運市場的需要以及船東方營運合約的雙重要求，如何在極短的時間內完成該船損毀區域以及變形區域的更換修理，并使船舶恢復至合理的狀態，滿足船級社的相關要求，使用正確合理的修理方法及工藝，是擺在修理工程師面前急需解決的難題。

1 概述

船舶類型：散貨船，國際航線，入CCS船級社。船舶主尺度：總長Loa為225 m；型寬B為32.26 m；型深D為19.30 m；滿載吃水d為14.02 m。

本船在航行過程中由于船底觸碰礁石，船中位置擱淺于礁石上。落潮后，受擱淺影響，船舶實際吃水降低，浮力減小，由于船舶重載，船只在船中位置受重力影響，除擱淺區域雙層底破損外，相鄰其他區域舷側板架出現嚴重的褶皺、裂紋，部分船板破裂后導致其他相鄰艙室進水，進一步加劇了變形和損壞[2]。

2 本次修理的內容和目標

本次船舶修理的內容：1)海損損毀區域鋼結構修復；2)海損變形損壞區域修理。目標：修理完成后，實現船舶各項狀態性能指標達到船級社的相關要求。

為保證修理施工能夠有條不紊地進行，并為現場生產提供足夠的技術支持和理論依據，也為質量檢驗部門提供驗收參考，在船舶修理之前針對該海損船的特點制定了相應的工藝技術文件，作為非常規工程生產、設計提供指導性文件，并在具體施工中加以貫徹執行。

為充分提高船塢使用效率，同時考慮該船海損的特殊性，在修理過程中采用兩次進塢的方式完成對船舶的修復。

1)海損船到達廠區后，立即布置安排船舶第一次進塢。待船舶坐墩、船塢完成排水后，首先對船舶水線以下損毀區域，包括對連帶的區域進行全面勘驗，確定具體的修理換新范圍，以及制定結構換新時相應的臨時加強措施。其次勘驗主甲板/船底板，通過望光檢查[3]評估船體整體受損變形狀態(考慮到船舶在進塢坐墩后和在海中自由漂浮的受力作用不同，造成在修理時船舶中拱的數據會有差異，因此實際施工時的具體施工定位以第二次進塢后的測量數據為依據)。

第一次進塢勘驗的結果將作為修理區域進行生產策劃，包括海損換新區域施工人員安排、材料準備以及結構分段生產設計的重要依據。

2)換新分段在內場制作完成后，安排船舶第二次進塢，進行甲板望光測量，并根據測量結果實施修理恢復。先對海損區域的鋼結構完成拆舊、換新修復，換新工作完成后利用氣囊頂升[4]，對船舶在擱淺過程中船體造成的褶皺變形損壞進行整體修復矯正。

動火修理前，修理區域以及相鄰范圍內的艙室進行測氧測爆，并組織各相關部門人員對本次作業區域和分布進行詳細了解，做好材料和設備以及工作的準備工作。換新分段在內場制作完成后[5]，在經過品管部門和船級社、船東檢驗合格后，再吊裝至船塢內進行搭載施工。作業過程中不嚴禁進行背水焊接和切割等施工。

3 塢內修復

海損區域的鋼結構按分期任務確保一次性修復。船舶鋼結構海損區域的修復按區域分兩大期進行分期施工，具體如圖1所示。

每一期的施工又分為拆舊與換新2個階段分期工作。在階段分期施工過程中，拆舊后待修復區域保留部分結構，做好臨時支承加強措施，確保在施工過程中船體主結構有足夠的支承力，不至于產生新的形變及損毀。

在第一大期工程(即：NO.1-2貨艙的船底區域結構換新修復，焊接全部完成)結束后，利用氣囊對升船體進行頂升，對在海損中褶皺變形的船體結構通過調整部分氣囊氣壓的方法以及利用自身重力作用，準確控制構件形變矯正恢復，實現修復后的狀態滿足相關技術指標(規范要求)的目標。第一大期工程完成后進行第二大期修復工程。

圖2所示為氣囊及氣囊的墊包(沙包)布置示意圖。按照計算，該區域總共布置直徑1.8 m×20 m船用氣囊10個，為確保氣囊的充氣頂升行程滿足施工需要[6]，在塢底布置鋪墊砂包，砂包高度為300 mm。

頂升作業前，為確保頂升過程中板材有足夠的形變量，在換新分段合攏位置船底板、內底板、下邊柜斜坡板處僅施點焊作為連接固定；外板從基線起6.57 m往上包括主甲板，在原鋼板對接縫處左右對稱作環形割開，確保在頂升修正時船舶形變保持左右一致。同時對割開構件及未完全連接的構件做有效的彈性加強。

頂升作業期間，參與現場的所有操作人員由總指揮統一指派工作，并及時向參與總調度的各負責人員通報反饋現場作業情況[7]，所有人員不得私自、盲目作業；總調度相關人員按分工負責現場巡查、監督工作、收集并分析頂升施工過程中的數據，向總指揮匯報以便于及時作出正確的操作指令。

待所有準備工作就位后，根據第一次進塢勘驗后制定的施工計劃，對氣囊統一進行充氣頂升作業[8]。頂升施工過程中，氣囊的充放氣頂升操作由專業廠家工程師按總指揮的要求落實執行。

根據第二次進塢測量的下垂具體數據，以船中位置作為全船頂升作業的參照點，對船體變形構件進行頂升矯正。

頂升作業過程中，當船首頂升高度到達150 mm時，進行如下作業：1)觀察船體結構是否有異常變化，特別是發生褶皺變形區域的外板等結構；2)觀察測量點數據變化是否同步，具體位置為首部點、貨艙區各艙間橫艙壁處甲板及底板。

往復上述操作直至首部頂升高度達到要求距離后，安排對頂升區域進行布墩，同時觀察船舶狀態，對頂升后修復的船體結構平整度進行準確測量，確保頂升結果滿足要求。待塢墩布置好后，對氣囊進行泄氣直至頂升區域艙底板坐墩，再次測量主甲板與船底板的平整度，滿足船級社的相關要求。

第一大期施工范圍內船體完成頂升后，開始第二大期(具體范圍見圖1)修復施工。完成全船結構的整體修復后，進行完工試驗[9]：1)按照船級社規范要求進行焊接無損檢測；2)對修復區域壓載艙室進行水壓試驗，風暴壓載貨艙內壓水到貨艙口高度，對燃油艙進行壓氣試驗，氣體壓強為0.025 MPa，保壓30 min，壓降不超過5%；3)壓載系統管系密性試驗。

4 結語

在本船船體修理校正的工藝環節中，采用氣囊頂升修正船體在海損中變形的施工方法，替代常規的破損鋼結構修復后，船塢內放水利用海水浮力修復海損變形的常規做法，在很大程度上降低了施工的難度，節省了生產成本，縮短了船舶的修理周期。在船東和船級社驗船師的現場見證下，圓滿地完成了針對因該船舶海損造成中拱后船頭下垂嚴重變形的頂升恢復工作，并滿足了船級社的相關要求。

整個施工過程中，對理論數據的反復核算、與驗船師不間斷地溝通協商以及現場的整體協調是本次修理工作圓滿完成的關鍵。事實證明，在新工藝的推行實踐過程中，理論數據和前期的技術準備是非常重要的，尤其是對頂升區域船體重量的預估、頂升氣囊型號的選擇、氣囊頂升行程的計算和氣囊數量的確定。頂升過程中相關數據的測量以及準確反饋至關重要。通過每一次頂升操作，每一組現場數據準確測量及反饋，確保了整個校正工作的圓滿完成。

但是也存在著不足：現場氣囊頂升的時間需要同步，由于設備和人員操作的原因，在頂升過程中還存在臨時調整協調的現象；對現場的結構件檢查不夠仔細，在頂升過程中可能會出現局部構件碰觸、卡牢卡死現象。在今后同類型海損修理項目中，還需要有相應的管理措施對現場的技術處理和具體情況的預判進行及時有效地處理。

使用氣囊頂升的工藝修復海損船舶中拱的校正是一次創新嘗試，開創了海損船鋼結構分段變形矯正修理的新思路和新方向，對后續同類型船舶修理造成了較為深遠的影響。