客滾船整體艙室單元總段安裝的關鍵技術1

董洪佳，鄭和輝，歐書博，劉鑫男，倪維松，徐 謙

（1. 招商局金陵船舶（威海）有限公司，山東威海 264200；2. 招商局郵輪研究院（上海）有限公司，上海 200137）

0 引言

客滾船設置有大量的居住房間，為縮短施工周期，其艙室房間普遍被設計成整體艙室單元[1]。整體艙室單元的制作與船舶主體建造同步進行，不僅能有效縮短內裝施工的作業時間，還能減少各工種交錯作業的現象，具有集成度高、質量高、協調界面少等優點[2]。通常情況下，在船舶下水后進行整體艙室單元安裝，并在碼頭集中吊裝。然而，該階段具有大量的船舶系統調試工作，整體艙室單元安裝和系統調試工作間會出現大量的交錯作業，這會增加船舶建造管理的難度，影響工程進度[3]。當前國際市場對客滾船建造周期的要求較為嚴苛，為提高船廠的競爭力，需要盡量縮短船舶的建造周期[4]。本文提出一種整體艙室單元總段安裝的客滾船設計建造方法，該方法將客滾船的上層建筑劃分為若干總段，在船舶合龍之前的總段階段進行單元的安裝工作，可實現多場地的并行施工，大幅提高總段階段的舾裝率，并有效縮短下水后的內舾裝施工周期[5]。整體艙室單元總段安裝法的船舶設計和建造的組織模式和關鍵技術均有別于常規模式，本文從設計、建造、變形與精度控制等3 方面對該方法的關鍵技術進行分析。

1 總段安裝

客滾船的船塢建造周期較長，縮短船塢周期是確保按期交船和提高產量的關鍵點之一[6]。通常情況下，船廠在場地上把分段進行總組，形成大型的總段，并盡量提高總段進塢前的完整性，盡可能多地完成舾裝、涂裝、電纜安裝等工作。總段的并行建造可提高效率，為總段內預舾裝和區域涂裝的完整性建立了良好的基礎，使船舶在平臺階段獲得最大的預舾裝率[7]。豪華郵輪均采用總段化建造模式，德國邁爾船廠是世界豪華郵輪主要建造商之一，該船廠在建造10 萬噸級豪華郵輪時，將其劃分為70個總段，每個總段的質量約800 t[8]。

船舶的建造流程見圖1，整體艙室單元總段安裝法將整體艙室單元的安裝工序從船舶下水后的碼頭階段前移到了總段完成總組后。整體艙室單元在船廠車間內組裝完成，經功能測試合格后在場地上整體吊裝上船。工序的前移可有效減少建造費用和工時，但會給船舶的設計建造帶來新的挑戰。

圖1 船舶的建造流程

2 設計工作

2.1 合同階段

為加快設計工作的進度，合同階段需要為整體艙室單元的總段安裝進行策劃和準備，與船東確定單元的藝術設計方案，并在合同生效后盡快完成單元樣板間的設計和認可、材料采購、制作和報檢。此外，該階段還需要盡快完成空調通風設備、生活污水設備、內裝等大包合同的簽訂。

2.2 設計模式

整個設計模式采用三維一體化設計模式，通過先進的設計軟件進行全球聯網交互設計。對船體結構進行三維建模，并完成有限元計算、疲勞計算和振動噪聲分析[9]。在三維交互設計階段，要第一時間開展舾裝設計工作，完成結構大開孔和主要系統的空間布置，全面加快設計工作的進度，為總段階段進行艙室單元安裝創造條件。

2.3 藝術設計

作為內裝設計最重要的基礎，藝術設計工作通常由船東負責推進，往往會出現設計周期長、所需修改多、成本控制難等問題。為縮短設計周期，藝術設計必須由船廠負責推進，船廠聯合內裝承包商完成技術方案的制訂和認可。通常情況下，船廠會準備3～4 個備選方案以供船東選擇。

2.4 背景工程設計

背景工程設計是整體艙室單元總段安裝方法的關鍵技術之一，主要包括結構、管系、電氣、通風等專業。背景工程設計需要圍繞總段方案展開，設計順序為空調通風管→電氣主干托架→管系。要做好前期的設計策劃，并通過三維設計軟件進行建模驗證。

通常情況下，在船舶合龍后才能完成電纜的最終鋪設，待電纜鋪設完成后才能吊裝艙室單元。為保證單元總段的安裝不對電纜的鋪設產生影響，采用電纜主干全部布置在走廊的技術方案，可有效解決電纜鋪設和單元推進在時間上的矛盾。為消除分支電纜的影響，在每個艙室單元上設置分電箱，電纜和分電箱高度集成在單元上。

在進行空調通風設計時，需要空調廠家提前介入，船廠設計團隊必須根據規格書的要求完成通風量初步計算、風管管徑預選定和風管預布置等工作。船廠將技術方案提交至設備商，并進行交互設計[10]。

3 建造工作

通常情況下，客滾船的上層建筑劃分成6～7個總段，在劃分總段時需要兼顧單元艙室的布置情況。為實現整體艙室單元的總段安裝，需要加快船舶建造工作的進度，主要包括背景工程施工和內裝工程施工。

在進行整體艙室單元安裝前，必須完成背景工程施工，主要包括以下部分：

1）甲板調平。在總段完工后，對于平整度不達標的區域，進行甲板、外板的調平工作。

2）系統完整性報檢。在管子、電纜、風管等安裝完成后，進行區域系統完整性報檢，驗證推進路線和推進高度的正確性。

3）系統試驗。按設計預留位置完成管系、風管的密性試驗和清潔工作。

內裝工程施工的主要任務是完成整體艙室單元的安裝工作，在制定方案時需要考慮合龍縫的影響，為焊接工作留出足夠的焊接空間和檢查空間。根據實際空間情況，可先將合龍口位置處的整體艙室單元布置在臨時存放位置，待合龍后再移動至指定位置；或者將合龍口位置處的單元改為散裝房間，待合龍后再進行組裝。

在整體艙室單元安裝完成后，需要進行單元與背景工程的接口工作，以及單元管路和船舶管路的對接工作。在船舶合龍后，重點檢查整個系統的密性試驗和暢通試驗，以免出現跑氣、漏水、滴水等問題。

在單元吊裝完成后，需設置足夠的消防設施，并將水消防管路與施工區域的消防栓連接，保證立即能夠投入使用。安裝監控攝像頭和火災報警裝置。總段合龍時需要嚴格遵守動火審批流程，防火人員提前安排到位。

4 變形和精度控制

由于客滾船居住甲板的結構強度較弱，在吊裝過程中甲板的變形控制成為一個關鍵問題。根據整體艙室單元布置圖和艙室推進路線圖完成艙室劃線工作。單元位置不僅要滿足當前總段的要求，還要滿足總段合龍后的相關要求。為滿足上述要求，需要設置2 條基準線，分別為總段本身的合龍基準線和單元合龍基準線。通過經緯儀確定總段本身的合龍基準線，在充分考慮合龍誤差和建造誤差的基礎之上確定單元合龍基準線，并根據這2 條基準線完成各艙室精確位置的劃線工作。在總段單元精確定位前，需要對2 個總段進行預合龍，確認無誤后再進行精確定位。在完成劃線工作后，通過單元轉運平臺將整體艙室單元移動至最終位置并進行定位，進而完成總段起吊前的單元加固。

根據振動噪聲的計算要求，兩相鄰艙室單元間需要設置25～30 mm 的空氣隔聲間隙。為彌補2 個總段的建造誤差（5 mm）和焊接收縮量（3 mm），總段劃分線處2個房間的空氣隔聲間隙設置為45 mm。

提高總段的精度可有效降低船塢搭載階段的修整率。對各個分段的精度進行監測，尤其要注意焊接變形。上層建筑區域由薄板構成，焊腳通常為3.5～4.0 mm，需要控制焊接電流以防變形，每月需提交精度報告并制訂整改方案。

5 結論

本文提出一種整體艙室單元總段安裝的客滾船設計建造方法，并從設計、建造、變形與精度控制等3 方面對該方法的關鍵技術進行分析，可得到如下結論：

1）整體艙室單元總段安裝法使內裝工作在工序上大幅度前移，符合“空間分道，時間有序”的現代化造船理念。

2）整體艙室單元總段安裝法為客滾船的設計和建造帶來新的挑戰，需要采用新的關鍵技術，并盡量將設計和建造工作前移。

3）變形和精度控制是實現整體艙室單元總段安裝法的關鍵，要盡量加強總段精度的過程控制。