大型船舶可收放式減搖鰭模塊吊裝方案

吳磊 許勝宇

摘? ? 要：針對大型船舶的可收放式減搖鰭現場吊裝過程中存在的問題和困難，提出一套減搖鰭模塊最佳吊裝方案，圓滿地完成了減搖鰭模塊進艙安裝作業，為后續船舶的同類安裝提供參考。

關鍵詞：減搖鰭模塊；平移工裝；吊裝方案

中圖分類號：U667.9? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Installation Scheme of Retractable Fin Stabilizer Modules of Large Ship

WU Lei，? ?XU Shengyu

（ Hudong-Zhonghua Shipbuilding （ Group ） Co.， Ltd.， Shanghai 200129 ）

Abstract： Aiming at the problem and difficulties in the on-site hoisting process of retractable fin stabilizers for large ships， this article proposes a complete set of optimal hoisting scheme for fin stabilizer modules， overcomes the difficulties in the construction process， successfully completes the installation of fin stabilizer modules， and accumulates experience for the installation of subsequent ships.

Key words： retractable fin stabilizers; translation tooling; installation scheme

1? ? 前言

當前部分大型船舶在船中位置設置有可收放式減搖鰭，左右各1套，對稱布置，每套可收放式減搖鰭將執行機構、鰭葉、管路等制作成一個組合體，為了使組合體方便和船體結構連接，將減搖鰭鰭箱周圍部分船體結構外板及結構加強和減搖鰭組合體組裝成為一個小模塊。本文主要論述如何制定和實施將可收放式減搖鰭模塊吊裝進艙的方案，從而保證船舶的船塢建造周期。

2? ? ?吊裝方案

2.1? ?模塊簡介

可收放式減搖鰭將執行機構、鰭葉、管路等制作成一個組合體，為了使組合體方便和船體結構連接，減少安裝時焊接施工對減搖鰭本體的破壞，將減搖鰭鰭箱周圍部分船體結構外板及結構加強和減搖鰭組合體組裝成為一個小模塊，由設備廠家整體供貨。

減搖鰭模塊上所帶的船體結構外板及結構加強設計有安裝余量，安裝時與船體結構對接部分需先切割相應余量再進行模塊上結構與船體結構的焊接。減搖鰭模塊的整體重量最大可接近百噸，外形尺寸也與普通船體舷側分段接近，如圖1、圖2所示。

2.2? ?模塊吊裝

2.2.1 常規吊裝順序

減搖鰭模塊通常布置于船舶底部舷旁區域艙室，安裝面位于船體結構的內底板。常規的吊裝順序，是在該設備所在區域的下方分段船塢搭載結束后進行吊裝。按此吊裝順序會有以下問題：（1）對減搖鰭模塊的制作交付周期要求較高；（2）因相鄰分段未吊裝，減搖鰭模塊吊裝上船后并不能完全定位到位，即不能進行所帶結構的余量勘劃與切割；（3）會影響后續相鄰分段的吊裝定位，占用大量吊車使用時間，影響效率。

2.2.2 優化吊裝順序

鑒于以上問題，我們設計了新的吊裝方案（見圖3），其吊裝順序為：先吊裝減搖鰭模塊的相鄰分段，待該區域內的船體結構裝焊結束，再進行減搖鰭模塊的吊裝。該順序優勢是：（1）船廠可以降低對減搖鰭模塊的交付納期需求，設備廠家有更充足的周期保質保量完成模塊的生產；（2）對船廠船塢階段的生產影響大大減小，船廠可先行進行相鄰分段以及其他船體結構的吊裝，還可以同時進行減搖鰭模塊所在區域的管系、電纜等舾裝工作；（3）減搖鰭模塊吊裝，可一次性到位并進行裝焊工作。

因此，優化后的減搖鰭模塊吊裝順序可大大提高船廠船塢階段的生產效率，減少對船塢生產的影響，也讓設備廠家有充足的模塊制造周期，保證相關制造的精度和質量。

2.3? ?吊裝工藝

新的吊裝順序需要解決以下問題：（1）模塊通過吊車下放至安裝區域所在外板一側后，還需從舷側橫向移動至減搖鰭艙內；（2）因船體底部線型內收，船塢吊車無法直接將模塊吊入艙室；（3）模塊進入艙室后還需進行定位調整。

2.3.1 平移工裝

因船體底部線型內收，船塢吊車無法直接將模塊吊入艙室，因此模塊在通過吊車下放到達安裝高度后再進行橫向平移時，需坐落在一個與安裝面內底板高度齊平的工裝上進行平移，該工裝為一個鋼結構制作的鋼平臺，模塊在吊放至該平臺后再施以橫向牽引力進行橫向平移。該鋼平臺上表面高度與模塊安裝面所在的內底板齊平，通常該平面距離船塢底部的高度為3.5 m左右，船廠可根據現有工裝進行鋼平臺的制作，以降低工裝制作成本，如圖4所示。

因模塊重量過大，模塊底部鰭箱與鋼平臺直接接觸產生的摩擦力將使模塊完全無法平移，因此需在鰭箱底部設置帶有滾輪的平移小車，還需在鋼平臺和模塊所在內底板上設置軌道引導小車保持平移方向，每臺平移小車需2根軌道，如圖5所示。

2.3.2 吊點設計

模塊在通過吊車到達安裝高度后還需要有橫向的拉力來實現橫向平移，在設計時需考慮吊車下放過程和橫向平移過程的吊點，吊點可以使用設備廠家設計自帶的吊點，通常為對稱于模塊重心的4個吊點，并安裝相應規格的起重吊環。

橫向平移過程的吊點，起始于船體艙室內的強結構處，連接于模塊的底座即鰭箱強結構處，平移時模塊通過與平移小車接觸面點焊連接帶動小車在軌道上滑動。為了使模塊和平移小車在平移過程中更加順暢，減小平移小車與軌道表面的滾動摩擦力，可將牽引吊點設置在減搖鰭模塊所在艙室結構反頂的強結構處，如圖6、圖7所示。

2.3.3 工裝撤離

在通過平移工裝和吊點使得模塊進入艙室的安裝位置后，因模塊下方還墊有平移小車和軌道，因此在進艙完成過后需去除模塊與平移小車之間的點焊連接，將模塊本體再次抬高一定的高度，使得模塊與平移小車完全脫離，便于小車和軌道退出艙室。

要使模塊抬高，可選擇從模塊上方向下連接模塊本體的吊點將其吊高，或者在模塊底部使用合適的工具將其抬高。根據模塊進艙后的實際環境，模塊上方平臺甲板因吊裝會被臨時拆除，沒有連續的強結構安裝鏈式滑車（手拉葫蘆）連接模塊本體吊點，僅外板一側的兩個吊點可以使用船塢吊車連接，因此艙室一側的模塊本體可在模塊底座鰭箱上安裝2～3個的頂升基座，使用頂升油缸進行抬高；船中一側艙內使用2～3個頂升油缸頂升，另一側使用船塢吊車通過外板處的兩個吊點吊高，內外同步操作，將模塊抬高脫離平移小車；之后便可保持脫離狀態，將平移小車沿軌道移出到艙外，待小車退出后可拆除結構內底板上安裝的軌道。待船體內部的工裝全部撤離完成后，將模塊緩慢下放至內底板，進行最后的定位安裝，如圖8所示。

2.3.4 臨時工藝板

因減搖鰭模塊進艙使用了平移工裝，工裝的高度使模塊本身高度高于設計安裝位置，又因為進艙后還需抬升一定高度便于平移小車和軌道等工裝的撤離，使得模塊在安裝過程中有相當一段時間是高于設計安裝位置約500 mm。基于這一因素并考慮到減搖鰭模塊的機械組合體大小和帶有的部分船體結構外板，模塊的進艙過程中會存在以下問題：（1）機械組合體高度在平移過程中超出了模塊安裝位置上方的平臺甲板；（2）模塊帶有的外板上邊緣在高度上超出了其相鄰的結構外板。

為了解決上述兩個問題，我們在平臺甲板和模塊相鄰外板設置臨時工藝板：（1）將模塊安裝位置正上方的平臺甲板開設一處工藝板，保證機械組合體橫向平移過程中的路線空間；（2）在模塊帶有的外板上方，設計2塊外板散裝件，在模塊吊裝平移進艙過程中保持模塊上方的外板空間通暢，保證模塊外板的平移和抬高路線空間，如圖9所示。

2.4? ?精度控制

在減搖鰭模塊的吊裝定位安裝過程中，還需要考慮安裝精度問題，主要考慮兩方面的精度：（1）模塊整體定位精度；（2）模塊所帶外板與船體結構外板對接精度。

（1）模塊整體定位

主要考慮模塊本身安裝的三維空間定位尺寸以及模塊的水平度。因為減搖鰭模塊類似一個常規的船體舷側分段，我們借鑒船體結構的定位模式，在模塊制作階段設備廠家就在模塊上標記出了相應的定位標記：（1）肋骨檢驗線，用于模塊前后位置的定位；（2）水平線，用于模塊高低位置定位。在模塊吊裝前，需在船體結構上勘劃相對應的檢驗線等標記，待模塊進艙后，只需對齊模塊和船體結構的檢驗線標記即可。

（2）對于外板對接精度

主要考慮的是外板的對接焊縫間隙，解決該問題有兩種方案：一種是目前使用的對模塊所帶外板四周加放50 mm切割余量，待模塊定位測量后，確定其外板的切割余量，以保證所有的外板對接焊縫間隙符合設計、規范要求。同時，前文所說的外板散裝件也能提供一定的外板對接間隙調整范圍；另一種是在船體結構分段總組搭載施工中使用的模擬搭載工藝，該工藝是模塊安裝前通過使用全站儀測量記錄模塊中所帶的結構實際尺寸和模塊安裝區域船體結構的實際尺寸，將這些尺寸數據導入精度分析模擬搭載軟件進行軟件模擬，確定外板的切割余量。

3? ? 總結

本文減搖鰭模塊的吊裝方案經過前期長時間的策劃，并且通過實際的操作和嘗試，最終得出了一套完整的減搖鰭模塊最佳吊裝方案。

對于吊裝順序，本方案采取的先行吊裝相鄰分段再吊裝減搖鰭模塊具有十分明顯的效益，既能減少對船廠生產計劃的影響，也能降低設備模塊的交付納期需求，還能減少中間工序，減輕了對船廠內部的生產管理和計劃制定執行以及船廠外部的配套管理的壓力。

本吊裝方案設計的平移工裝，能夠大量利用船廠原有的工裝設備，減少了船廠額外的工裝采購制作成本。

對于質量和精度，本方案解決了設備納期需求，形成了相對寬松的設備制作周期，幫助設備廠家能夠保證設備的制造質量；本方案的工藝板設計及精度控制的兩種方法，都能保證減搖鰭模塊的安裝精度，同時還能提高施工效率。