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(duì)大型船舶的可收放式減搖鰭現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)艙安裝作業(yè)，為后續(xù)船舶的同類安裝提供參考。

關(guān)鍵詞：減搖鰭模塊；平移工裝；吊裝方案

中圖分類號(hào)：U667.9? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dāng)前部分大型船舶在船中位置設(shè)置有可收放式減搖鰭，左右各1套，對(duì)稱布置，每套可收放式減搖鰭將執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鰭葉、管路等制作成一個(gè)組合體，為了使組合體方便和船體結(jié)構(gòu)連接，將減搖鰭鰭箱周圍部分船體結(jié)構(gòu)外板及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和減搖鰭組合體組裝成為一個(gè)小模塊。本文主要論述如何制定和實(shí)施將可收放式減搖鰭模塊吊裝進(jìn)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(jiǎn)介

可收放式減搖鰭將執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鰭葉、管路等制作成一個(gè)組合體，為了使組合體方便和船體結(jié)構(gòu)連接，減少安裝時(shí)焊接施工對(duì)減搖鰭本體的破壞，將減搖鰭鰭箱周圍部分船體結(jié)構(gòu)外板及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和減搖鰭組合體組裝成為一個(gè)小模塊，由設(shè)備廠家整體供貨。

減搖鰭模塊上所帶的船體結(jié)構(gòu)外板及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)有安裝余量，安裝時(shí)與船體結(jié)構(gòu)對(duì)接部分需先切割相應(yīng)余量再進(jìn)行模塊上結(jié)構(gòu)與船體結(jié)構(gòu)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(cè)分段接近，如圖1、圖2所示。

2.2? ?模塊吊裝

2.2.1 常規(guī)吊裝順序

減搖鰭模塊通常布置于船舶底部舷旁區(qū)域艙室，安裝面位于船體結(jié)構(gòu)的內(nèi)底板。常規(guī)的吊裝順序，是在該設(shè)備所在區(qū)域的下方分段船塢搭載結(jié)束后進(jìn)行吊裝。按此吊裝順序會(huì)有以下問題：（1）對(duì)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(jìn)行所帶結(jié)構(gòu)的余量勘劃與切割；（3）會(huì)影響后續(xù)相鄰分段的吊裝定位，占用大量吊車使用時(shí)間，影響效率。

2.2.2 優(yōu)化吊裝順序

鑒于以上問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了新的吊裝方案（見圖3），其吊裝順序?yàn)椋合鹊跹b減搖鰭模塊的相鄰分段，待該區(qū)域內(nèi)的船體結(jié)構(gòu)裝焊結(jié)束，再進(jìn)行減搖鰭模塊的吊裝。該順序優(yōu)勢(shì)是：（1）船廠可以降低對(duì)減搖鰭模塊的交付納期需求，設(shè)備廠家有更充足的周期保質(zhì)保量完成模塊的生產(chǎn)；（2）對(duì)船廠船塢階段的生產(chǎn)影響大大減小，船廠可先行進(jìn)行相鄰分段以及其他船體結(jié)構(gòu)的吊裝，還可以同時(shí)進(jìn)行減搖鰭模塊所在區(qū)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(jìn)行裝焊工作。

因此，優(yōu)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(chǎn)效率，減少對(duì)船塢生產(chǎn)的影響，也讓設(shè)備廠家有充足的模塊制造周期，保證相關(guān)制造的精度和質(zhì)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(qū)域所在外板一側(cè)后，還需從舷側(cè)橫向移動(dòng)至減搖鰭艙內(nèi)；（2）因船體底部線型內(nèi)收，船塢吊車無(wú)法直接將模塊吊入艙室；（3）模塊進(jìn)入艙室后還需進(jìn)行定位調(diào)整。

2.3.1 平移工裝

因船體底部線型內(nèi)收，船塢吊車無(wú)法直接將模塊吊入艙室，因此模塊在通過吊車下放到達(dá)安裝高度后再進(jìn)行橫向平移時(shí)，需坐落在一個(gè)與安裝面內(nèi)底板高度齊平的工裝上進(jìn)行平移，該工裝為一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)制作的鋼平臺(tái)，模塊在吊放至該平臺(tái)后再施以橫向牽引力進(jìn)行橫向平移。該鋼平臺(tái)上表面高度與模塊安裝面所在的內(nèi)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(jù)現(xiàn)有工裝進(jìn)行鋼平臺(tái)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(tái)直接接觸產(chǎn)生的摩擦力將使模塊完全無(wú)法平移，因此需在鰭箱底部設(shè)置帶有滾輪的平移小車，還需在鋼平臺(tái)和模塊所在內(nèi)底板上設(shè)置軌道引導(dǎo)小車保持平移方向，每臺(tái)平移小車需2根軌道，如圖5所示。

2.3.2 吊點(diǎn)設(shè)計(jì)

模塊在通過吊車到達(dá)安裝高度后還需要有橫向的拉力來實(shí)現(xiàn)橫向平移，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮吊車下放過程和橫向平移過程的吊點(diǎn)，吊點(diǎn)可以使用設(shè)備廠家設(shè)計(jì)自帶的吊點(diǎn)，通常為對(duì)稱于模塊重心的4個(gè)吊點(diǎn)，并安裝相應(yīng)規(guī)格的起重吊環(huán)。

橫向平移過程的吊點(diǎn)，起始于船體艙室內(nèi)的強(qiáng)結(jié)構(gòu)處，連接于模塊的底座即鰭箱強(qiáng)結(jié)構(gòu)處，平移時(shí)模塊通過與平移小車接觸面點(diǎn)焊連接帶動(dòng)小車在軌道上滑動(dòng)。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(dòng)摩擦力，可將牽引吊點(diǎn)設(shè)置在減搖鰭模塊所在艙室結(jié)構(gòu)反頂?shù)膹?qiáng)結(jié)構(gòu)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(diǎn)使得模塊進(jìn)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(jìn)艙完成過后需去除模塊與平移小車之間的點(diǎn)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(diǎn)將其吊高，或者在模塊底部使用合適的工具將其抬高。根據(jù)模塊進(jìn)艙后的實(shí)際環(huán)境，模塊上方平臺(tái)甲板因吊裝會(huì)被臨時(shí)拆除，沒有連續(xù)的強(qiáng)結(jié)構(gòu)安裝鏈?zhǔn)交嚕ㄊ掷J）連接模塊本體吊點(diǎn)，僅外板一側(cè)的兩個(gè)吊點(diǎn)可以使用船塢吊車連接，因此艙室一側(cè)的模塊本體可在模塊底座鰭箱上安裝2～3個(gè)的頂升基座，使用頂升油缸進(jìn)行抬高；船中一側(cè)艙內(nèi)使用2～3個(gè)頂升油缸頂升，另一側(cè)使用船塢吊車通過外板處的兩個(gè)吊點(diǎn)吊高，內(nèi)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(tài)，將平移小車沿軌道移出到艙外，待小車退出后可拆除結(jié)構(gòu)內(nèi)底板上安裝的軌道。待船體內(nèi)部的工裝全部撤離完成后，將模塊緩慢下放至內(nèi)底板，進(jìn)行最后的定位安裝，如圖8所示。

2.3.4 臨時(shí)工藝板

因減搖鰭模塊進(jìn)艙使用了平移工裝，工裝的高度使模塊本身高度高于設(shè)計(jì)安裝位置，又因?yàn)檫M(jìn)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(dāng)一段時(shí)間是高于設(shè)計(jì)安裝位置約500 mm。基于這一因素并考慮到減搖鰭模塊的機(jī)械組合體大小和帶有的部分船體結(jié)構(gòu)外板，模塊的進(jìn)艙過程中會(huì)存在以下問題：（1）機(jī)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(tái)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(jié)構(gòu)外板。

為了解決上述兩個(gè)問題，我們?cè)谄脚_(tái)甲板和模塊相鄰?fù)獍逶O(shè)置臨時(shí)工藝板：（1）將模塊安裝位置正上方的平臺(tái)甲板開設(shè)一處工藝板，保證機(jī)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(shè)計(jì)2塊外板散裝件，在模塊吊裝平移進(jìn)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(jié)構(gòu)外板對(duì)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?yàn)闇p搖鰭模塊類似一個(gè)常規(guī)的船體舷側(cè)分段，我們借鑒船體結(jié)構(gòu)的定位模式，在模塊制作階段設(shè)備廠家就在模塊上標(biāo)記出了相應(yīng)的定位標(biāo)記：（1）肋骨檢驗(yàn)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(jié)構(gòu)上勘劃相對(duì)應(yīng)的檢驗(yàn)線等標(biāo)記，待模塊進(jìn)艙后，只需對(duì)齊模塊和船體結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)線標(biāo)記即可。

（2）對(duì)于外板對(duì)接精度

主要考慮的是外板的對(duì)接焊縫間隙，解決該問題有兩種方案：一種是目前使用的對(duì)模塊所帶外板四周加放50 mm切割余量，待模塊定位測(cè)量后，確定其外板的切割余量，以保證所有的外板對(duì)接焊縫間隙符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。同時(shí)，前文所說的外板散裝件也能提供一定的外板對(duì)接間隙調(diào)整范圍；另一種是在船體結(jié)構(gòu)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(cè)量記錄模塊中所帶的結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸和模塊安裝區(qū)域船體結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸，將這些尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)入精度分析模擬搭載軟件進(jìn)行軟件模擬，確定外板的切割余量。

3? ? 總結(jié)

本文減搖鰭模塊的吊裝方案經(jīng)過前期長(zhǎng)時(shí)間的策劃，并且通過實(shí)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(duì)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(duì)船廠生產(chǎn)計(jì)劃的影響，也能降低設(shè)備模塊的交付納期需求，還能減少中間工序，減輕了對(duì)船廠內(nèi)部的生產(chǎn)管理和計(jì)劃制定執(zhí)行以及船廠外部的配套管理的壓力。

本吊裝方案設(shè)計(jì)的平移工裝，能夠大量利用船廠原有的工裝設(shè)備，減少了船廠額外的工裝采購(gòu)制作成本。

對(duì)于質(zhì)量和精度，本方案解決了設(shè)備納期需求，形成了相對(duì)寬松的設(shè)備制作周期，幫助設(shè)備廠家能夠保證設(shè)備的制造質(zhì)量；本方案的工藝板設(shè)計(jì)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(shí)還能提高施工效率。