内河船舶采用大件建造工艺可行性分析

    李海森 李建华 梁丰

    摘 要：根据内河货船船型特点，结合民营船舶工业企业的实际情况，通过科学分析和不断试验、试用的基础上，形成《内河船舶大段建造工艺》，以替代其他船台建造方法建造内河船舶。

    关键词：内河船舶；大件建造；工艺分析

    船舶建造，是按照设计任务书，船舶设计图纸和件的要求，在造船厂进行建造的过程。首先是建造船体，分放样，下料，加工，部件装配，分段或总段装配，船台总装与焊接等。

    1 现有船台装配方式

    船台装配，又称大合拢。就是把制作好的零、部件，分段或总段在船台上最终安装焊接成艘船体的工艺过程。现有船台总装的方法有：整体建造法、分段建造法和总段建造法等。

    （一） 整体建造法

    整体建造（又称散装建造法），是将制作好的零部件直接运送到船台上进行装配，焊接成整艘船体的方法。它存在占用船台周期长，劳动条件差，生产成本高等缺点。目前，只有起重能力低的船厂仍然采用整体建造方式造船。

    （二） 分段建造法

    分段建造法是把事先在车间或加工平台上，将零部件焊接成各种分段，并将分段吊运到船台上装配，焊接成整船船体的方法。分段建造方式扩大了施工面积，变大部分高空作业为平面作业，装焊工作可在俯焊位置上进行，扩大了自动焊、半自动焊的应用；可为组织专业化及流水线生产提供了条件；可在车间或加工平台上制作分段，改善了劳动条件；缩短了船台周期。

    （三） 总段建造法

    总段是指对主船体向船长方向进行横向划分所形成的各环形总段。一般总段由底部、舷侧、甲板和舱壁分段组成。总段划分的大小主要取决于船厂的起重运输能力。

    总段建造法，是将预先装焊好的各总段组装焊成完整船体的船台装配焊接方法。为保证主机、轴系等安装工作能提前进行，通常以船舯或舯后的总段作为定位基准总段首先上船台，然后向首、尾两方向依次安装其余总段。该方法的优点是大部分的装焊工作能在车间或工作平台制造成总段，舾装工作，机电设备安装以及密性试验等大部分作业也在此阶段完成，因而充分扩大了舾装工作面，有利于开展平行作业和缩短船舶建造周期。

    2 内河船舶特点

    （一）船首形状

    船舶前端或接近前端的部分称为船首。船首的形状很多，有直立首，前倾首，飞剪型首，球鼻首，纵流型首，破冰型首等。船首形状与船舶航行性能及外形美观、建造工艺等有关。广西群升船舶设计公司设计的内河货船船首，被船员戏称为"蝴蝶头"、"西瓜皮"船首，可认定为改良型直立首。首部横剖面呈"U"字型，首部设计水线以下部分与设计水线接近垂直，底部用小圆弧与底线相连；设计水线以上用曲线前飘。改良型直立首的特点是扩大了水线以下型容积，并易于过渡到与平行舯体连接。

    （二）平行舯体

    平行舯体是指设计水线下各横剖面面积和形状均相同部分的船体段，它使船舶排水量集中于平衡舯体部分，并构成矩形舱位，可简化施工工艺，节约造价，增大舱容及便于货物装卸。其主要参数为平行舯体长度占船长的百分数（e/L，其中e为平行舯体长度，L为船长），现有内河货船的e/L约为）》0.7～0.8。平行舯体较长，可防止载荷集中而产生的应力集中现象的发生。

    （三）方形系数Cb大

    方形系数是指与基平面相平行的任一水线面（常指设计水线面）以下，船的型排水体积（V）与对应的船长L，船宽B和平均吃水线d的乘积所表示的长方体体积之比。常以Cb表示，即Cb=v/LBd。方形系数Cb表征船体水线以下部分的丰满程度。低速船、载重大的船，Cb较大，内河货船的Cb《0.85一0.90.完全是从综合经济效益考虑。

    （四）船宽相对较宽

    如交通运输公布的西江干流过闸船型标准中，1500吨级集装箱船船舶主尺度为：总长48.0～50.0米，船宽15.8米。

    3 船厂的实际情况

    由于资金因素，大众船厂与多数民营船舶工业企业一样，没有高架吊车或大型龙门吊。

    4 《内河船舶大件建造工艺》简介

    内河船舶大件建造工艺，是按照科学的态度，安全的原则和实事求是的精神，逐步试用、分析、总结而提出来，并在使用过程中获得良好的效果。

    大件建造工艺的科学性反映在充分地分析了目前国内外船台总装通常使用的分段建造法和总段建造的基础上而试制、试用而总结出来的，并充分注意到结构的连续性，载荷的有效传递性和防止船舯0.42范围内结构的应力集中情况的发生，也不影响结构节点的完好施工工艺；它的安全性反映在利用吊车吊运安装作业中，吊车操纵者的视线良好，无视觉的盲区与死角；实事求是的精神是指只能使用在内河船舶建造的船台总装方面，且船厂没有高架吊车或大型龙门吊的前提条件下。

    大件建造工艺，系将主船体占船长方向划分为三段，即船首段、船中的平行舯体段和船尾段。船首段、船尾段较小，各称为一大件。平行舯体段较大，划分为五大件（即前舱壁、后舱壁、左舷侧、右舷侧和船底部）共七大件。因内河货船均为双壳结构型，呈立体型大件，吊装时无需作临时性加强或临时加强范围有限，船底部大件为双层底结构，可在船台位置建造，也可在平台上装焊而吊运到船台上，视其船底大件的重量、船台、平台的周转而定；前、后舱壁大件的吊运前必须做好临时加强措施，保证吊装安全与不发生吊运、吊装时造成的结构变形。

    船首、船尾大件可采用正装法或倒装法建造，视其线型而选定。一般来说，船首大件宜采用正装法建造，船尾大件宜采用倒装法装焊。各大件的装焊均可采用：（1）用零、部件直接装焊成大件。其制造过程与分段装焊相同，铺板一一焊接板缝一一划纵构件、横构件安装线一一装焊纵、横构件一一焊接内部构件与板之间的角焊缝一一大件或分段翻身一一清根（扣槽）及封底焊一一矫正一一划大件或分段轮廓线和定位线一一检验（结构性验收）等；（2）先由零、部件装焊成分段，后由若干个不同分段组装配、焊接成大件。

    5 大件建造工艺的优势与不足

    （一）具有与分段装配的一切优点：各大件平行作业，扩大了施工作业面；装配焊接工作可在俯焊位置进行，扩大自动焊、半自动焊的应用；可在平台上或车间内作业，改善了劳动条件。

    （二）与分段船台建造法相比，缩短了船台周期；减少了高空作业范围，改善劳动条件。

    （三）大件建造工艺具有与总段建造法的一些优点：大部分的装焊工作能在车间或平台上完成，有利于开展平行作业和缩短船台周期。

    优于总段建造法的是：船体大合拢的环形焊缝少，只有首、尾部大件与平行舯体的五大件组成的中总段合拢之处有两道环形焊缝，且其两道环形焊缝远离船舯0.4L范围，并可采用以往木质船舶建造工艺中的避距方法（避距系指纵向板材接缝避开在同一横截面上）的以保证纵向强度，予以克服，即在大件上采用板材避距方式，将环形焊缝改变为非环形焊缝，其焊接工艺可用酸性焊条和交流电焊机完成。

    （四）大件建造工艺的不足点：仅适用于平行舯较长的内河船舶；不具备总段建造法的舾装、主机、轴系等设备在船台建造过程中进行预安装施工工作。

    6 大件建造改进工艺

    直接在船台上建造船底大件，但不装焊内底板→吊装后舱壁→吊装左、右舷侧大件，并在主甲板位置处加焊两道横向临时加强梁，用以固定措施→焊接双层底内部结构与船底板之间的角焊缝→吊装内底板，并进行内底板焊缝接。

    改进工艺是因双层底的高度有限，后装内底板的目的是改善双层底内构件施焊的劳动条件。从而加快施工过程，减少了施工人员，一般6～7人便可以完成大件建造船台装配，焊接施工作业过程。

    7 结语

    《内河船舶大件建造工艺》是我厂技术创新的结晶，技术查询为国内首创，可能存在不少不足之处，望广大同行专家学者提出宝贵指导建议，供我们不断完善、改进和提高该工艺水平。

    参考文献：

    [1]王洪光.实用焊接工艺手册[M]. 化学工业出版社.

    [2]盛振邦，刘应中.船舶原理[M].上海交通出版社.

    [3]中国船级社 钢质内河船舶建造规范[M].人民交通出版社.

    [4]刘雪梅.船体装配工艺学[M].哈尔滨工程大学出版社.