船體建造中的分段變形及處理措施分析

許大鵬 薛文平 楊洪鵬??

摘要：文章中深入探究船體建造過程中分段變形處理的措施，與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，積極采用具有針對(duì)性的變形預(yù)防手段與分段放置反變形的措施，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：船體建造；分段變形；處理措施；分析

一、船體建造中常見的分段變形

對(duì)船體建造效益產(chǎn)生影響的因素主要有外力作用與分段放置的方式。受外力作用的影響，船體異常變形的幾率明顯提高，甚至還會(huì)轉(zhuǎn)變船體的結(jié)構(gòu)。在不同的分段放置狀態(tài)，還會(huì)受自身重力的影響引發(fā)變形。而分段變形對(duì)于船體建造的質(zhì)量影響程度較大，直接制約了船體分段精度的提高[1]。

第一，單底分段變形。在外力作用與材料因素影響之下，船體分段很容易有縱橫向的收縮情況，致使分段結(jié)構(gòu)有所變化并出現(xiàn)變形。在發(fā)生這種分段變形以后，船體分段的長(zhǎng)度與寬度隨之縮小，且在分段的邊緣位置存在細(xì)微波浪，而在底部則存在中錘的情況。而引發(fā)單底分段變形的最主要原因就是構(gòu)件的焊接與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

第二，雙層底分段變形。在放置船體分段的過程中，因放置的位置與方式存在差異，所以自重作用效果存在差異，而分段變形也有所不同，一般情況下有倒裝形式與正裝形式兩種。前者分段長(zhǎng)度與寬度有所減少，而且分段邊緣的位置存在細(xì)微的波浪，同時(shí)底部會(huì)向上拱起。而在船體建造中，如果內(nèi)底材料結(jié)構(gòu)引發(fā)的縱橫收縮亦或是翻身焊接等情況，會(huì)引發(fā)倒裝雙層底分段變形，最終使得結(jié)構(gòu)明顯改變。而后者和前者的形式大致相同，然而底部則是中錘，和前者中拱存在一定的區(qū)別。其中，船體板縫與結(jié)構(gòu)焊腳縫以及焊接不對(duì)稱等因素都會(huì)因其正裝雙層底分段變形的問題，最終使得結(jié)構(gòu)有所變化[2]。

第三，橫向收縮變形。因其這種變形的主要原因就是縱橫向的焊接與結(jié)構(gòu)角的焊接。其中，橫向收縮變形的長(zhǎng)度以及寬度會(huì)有不斷縮小，且在邊緣位置出現(xiàn)波浪，表面的拱起情況較為明顯，同時(shí)甲板梁拱隨之下降。

二、船體建造分段變形處理措施研究

（一）船體建造分段變形預(yù)防措施

通常情況下，處理分段變形的時(shí)候，需要充分考慮分段變形的基本特征，并深入分析分段的工藝與方法，根據(jù)引發(fā)結(jié)構(gòu)變形的因素才具有針對(duì)性的反變形控制措施，進(jìn)一步增強(qiáng)分段的精準(zhǔn)度。在此過程中，可以選擇使用加強(qiáng)、支撐以及保距橫擔(dān)等多樣化的方式，針對(duì)船體分段施加外力亦或是在分段胎架中增加反變形量，確保增強(qiáng)變形預(yù)防的實(shí)際效果。其中，處理單殼分段的過程中，應(yīng)借助擱凳位置的增加有效地調(diào)節(jié)，盡可能減少擱墩作用力的累積，確保作用效果的均衡性。而對(duì)于橫向結(jié)構(gòu)分段而言，在處理外板的時(shí)候，應(yīng)盡可能選擇結(jié)構(gòu)縱向加排技術(shù)，針對(duì)縱向結(jié)構(gòu)采取加強(qiáng)處理的方式，以達(dá)到變形效果合理控制的目標(biāo)。

處理常規(guī)結(jié)構(gòu)的時(shí)過程中，可以借助臨時(shí)支撐的方式對(duì)變形問題予以控制。借助臨時(shí)支撐，可以與分段焊接的需求相適應(yīng)，而且分段裝配的過程中，使得操作更加簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)的可靠性也明顯強(qiáng)化[3]。作為裝配工作人員，需要始終遵循裝配的需求對(duì)臨時(shí)支撐進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)：

第一，肋骨框架。一般來講，裝配加強(qiáng)的對(duì)象是船體部件，能夠使其結(jié)構(gòu)性能不斷強(qiáng)化，更好地控制變形的情況。而在實(shí)際裝配的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)肋骨框架結(jié)構(gòu)與吊裝施工狀況，對(duì)角鋼的位置進(jìn)行確定，盡可能減少施工中肋骨框架焊接變形亦或是吊運(yùn)擱置變形情況的發(fā)生幾率。

第二，組合T型材。針對(duì)組合T型臺(tái)結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐，需要借助最佳的支撐材料，同時(shí)有效控制其間距，盡量處于500800毫米范圍之內(nèi)。而在焊接材料的整個(gè)過程中，也需要按照具體要求進(jìn)行，確保結(jié)構(gòu)角度和設(shè)計(jì)的要求保持一致。

第三，舷側(cè)分段。在舷側(cè)分段裝配加強(qiáng)方面，應(yīng)對(duì)加強(qiáng)槽鋼進(jìn)行合理地設(shè)置，實(shí)現(xiàn)舷側(cè)分段結(jié)構(gòu)質(zhì)量的提高，盡可能規(guī)避吊運(yùn)所引發(fā)的分段變形情況發(fā)生。而在設(shè)置槽鋼的時(shí)候，需要有效分析分段的橫向與縱向構(gòu)建，并綜合考慮其結(jié)構(gòu)狀況完成槽鋼添加的任務(wù)。

第四，上層建筑。上層建筑的反變形控制需要科學(xué)合理地選擇使用分段加強(qiáng)鋼槽規(guī)格，并保證位置選擇的有效性。與此同時(shí)，槽鋼應(yīng)當(dāng)與焊接、支撐以及吊運(yùn)需求相吻合，以免在外力因素的影響之下產(chǎn)生大幅度的變形問題。

（二）反變形處理的常見措施

在處理分段放置反變形處理的過程中，應(yīng)根據(jù)分段放置的具體情況展開計(jì)算，在考慮放置方式區(qū)別的情況下，合理地構(gòu)建相對(duì)應(yīng)的計(jì)算體系，以保證變形計(jì)算科學(xué)性與合理性得以提升，實(shí)現(xiàn)處理質(zhì)量的有效強(qiáng)化[4]。

首先，在計(jì)算雙底層分段的過程中，針對(duì)橫向形變需選擇相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式來估算。以下圖為例，在b大于7500毫米且h大于9500毫米的情況下，變形的程度則可以通過y=（2[]1000～3[]1000）以及x=（2[]1000～3[]1000）h公式展開計(jì)算。在公式當(dāng)中，b所代表的是底半寬，而h則是高度，x代表了放樣尺度，y則是反變形數(shù)值。如果b與h數(shù)值都超出以上規(guī)定范圍，最終所選擇的數(shù)值應(yīng)該是計(jì)算值的0.8倍。

正裝法與倒裝法圖

其次，計(jì)算甲板分段的時(shí)候，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赜?jì)算出甲板梁拱，并根據(jù)梁板的反向計(jì)算公式展開有效地處理措施。如果寬度小于10米，則無需進(jìn)行計(jì)算，也可以省略反變形處理措施[5]。而在寬度處于1016米范圍內(nèi)，即可通過公式a=2/1000×分段寬度進(jìn)行計(jì)算。如果寬度超過16米的情況下，需借助公式a=1.5/1000×分段寬度來計(jì)算。在實(shí)際處理的過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮分段的長(zhǎng)度與控制長(zhǎng)度，寬度的方向來構(gòu)建有效的控制結(jié)構(gòu)，確保甲板梁拱的反變形得到全面控制。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在國(guó)內(nèi)船舶發(fā)展的過程中，船體建造分段形變的合理控制，實(shí)際的效果與船舶建造的質(zhì)量存在緊密的聯(lián)系。在對(duì)船體分段形變進(jìn)行控制的過程中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮分段的實(shí)際情況，科學(xué)合理地采取控制方式，確保加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，從根本上實(shí)現(xiàn)分段反變形處理效果的提升，全面完善船體的建造體系。

參考文獻(xiàn)：

[1]林昱.船體建造中的分段變形及處理措施研討[J].福建農(nóng)機(jī)，2014（4）：3638.

[2]袁剛，向祖權(quán).日照溫度對(duì)船體分段變形的影響研究[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2016，49（1）：6568.

[3]黃孟.船體建造中焊接收縮計(jì)算研究[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2014，14（9）：2526，54.

[4]郭會(huì)平.船體曲面分段建造過程中的精度控制研究[D].江蘇科技大學(xué)，2013.

[5]陳昌駿.船體分段裝配焊接工藝流程以及變形的預(yù)防與矯正[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2013，13（1）：122123.