散貨船艙口蓋制造精度控制設(shè)計研究

祁鵬

【摘? 要】船艙蓋是散貨船類型船舶的關(guān)鍵要素之一，屬于垂向裝卸用的通道設(shè)備，船艙蓋的適用性和功能性是船舶質(zhì)量評價的指標(biāo)之一。優(yōu)化船艙蓋性能設(shè)計是保證貨物不受風(fēng)浪侵襲的重要舉措。論文以51000DWT散貨船舶為例，提出優(yōu)化船艙蓋精度控制設(shè)計的具體方案。對比結(jié)果表明：優(yōu)化后的船艙蓋不僅能夠節(jié)約30%的生產(chǎn)成本，而且還提高了船艙蓋的強度，達(dá)到了設(shè)計要求。

【Abstract】The cabin cover is one of the key elements of bulk carrier type ships， which belongs to the channel equipment for vertical loading and unloading. The applicability and functionality of the cabin cover is one of the indexes of ship quality evaluation. Optimizing the performance design of the cabin cover is an important measure to ensure that the cargo is not attacked by wind and waves. Taking 51000DWT bulk cargo ship as an example， this paper puts forward a concrete scheme to optimize the precision control design of the cabin cover. The comparison results show that the optimized cabin cover can not only save 30% of the production cost， but also improve the strength of the cabin cover and meet the design requirements.

【關(guān)鍵詞】散貨;船艙蓋;制造工藝;優(yōu)化

【Keywords】bulk cargo; cabin cover; manufacturing process; optimization

【中圖分類號】U671.91? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）02-0190-02

1 引言

船艙蓋是散貨船舶重要的組成設(shè)備之一，其不僅肩負(fù)著密封倉口，保證貨物不受風(fēng)浪侵蝕的任務(wù)，而且還影響船舶貨物的裝卸效益。因此，保證船艙蓋的適用性與功能性最優(yōu)化是當(dāng)前船舶運輸企業(yè)所面臨的主要問題。對于散貨船舶艙口設(shè)備而言，最重要的就是在提高強度的基礎(chǔ)上減輕其結(jié)構(gòu)重量，降低耗材的使用量，降低船舶運營成本支出，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 51000DWT船舶艙口蓋精度控制的難點

艙蓋蓋口主要是由梁和板組成，在設(shè)計艙口蓋時需要在滿足船級社相關(guān)要求規(guī)范的前提下，要考慮船型、載貨品種、船體變形數(shù)據(jù)等參數(shù)，以此設(shè)計出重量輕、強度高以及安全方便的艙口蓋系統(tǒng)。51000DWT船舶共有5個艙口，屬于開口長度很大的艙。艙蓋選擇采用折疊式艙口蓋，通過液壓油缸來實現(xiàn)的。艙口蓋屬于封閉式箱體結(jié)構(gòu)，每個艙口蓋由4塊蓋板組成，每塊蓋板尺寸為長4～5m、寬26.5m、高0.95m。艙口蓋的頂板和地板厚度為7～16mm，鉸鏈結(jié)構(gòu)30～100mm，焊接工作量大，易收縮及變形。

由于船艙蓋的主要作用就是防治貨物受潮或者被風(fēng)浪侵蝕，因此，保證船艙蓋的密封性處于最優(yōu)狀態(tài)是船艙蓋生產(chǎn)企業(yè)所必須要關(guān)注的問題。通過對51000DWT船艙的反復(fù)論證，要保證船艙口的密封性需要將船艙口蓋壓膠槽的平面度做成弧形，具體外觀尺寸為船艙蓋收尾下凹0～10mm，兩側(cè)結(jié)構(gòu)單個內(nèi)凹0～4mm，中間橫向拱0～12mm。按照設(shè)計尺寸要求，經(jīng)過嚴(yán)格的論證計算，在具體的生產(chǎn)中需要通過加放變形進(jìn)行控制，而反變形加放量是本次加工設(shè)計的關(guān)鍵點與難點。

3 散貨船艙口蓋精度控制方案設(shè)計

影響船艙口蓋精度的環(huán)節(jié)主要是集中在建造階段，因此需要從船口蓋收縮量、反變形加放、進(jìn)行余量優(yōu)化等舉措入手。

3.1 優(yōu)化控制船口蓋收縮量

船口蓋是分階段建造的，其主要分為小合攏、中合攏以及大合攏階段，因此，在該階段主要是由于焊接及火調(diào)導(dǎo)致的收縮。所以經(jīng)過計算，具體的優(yōu)化方案為：①在小合攏階段主要是通過對焊接量的控制優(yōu)化設(shè)計。通過計算可以采取每檔增加4mm的焊接收縮量的方式抵消焊接收縮問題，同時在縱向T梁每檔加放5mm的收縮量。②在中合攏階段主要是進(jìn)行頂板拼版、劃線、結(jié)構(gòu)安裝，所以收縮量的加放主要是在拼板后劃線時進(jìn)行，具體加放就是在頂板橫向結(jié)構(gòu)每檔加放2mm，縱向結(jié)構(gòu)每檔加放0.5mm，如圖1所示。另外需要在安裝端鉸鏈時多加放3mm。

3.2 加放反變形

為了避免出現(xiàn)過多的火調(diào)作業(yè)，需要在建造過程中加放反變形。由于每個艙口由4個蓋板組成，這樣每個蓋板的變形就會存在差異，因此，為了保證設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性，需要對每個蓋板各階段水平進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析。通過對數(shù)據(jù)分析，確定艙蓋反變形加放值（見表1）。

3.3 無余量建造

根據(jù)調(diào)查，在艙口蓋的構(gòu)造過程中會涉及大量的切割工作，切割量比較大，一旦切割質(zhì)量不合格就會影響艙口蓋的生產(chǎn)進(jìn)度，而且還會增加成本。因此，在具體的操作中需要引入負(fù)補償值及余量優(yōu)化，例如，通過對船艙口的現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成其修割質(zhì)量的主要原因就是板件數(shù)控下料存在偏差，這樣只能對板件加設(shè)負(fù)補償量的方式進(jìn)行精度控制。以艙口蓋內(nèi)部縱向T梁為例，余量加放如圖2所示，下料時T梁兩端少下料3mm，T梁內(nèi)部每檔加放0.5mm。

另外，在具體的船艙蓋制造中還需要控制焊接技術(shù)，實踐證明，做好焊接與油漆作業(yè)是提高船艙蓋質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，在具體的施工中，一方面焊接人員需要做好船艙蓋的焊機作業(yè)。具體就是焊接人員在焊接時要采取平位的方式進(jìn)行焊接，這樣可以避免出現(xiàn)焊接漏點。同時在焊接的過程中要嚴(yán)格按照焊接參數(shù)進(jìn)行，需要特別注意的就是要做好二次電回弧的處理，避免該位置出現(xiàn)開裂。另一方面要做好油漆作業(yè)。在完成焊接之后，工作人員要對焊接部門進(jìn)行油漆保護(hù)作業(yè)，在油漆噴繪時需要做好除銹工作，嚴(yán)格按照油漆的使用流程進(jìn)行操作。在整個過程中需要作業(yè)人員提高質(zhì)量安全意識，做好細(xì)化處理。

4 成效對比

經(jīng)過上述舉措的改進(jìn)后，將改進(jìn)后的船艙口蓋與未經(jīng)過改造前的進(jìn)行對比計算后，取得以下成效：

①船艙蓋的尺寸精度控制達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求。

船艙口蓋的尺寸精度越高，對保障貨物安全性就強。通過運用全站儀對船艙蓋進(jìn)行測量與DACS軟件分析后，船艙口蓋的尺寸偏差控制在5mm以內(nèi)，按照設(shè)計規(guī)范要求，其完全符合設(shè)計要求，有效地保證了船艙口的密封性。

②有效地降低了船艙蓋的生產(chǎn)成本，降低了原材料的損耗。

未改進(jìn)前需要切割大量的鋼板等原材料，而經(jīng)過改良后，由于是余量優(yōu)化后，船艙蓋的切割量大幅下降，尤其是縱向T梁底板部位不再需要修割，相比其他類型的船只，其切割量降低了將近54.1%。而經(jīng)過二次優(yōu)化后船艙蓋的切割長度僅為320m，這樣不僅有效地降低了原材料的損耗問題，節(jié)省了大量的費用，而且還節(jié)省了人工勞動量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。

③火調(diào)量減少。

通過采取加放反變形后，火調(diào)量大幅減少，例如，通過與未改進(jìn)前的火調(diào)量相比減少了53.74%。最重要的是通過改進(jìn)后，船艙蓋的強度得到顯著的提升，能夠更加適應(yīng)外界環(huán)境的沖擊負(fù)荷，根據(jù)計算改進(jìn)后的船艙蓋應(yīng)力值提高了13MPa。

總之，保證船艙蓋精度是提高船艙蓋生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，由于船艙蓋生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)系諸多環(huán)節(jié)，所以在具體的生產(chǎn)中需要我們及時總結(jié)經(jīng)驗，運用科學(xué)的方法不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，以此提升船艙蓋生產(chǎn)質(zhì)量，提高企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展水平。

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