新型集装箱船货舱内底锥安装方法应用研究

刘保华, 姜旭枫

(上海江南长兴重工有限责任公司， 上海 201913)

新型集装箱船货舱内底锥安装方法应用研究

刘保华, 姜旭枫

(上海江南长兴重工有限责任公司， 上海 201913)

主要阐述了新型集装箱船货舱内底锥安装方法，并与传统工艺进行了比较，同时还介绍了新型集装箱船货舱内底锥安装方法在集装箱船建造过程中的应用情况，从而为集装箱船关键建造工艺优化开拓了创新的视野。

集装箱船 底锥 工艺变革 效率提升

1 前言

随着全球经济合作的不断深入，全球各大造船企业间的竞争日渐激烈。中国目前已然成为世界第一造船大国，但实际上中国造船业与世界先进国家造船技术层面尚有较大差距。技术水平提升及生产效率提高是我国造船企业在激烈的市场竞争中赢得主动，获得可持续发展空间的有效手段，传统的造船技术和理念必须革新。而集装箱船作为目前的主流建造船型，集装箱船建造工艺不能停留于传统工艺生产水平上，应当着眼于提升效率，建立科学、现代的施工工艺，改进集装箱船生产水平，为造船企业在造船环境日益严峻的环境下，进一步谋取利润空间和发展空间。

集装箱船货舱内底锥作为集装箱堆放的重要载体，其安装的质量优劣直接决定了后续吊箱实验的成功与否，且集装箱船底锥安装及吊箱实验的工作量占据整个集装箱船建造的绝大部分，过去集装箱船底锥安装一直采用传统的安装工艺，导致集装箱船大型舾装件安装周期较长，极大影响了整体建造速度，成为制约最终交船周期的重要因素。随着当前世界造船环境日益严峻，船东对于船舶建造要求愈加严格，为了提升集装箱船货舱底锥安装质量和速度，降低生产成本，提升企业核心竞争力，采用现代化的安装手段取代传统的安装方式势在必行。

2 传统集装箱船底锥安装、吊箱工艺

国内大中型船舶建造企业一直沿用传统的箱脚底锥安装方法。传统的集装箱船底锥主要采用手工方式进行定位后点焊，再通过试箱确认底锥位置，整个定位过程繁杂、耗时长、生产效率底下，并需要货舱内两次试箱方能进行集装箱船集装箱底锥的提交。

2.1 传统底锥安装、吊箱工艺流程

传统模式集装箱底锥安装流程为：根据货舱尺寸初步确定底锥位置并点焊→试箱确定位置→烧焊底锥→试箱提交。

2.2 传统底锥安装、吊箱工艺中的不足

总结传统的集装箱船箱脚底锥安装方法不足之处主要体现在从下两个方面：一是利用手工方式确认底锥安装位置过程繁杂，精度难以保证；二是利用传统底锥安装方式导致重复工作，需要进行货舱二次试箱，影响集装箱船建造速度。

采用传统的定位安装方式，必须通过试箱来确定底椎的正确安装位置，全船货舱底锥安装位置除报验船东试箱外，尚需一次确定底锥安装试箱工作量。对于初定位的底椎经试箱后位置不正确的，还要再拆除重新进行安装。这样重复的劳动，必然导致工时增加，造成了人力、物力资源的浪费。对于现代造船企业而言，重复试箱不足还在于加重了原本紧张的吊车资源的使用压力。

3 新型集装箱船货舱内底锥安装方法

新型集装箱船货舱内底锥安装方法基本原理为利用现代测量技术，简化箱脚底锥定位流程，运用数字验算的方法，将实际箱脚底锥定位通过测量及现场数字分析的方式实现一次定位，避免通过试箱确定底锥位置，提高了箱脚底锥定位准确性和效率，降低了吊车资源使用，加速了集装箱船货舱完整性成型速度，缩短了集装箱船建造周期。

3.1 新型集装箱船货舱内底锥安装方法基本流程

新型集装箱船货舱内底锥安装方法基本流程为：利用现代三维测量分析技术确定底锥位置→烧焊底锥→试箱提交。

3.2 新型集装箱船货舱内底锥安装方法实施基础

新型集装箱船货舱内底锥安装方法实施成功与否很大程度上取决于导轨架预装精度以及集装箱船货舱搭载精度，故自导轨架预装阶段开始须进行严格的精度管理。

3.2.1 导轨架分段预装精度控制关键要点

导轨架预装以横隔舱中心线为基准划线。为避免累积误差，应使用皮尺一次划线定位。导轨架水平度要求±3 mm，此为原则性要求，具体误差应以单个箱位两根导轨架为评判基准。按照集装箱船特点，建议导轨间距负公差施工，以保证角隅处导轨架安装位置导轨架前后壁间距应进行±3 mm管理。图1为导轨架分段预装示意图，图2为导轨架安装位置示意图。

图1 导轨架分段预装示意图

图2 导轨架安装位置示意图

3.2.2 集装箱船货舱搭载精度控制关键要点

(1) 货舱横隔舱定位：中心线定位基准。

① T-BHD上、下口中心线与内底板中心线偏差≤3 mm；

② 相邻T-BHD舱口围顶板中心线左右偏差≤3 mm，极限10 mm。

(2) 重点保证横隔舱搭载定位垂直度偏差≤10 mm。

(3) 重点保证货舱相邻横隔舱间距偏差≤5 mm。要求控制四点：上口左舷、上口右舷、下口左舷、下口右舷，如考虑到现场实际超差情况，极限-20 mm。

(4) 重点保证货舱舱口围顶板水平度搭载定位控制在±5 mm之内，极限±10 mm。

(5) 重点保证货舱宽度偏差≤10 mm。

图3所示为典型集装箱船货舱搭载相关精度要求。

图3 集装箱船货舱示意图

3.3 新型集装箱船货舱内底锥安装方法

3.3.1 基于新型安装方法下货舱内底锥安装阶段

为了缩短集装箱船建造周期，在集装箱船出坞前要尽可能保证整个箱船的出坞完整性，作为集装箱船整个绑扎系统重要组成部分之一的底锥安装状态直接对整个货舱完成性有决定性影响。以往由于采用传统方式，效率低下，整个安装及提交周期较长，故在集装箱船出坞前，是不可能完成所有集装箱船所有底锥安装的。而采用新型的集装箱船货舱内底锥安装方法，采用数字验算方法可以直接确定底锥安装位置，效率显著提升，故在船坞内完成货舱内底锥安装完全可行。

综上所述，基于新型安装方法下货舱内底锥安装阶段是在船坞阶段，而对于组成集装箱堆放的每个货舱而言，底锥的安装最佳时机为整个货舱成型之后，除了方法可行之外，也为了考虑尽可能地提升集装箱船建造速度，加速货舱完整性成型。

3.3.2 新型底锥安装方法

集装箱船底锥由箱脚腹板、调节板及底锥组成(见图4)。新型的集装箱船货舱内底锥安装方法是在充分研究、分析传统底锥安装工艺的基础之上改进而来的。在货舱内底锥安装过程中有机揉入现代精度测量技术，通过数字验证方法取代试箱实验，经过数字验证确定底锥位置，使底锥一次定位成功，具体的安装流程如下。

图4 底锥安装示意图

(1) 完成底锥安装前的准备工作，在单个货舱成型后，快速清理货舱内垃圾及调离相关影响测量的设备。

(2) 按照设计图纸尺寸要求，完成单个货舱内所有箱脚腹板安装。由于调节板在箱脚腹板安装位置处调节空间较大，故目前除大接缝处箱脚腹板在搭载阶段安装外，所有箱脚腹板均是在分段阶段安装完成。

(3) 利用全站仪，进行箱脚底锥垂向位置确认，检测所有箱脚腹板水平度(调节板安装位置处，此粗略位置即可，因局部水平度超差很小，见图5)，通过分析确定每个箱位调节板板厚换算。

图5 单个箱位箱脚腹板水平度测量图

(4) 根据计算出的每个箱位的板厚，确定调节板厚度，交由加工部门加工。

(5) 利用全站仪测量货舱每个箱位前后壁、相邻导轨纵向和横向间距，根据导轨面与对应箱脚底锥中心线相对关系，确定出箱脚底锥中心线纵向和横向位置。

(6) 通过数字验证法确定箱脚底锥纵向、横向安装位置，对于不满足集装箱船吊箱要求的底锥进行修正定位，如图6、图7所示。

(7) 烧焊底锥，打磨结束。

(8) 试箱提交船东。

3.3.3 箱脚底锥安装位置数字确定

在新型集装箱船底锥安装方法中，采用数字验算方式确定底锥安装位置是重要的一环，主要通过利用全站仪采集到的相关数据，采用数据比对法，对比集装箱船底锥安装技术要求(见图8)，设置允许极限误差，综合分析而得。需要采集的数据主要有单个箱位底锥中线纵横向位置、对角线间距值、单个箱位导轨纵横向间距值、导轨面至底锥中心线纵横向间距值等，具体如图9所示。

图6 40FEET箱位底锥中心位置确定图 图7 填箱位置处底锥中线位置确定图

图8 典型集装箱船底锥安装理论图

图9 单个箱位三维测量技术示意图

需要特别说明的是，在数字验证箱脚底锥安装位置时，主要考虑的是确认箱脚底锥安装位置后需要数字模拟出实际集装箱吊装到位后，集装箱四个箱脚位置处前后方向与导轨纵向间距是否符合要求、左右方向与导轨横向间距是否符合要求。故在数字验证之前需要设置一个风险系数值，即前后导轨纵向间距偏差值允许极限ΔX，左右方向导轨横向间距偏差允许极限值ΔY，对于超出这两个极限值的位置需要综合分析，如果能够满足后续吊箱要求，可以继续验证，如果不能满足试箱要求，需要采取措施，使之满足要求后再进行箱脚底锥位置确定。

4 新型集装箱船底锥安装方法实施效果

我们以在制的4 700TEU集装箱船作为新方法的研究对象，经过充分准备及严格的管理实施，在首制上采用新的底锥安装方法取得了良好的应用效果。经总结分析，全船经新方法后底锥一次安装准确率达96%。在后续船施工中，新方法继续推广使用，目前阶段底锥一次安装准确率基本能达到99%。从在实际集装箱船建造过程中使用新型底锥安装方法的实际效果上，可以看出以新的作业方案为指导货舱底锥安装及货舱吊箱提交，在提升生产效率的同时，也提高了生产质量。

4.1 经济效益

对新型集装箱船货舱内底锥安装方法在公司建集装箱船的实施情况进行分析，可以看出由于采取了工艺改革，改革后的新型集装箱船底锥安装效率较传统有较大提升。以4 700TEU集装箱船单船为例，全船节约1 144工时，较传统的安装调试工艺，节约工作量达50%，另外由于减少了一次吊箱时间，可将底锥安装作业完成工期提前10天左右，有助于缩短整个集装箱船的建造周期。

4.2 社会效益

通过新型集装箱船货舱内底锥安装方法的研究与实施，突破了大型集装箱船货舱内底锥安装工艺依赖于重复作业不利于缩短船舶建造周期的瓶颈。针对传统方法在底锥安装及吊箱作业中工作量较大、重复作业较多、作业效率较低的现状，研究以现代精度技术为支撑的高效底锥安装工艺，并逐步推广至集装箱船建造中，形成良好的效果，有利于促进集装箱船建造水平的快速提升，缩短与世界先进造船企业的差距。

5 结束语

通过新型集装箱船货舱内底锥安装方法的实施，成功完成了集装箱传统二维手工底锥安装及二次试箱模拟向现代三维底锥定位及一次试箱模式的转变，实现了集装箱船一项关键技术的变革，提升了集装箱船建造水平。集装箱堆放系统安装质量系集装箱船高附加值的关键之一，只有提高安装速度、提升安装质量，才能最终保证集装箱船的建造周期及建造质量。基于此，只有不断总结，在总结中提炼，不断完善底锥安装方案，做好过程管理，才能够大幅提升集装箱船底锥安装质量及速度，才能够提升集装箱船建造能力，为造船企业核心竞争力的提升奠定厚实基础。

[1] 应长春.船舶工艺技术[M].上海：上海交通大学出版社，2013.

[2] 张明华.精益造船模式研究[M].北京：中国经济出版社，2005.

The Method and Application of Fitting Cone Installation in Cargo Hold of New Container Ship

LIU Bao-hua, JIANG Xu-feng

(Shanghai Jiangnan Changxing Heavy Industry Co., Ltd., Shanghai 201913, China)

The method of fitting cone installation in cargo hold of new container ship is elaborated, the comparison between new method and traditional method is refereed. The application of the method in construction process of container ship is introduced. The research opens a new vision for the key process optimization of container ship.

Container vessel Fitting cone Technology revolution Efficiency improvement

刘保华(1984-)，男，工程师。

U671

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