VLCC机舱分段精度设计优化

2013-04-29陈群佳王文袁夏明

广东造船 2013年5期

关键词：精度

陈群佳王文袁夏明

摘要：本文介绍了在一定数据分析，改进建造技术，加强生产管理的前提下，参照30.8万吨VLCC的机舱建造经验，对32万吨VLCC机舱分段的精度设计进行了优化，为后续船精度设计的持续优化作出了良好的开端。

关键词：补偿量；余量；机舱分段；精度； VLCC

Optimization Precision Design of Engine Room of VLCC

CHEN Qunjia， WANG Wen， YUAN Xiaming

（ CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co.， Ltd. Guangzhou 511462 ）

Abstract： The text introduced the successful precision design of the engine room area of the new VLCC （320，000 DWT） refer to the building of the VLCC（308，000 DWT） under condition of analysis， improvement and strengthen management of the construction.

Key words： offset； margin； engine room block； accuracy； VLCC

1 引言

为了应对PSPC等新规范，改善施工环境，减少生产成本，提高生产效率，精度造船模式越来越为各船企所接受和重视。精度设计是精度造船的前提，机舱分段存在外板线型变化较大、结构较复杂、焊接后易变形等特点，是精度设计和生产建造的难点。在VLCC机舱分段的精度设计方面，我厂本着采用无余量建造的原则进行最大限度范围的补偿量设计。另外，通过对30.8万吨VLCC的生产检验和精度问题的统计分析，在32万吨VLCC机舱分段的精度设计上作了成功的优化，为后续船的精度设计提供了有效的参考。

2 设计分析

30.8万吨VLCC是我厂最先开始建造的船型，从一开始就采用了补偿量代替余量建造的造船模式，使我厂的无余量建造率保持在较高水平。但无余量的建造方法也造成了一些典型的精度问题，特别是在机舱区域的实际建造中产生了较大的精度偏差等问题，需要对这些问题进行分析，找出精度设计上的不足，在后续船的设计上加以改进。

原有的机舱精度设计主要是参考其他船厂的建造经验，设定在所有中间产品尺寸均达到目标尺寸的条件下，按主要工艺阶段进行倒推计算。

根据对现场情况的统计，30.8万吨VLCC机舱区域搭载后精度存在以下情况：

（1）主尺度偏小；

（2）平台水平较差，特别是GD31外板散装分段呈中拱变形；

（3）内部结构错位，间隙超差较普遍；

（4）外板修割量较大。

针对以上特征，通过对大量分段建造、预搭载、搭载等阶段的测量对比和统计分析，得出30.8万吨VLCC机舱精度设计主要存在以下几方面的不足：

（1）设计参考数据存在误差

原30.8万吨VLCC主要参考其他船厂的设计，与我厂实际建造水平存在一定的差距。

（2）尺寸链计算存在偏差

预搭载、预舾装阶段存在装焊、火工作业内容，对分段尤其是机舱半立体分段平台尺寸的影响较大，而在原30.8万吨VLCC精度设计上未加以考虑。

（3）未充分考虑完全公差要求的影响

测量发现半立体分段平台水平度搭载时水平度较差，高低差普遍达20 mm以上，而建造要求的水平度标准公差为≤8 mm，极限公差为≤12 mm，。也就是说，即使水平度矫正到标准公差范围内，为防止平台与结构角接间隙超差，也需要一定的尺寸进行补偿。

（4）未明确合拢口处结构的精度设计要求

原30.8万吨VLCC详细设计阶段未明确标示结构处的精度数值，未有效的指导后续生产。

原30.8万吨VLCC结构补偿施放未考虑焊接要求，造成对接缝补偿与角接缝补偿相等的现象。

原30.8万吨VLCC机舱精度设计示意图，如图1所示。

图1 原30.8万吨VLCC机舱精度设计示意图

3 优化方案

根据上述对32万吨VLCC机舱精度设计进行优化，如图2所示。

图 2 32万吨VLCC机舱精度设计示意图

3.1 完善尺寸链计算

以最终的船体主尺度要求开始，按工艺阶段建立尺寸链计算方程式，编制精度尺寸计算书。32万吨VLCC精度设计采用的工艺阶段如下：

型船理想完工主尺寸→分段船坞搭载尺寸→预搭载尺寸→预舾装尺寸→分段完工尺寸→大中组→小组→下料加工尺寸。

32万吨VLCC尺寸链计算完善了以往未考虑到的环节，如预修整的尺寸补偿，使理论计算结果更加符合生产实际。本计算方法是以船舶完工设定的主尺度作为目标值，将其按工艺阶段倒推的方式逐步进行分解计算。按此方法，船体建造中间产品的每个阶段都有一个目标尺寸数据，能及时分析各个中间产品的偏差状态。

3.2 结合生产实际局部施放余量

32万吨VLCC机舱分段总体上来说尺寸较大，外板线型较复杂，绝大多数外板需冷热加工成型，半立体分段完工后较难保型，预搭载定位精度控制较困难。为避免精度问题的产生，需要适当的考虑余量施放来弥补。例如，考虑机舱总长较难控制，机舱分段平台尾部与艉部分段角接处加放余量。

3.3 选择合适的基础补偿数值

根据文件规定和实际经验，在船体建造中所出现的各种误差属于随机数据，其绝大多数的数学分布模型可用正态分布来描述。通过统计实际建造误差，运用正态函数计算公式，分析建造的实际精度水平。

例：经对30.8万吨VLCC局部机舱分段的数量统计分析，发现我厂建造的机舱长度方向正态分布曲线的标准差σ=6.1mm，在加强精度管理后剔除草率性偏差数据的影响，预计我厂标准差能缩小至σ=4.5 mm，故为了最大限度的减少搭载精度问题，同时减少不必要的修割，在机舱分段完工后长度方向合拢后应设2σ=+9的补偿，考虑焊接间隙7 mm（焊接工艺要求）和焊接收缩3 mm（调研所得），实际设置+5 mm的补偿。

在高度方向，考虑到平台水平度的公差（≤8 mm，极限≤10 mm），角接间隙为0～2mm，故设置机舱分段合拢口角接间隙补偿为+10mm，对接间隙设置补偿为+4 mm。

分段建造大中组阶段，考虑各板厚的焊接收缩量和火调收缩量，并对这些设计参考数据进行调研和分析判断出最合理的数值，在每档结构处进行分散补偿，为便于现场施工，32万吨VLCC机舱平台目前采用纵横向每档0.5 mm（参考资料和分段完工测量数据）的收缩补偿。

零部件小组阶段，主要考虑T型材的装焊收缩。结合调研所得和施工工艺要求，我厂统一了规格相近的T型材收缩补偿量施放。

其它规格型材收缩量按其尺寸比进行推算。

分段建造的对接缝补偿因无分析数据，且原30.8万吨VLCC建造过程并无明显问题，故沿用原参数。

3.4 优化精度设计标示方式（图3、图4）

图 3 原标示形式

图 4 改进后的标示形式

4 优化效果

通过上述措施进行优化设计， 32万吨VLCC机舱区域的精度有了明显提高，如图5～8所示，经统计，在无余量下料率提高10%的情况下，机舱层高、机舱总长、机舱宽度、结构对接等情况均良好，合拢口不存在离空现象，开刀长度也从原来的150 m以上降低到30 m以内。

图 5 机舱平台与水密壁角接良好

图 6 机舱内部结构下脚角接良好