10 000 TEU 超大型集装箱船的建造工法设计

余勇华，陈金炉，杨 辉

(1.江苏新扬子造船有限公司，江苏靖江214532;2.江苏扬子鑫福造船有限公司，江苏泰兴225453;3.江苏省船舶设计研究有限公司，江苏镇江212003)

0 引言

在目前集装箱船运力已过剩的背景下，船东仍然积极订造大型集装箱船，其根本目的就是降低运营成本，提高经济效益。为了适应市场需求，开发了具有营运效率高和燃油效率高的绿色环保的新一代万箱级集装箱船型。10 000 TEU集装箱船是一种高附加值的超大型集装箱船，技术难度很高，其建造有着很多的难点，为此，有必要结合各种现代造船的建造工艺和工法，研究适合该集装箱船的建造工艺，以提高建造质量和生产效率。

1 10 000 TEU集装箱船的主要量度

总长 337.0 m

型宽 48.2 m

型深 27.2 m

吃水 15.2 m

10 000 TEU集装箱船的总布置图如图1所示。

图1 10 000 TEU集装箱船总布置图

2 设计思路

建造工艺和工法设计的实施是以提高船舶设计和建造水平、提升企业形象、打造企业品牌为目的。通过工艺和工法的研究、设计与实施，积极采用先进技术，规范施工工艺，将企业已有的技术积累和科技研究成果转化为生产力，确保质量，降低成本，提高社会和经济效益，形成企业技术进步的良性循环，对于企业在竞争激烈的市场环境中保持可持续发展具有极其重要的意义。

现代造船模式强调壳舾涂一体化，按照船厂的生产流程，推行以船体为基础，舾装为中心，涂装为核心的一体化设计原则，扩大先行舾装，提高分段完整性和总装化水平，实现最优化生产。

3 以涂装为核心的工法实施

3.1 涂装预留信息

为了满足压载舱涂层保护标准PSPC要求，通过对合拢区域的涂装预留，减少在合拢环节对涂层的破坏，实现清洁生产的目标。根据总段、船坞合拢方式，结合船体的结构形式，确定涂装预留的范围和具体方案，并绘制工艺图册，指导现场施工。

3.2 脚手架及施工通道设计

为减少涂装后的油漆破坏量，通过对分段、总段的结构形式和建造方式的分析，选取最合适的脚手架布置和施工通道布置方案。在满足安全施工的同时，尽可能采用标准的、通用的脚手架，可提高脚手架材料的重复利用率，从而实现对建造成本的良好控制。同时，通过规定固定的人员和设备的作业通道，并相应增加必要的工艺孔和工装设备，在合拢过程及后期施工中，最大限度地减少人员和设备对油漆的破坏。依据建造和合拢的方式提供脚手架和施工通道的布置方案，并在TRIBON三维模型中完成各类脚手架和施工通道的建模及装配计划，然后根据需求，分阶段绘制工艺图册指导现场施工。

3.3 工法零部件设计

为了减少和避免涂装后的焊接工作，通过对不同阶段的工法零部件进行系统设计，规范工法零部件结构形式及使用方式，并指导现场在涂装前完成各类工法零部件的装焊工作。在TRIBON三维模型中完成全船的支撑底座、各类马板、脚手架眼板和花篮螺丝的建模，然后根据需求，分类型分阶段绘制工法零部件图纸指导现场施工。

3.4 分段和总段预密性试验方案

在分段、总段阶段进行预密性试验(角焊缝充气试验，抽真空和着色试验)，可以将以往在船坞阶段进行的大量密性试验工作前移，在缩短坞期的同时，最大限度地减少对涂层的破坏。在TRIBON三维模型中完成全船的密性试验工装建模，然后根据需求，分阶段绘制工艺图册指导现场施工。

3.5 扩大总组和工作前移

由于集装箱船建造精度要求较高，外板线型较大，大合拢建造周期相当长。缩短坞内周期的办法就是将总组扩大，然后在坞内进行大合拢，即总段建造。对于舾装周期较长区域，如上层建筑，在起吊能力的范围内尽量将舾装单元所有分段总组在一起，提高出坞时的完整性，做到敷料、门窗安装结束之后上船，大大节省了码头舾装时间。

4 以优化生产管理为目的的工法措施

4.1 钢板分道切割和中小组立分道

根据设定的组立树和组立场地，切割出来的零件按照特定流向分配，生产设计的套料和切割计划与组立场地的定置化相对应，使切割出来的零件滞留时间最短，一个个零件托盘，按零件的类型周转。分段建造流程设置组立工位、片状化制造、平面分段流水线生产，将大型分段先转化成部装件和小型分段进行拼装，然后再组成大分段，使场地利用、功效最大化，实施专业化生产，便于大量推广CO2高效焊和精度质量控制。

4.2 模拟搭载技术

利用模拟搭载技术在分段吊装前通过精度软件模拟分析定位过程中可能出现的问题，制订最佳定位方案，使总段精度大幅提升。预先了解要搭载的总段精度偏差及船坞内基准分段的精度偏差情况，在电脑上进行模拟分析，制订最有效的搭载方案，计算出对接端部的修割量，在搭载之前予以先行切割，并将有关问题解决，从而指导现场搭载作业，这可以有效地保证船体搭载的精度、质量和生产进度。

4.3 强化精度管理

为确保将1万多个标准集装箱全部正常装进船舱，公司制造部门建立了严格的精度管理体系，建立了涵盖新船建造全过程的精度管理指标，狠抓精度质量控制，确保落实到位。同时对宽、高、薄的横舱壁分段利用有限元方法分析，考虑不同的吊装方式对吊装过程的变形进行模拟分析，确保分段建造吊装过程中的精度控制。

4.4 焊接物量信息的提取

通过分阶段、分类型提取焊接物量信息，指导现场生产，加强对焊接质量和焊接成本的控制;同时，相关的焊接物量信息还能对船厂的计划部门提供强有力的数据支持。在TRIBON三维模型中根据需求，完成全船的装配计划和焊接计划，并分阶段、分类型提取焊接信息(焊接长度、坡口信息、焊接规格、焊缝总重、理论焊材消耗等)。

5 结语

10 000 TEU集装箱船是一种高科技、超大型船舶，工艺复杂，制造难度极大，其设计与制造技术一直为日本、韩国等少数国家的船舶企业所垄断。该船的成功开发制造并交付，打破了国外在超大型集装箱船制造领域的垄断地位，标志着企业在万箱船领域已经达到国际先进水平。

［1］ 韩钰，杨旭.4 250 TEU集装箱船的结构设计［J］.船舶，2009(5):17-22.