新型船用工装脚手架的设计及应用

葛坤+许星+庄瑞民

摘 要：脚手架是配合船舶建造的一个极为重要的组合构件。为适应现代造船模式，实现降本增效，缩短建造周期，各大型船舶建造企业都在研究一套完整的新型船用脚手架工装体系及其应用技术，以此来满足修造船用脚手架的快速、高效、科学搭设；满足当前形势下多种类型船舶的分段制作、喷砂、涂装、总组、搭载、焊接等要求。

关键词：脚手架；工装；设计及应用

中图分类号：U664.8 文献标识码：A

Abstract： Scaffolding is important for shipbuilding process. In order to be adapt to modern shipbuilding mode， decrease the production cost， improve the efficiency and shorten the shipbuilding period， many Shipyards are researching and applying a creative scaffold system to fully satisfy the various building processes demands such as section production， Sand blasting， Coating， block assembly and Welding.

Key words： Scaffold； Tools； Design and application

1 引言

现代大型船舶建造均采用模块化生产，首先将整船分为若干分段（即模块）单独建造，然后在船坞或船台将各分段焊接组合在一起形成船舶整体。由于在分段建造或船台搭载的工作高度均在2 m以上，属于高空作业。必须先搭建好工作平台后，才能进行舾装、管装、涂装、焊接等作业。一般船厂采用钢管加构件的传统脚手架搭设工作平台，但随着现代造船节奏的加快，以及降本、增效、节约成本的考虑，传统脚手架已经不适于现代造船的模式。

2 传统脚手架问题分析

在船舶建造过程中，脚手架搭设工作长期以来，耗费工时和人力的情况都没有很好解决，阻碍生产工序的正常进展。因此，简化脚手架搭设流程，提高搭设效率，降低人工成本，意义重大。

2.1 分段脚手架问题分析

（ 1 ） 船体分段在喷砂、涂装过程中，舱室内脚手架 搭设困难，易与分段碰撞留下多处位置需要二次补涂。

（ 2 ）部分典型船体分段，其外板脚手架搭设工作量大，且要多次重复拆装，效率低造成浪费。

2.2 船台脚手架问题解决思路

为提高脚手架搭设的针对性，必需实现脚手架搭设简洁化。

（ 1 ） 实施船台用脚手架预搭设，部分搭设过程转移至分段或总组阶段完成，同时杜绝不必要重复性搭设工作；

（ 2 ） 实现全船脚手架的规范化，统一化，简洁化，急需要做到各区域脚手架的配合，形成完整的全船脚手架系统。

3 设计方案

为解决传统脚手架物量大、搭拆劳动强度大、效率低的问题，根据船舶建造特点，制作了多种形式的脚手架工装。一类是采用轻型的、组合式的脚手架工装，可实现快速搭拆，其工装形式多变，可根据不同船型分段自由组合，重量轻、安装、拆除方便，劳动强度小，节约时间；另一类为大型的、整体式的脚手架工装，可用吊车整体吊运，安装简单、维护成本低，避免了反复搭拆，降低成本；除此之外，利用轻型脚手架零件与大型工装件的配合，能充分满足各种建造过程对脚手架的需求。

3.1 设计内容

组合式脚手架工装由固定装置（卡槽板或耳板）、连杆、肘板、立柱四部分组成，固定装置与连杆焊接在一起或由螺栓连接，连杆与肘板焊接连接或由螺栓连接，肘板与栏杆立柱用焊接连接或用插销方式固定。将多个组合式脚手架通过卡槽或焊接耳板固定在分段上，组合式脚手架之间铺设脚手板，用铁丝捆绑牢固，然后插入立柱并拉设横向护栏，形成了安全、可靠的立体作业平台。

整体式脚手架工装有挂笼、跳板、塔架三种。塔架由立杆、作业平台、斜梯、梯盖、托架、栏杆等几部分组成；跳板由作业平台、立柱、栏杆组成；挂笼由立杆、作业平台、斜梯、耳板组成。塔架立于地面，靠近分段，可以焊接分段外板垂向合拢缝（10 m以下），配合跳板可以焊接水平合拢缝，挂笼通过上端耳板焊接在甲板上。

3.2 技术要点

两种类型的新型脚手架工装，通过以下技术方案来减少船体分段脚手架搭设过程中的拆卸工作，实现一体化搭设，相互配合形成船舶建造过程中的一套完整的新型脚手架系统。

3.2.1 新型脚手架的基础零件

针对船舶分段结构的特点设计制作的新型脚手架的基础零件，是整个新型工装脚手架的最重要组成部分，利用基础零件可以预先组合成所需要的脚手架形式，再结合船体分段结构特征将组合好的基础零件组合直接“挂”上去，来实现脚手架的快速搭设和拆卸。

3.2.2 挂笼式脚手架技术要点

船舶外板与船舶主甲板的设计节点通常是外板的上端自由边比甲板面高出100 mm，可以利用这一点作为挂笼式脚手架（简称挂笼）的“挂点”来实现挂笼的固定，见图1。根据船舶分段的型线形情况制作出不同的挂笼式脚手架，挂笼中设置上下梯步，设置2 m高的工作平台。利用可拆卸式跳板连接挂笼，实现挂笼与挂笼、挂笼与塔架之间的连接，满足船体线形分段外板缝横向合拢施工的需要。

3.2.3 塔式脚手架技术要点

设计一个稳定的可移动工作平台架（简称塔架），见图2，内部设置上下楼梯，将其摆放在合拢缝的位置，代替脚手架来满足底边柜与底边柜外板合拢缝的施工的需要。利用可拆卸式跳板连接前后塔架，实现各个塔架之间的连接，满足船舶底边舱与顶边舱外板横焊缝合拢施工的需要，同时利用梯步可实现塔式脚手架工装与挂笼式脚手架工装的连接。endprint

3.2.4 跳板式脚手架技术要点

通过在合拢口下方焊接所需的基础零件，用螺栓连接并组合基础零件，铺设普通踏板，实现首尾大线形横向合拢缝脚手架的搭设，见图3。

3.2.5 安全技术要点

本新型工装脚手架均采用1 t载荷进行校核，实际载荷预估为250 kg，安全系数为4。充分保证了整套脚手架工装的安全性，各个连接节点都通过严谨计算校核，并在制作图中严格规定了焊脚大小以及螺母连接的形式。本结构材质为Q235A。

4 实施方案及效果

本组合式脚手架工装在分段使用时是由基础零件组合实现脚手架快速搭载。通常情况下基础零件的连接工作都提前完成待用。基础挂件能够快速搭设到位，其后铺设脚手板，安装楼梯以及层间通道，设置护栏并完成必要的绑扎工作。各个基础挂件在卡槽处同时设有吊耳孔，可以方便吊车辅助整体搭设和拆除。新式分段工装脚手架连接节点见图4。

挂笼、跳板及必要的防护栏杆组成挂笼式工装脚手架。首先根据合拢缝位置的线形情况选择需要的挂笼，根据合拢缝的施工位置，将上端带卡槽的耳板卡在船体甲板面外板的自由端，完成挂笼定位。每个挂笼上面都设置有吊耳孔，搭设时借助吊车将挂笼式脚手架搭设到位。挂笼式脚手架的线形随船体线形变化，保证外板施工的便捷性，同时挂笼内的上下梯步使施工人员能够自由通行。如图5所示，挂笼1、挂笼2、挂笼3利用10 m跳板连接在一起，形成一个一体的脚手架组合。

固定式塔架、跳板及必要的防护栏杆组成外板用脚手架。首先根据船台合拢缝位置先将固定式脚手架工装摆放到位，每个钢制平台脚手架工装上面都设置有吊耳孔，搭设时借助吊车将其摆放到位。摆放在距离船体外板150 mm左右的位置，将预设的施工通道对准合拢缝，以方便施工。本脚手架工装摆放完毕后再搭设跳板，将各个脚手架工装连接起来，如图6所示，并插入栏杆设置护栏。搭设好以后的外板脚手架是一个整体，船舶下水时可以不用拆除，后续船亦可以继续使用。

5 结论

经过对上述新型脚手架的综合评审、改进和制作。现已广泛运用到生产中并取得了显著成效。新型船用工装脚手架组合适用于散货船、集装箱船、多用途船等多种船型，结构简单、轻便，造型美观。实践证明，这种新型工装脚手架组合是经济高效、安全可靠的，是适应现代造船模式并可以替代传统脚手架的一种新型工装脚手架。endprint