空船重量控制研究

2017-01-12福建省马尾造船股份有限公司罗益根

海峡科学 2016年12期

关键词：控制目标船东重量

福建省马尾造船股份有限公司罗益根

空船重量控制研究

福建省马尾造船股份有限公司罗益根

该文基于马尾造船股份有限公司建造海工项目及辅助船的经验，对不同设计和建造阶段的重量控制方法提出了优化措施，以期为船舶设计及建造的重量控制提供参考。

空船重量控制优化措施

根据IMO、ABS、CCS的规范定义，空船重量指整船连同安装的机械、设备和舾装件，包括固定压载、备件以及机械管系中正常工作的各种液体重量，但不包括贮存在液舱内的油、水、消耗品、贮存物品、船员和行李重量[1]。

空船重量是船舶的一个重要参数，是直接影响船舶最主要的一项性能载重量。如果船舶建成之后，空船重量与原先预估的重量相差较大，其技术性能与经济指标就会发生很大变化[3]，若超重较多，将使船舶下水或试航进出航道时要求更深的水位，从而给船舶建造带来极大风险，正是由于空船重量的重要性，船东也对空船重量控制提出了更严的要求。就目前马尾造船公司承接的订单来看，对空船重量如何进行有效控制，在船舶设计和建造过程中如何进行有效监控, 有些船舶建造规格书明确要求船厂制定有效措施，本文围绕这些问题进行探讨。

1 成立重量控制小组，提出重量控制目标

1.1 成立空船重量控制小组

重量控制小组的主要任务是编制单船重量控制程序和重量控制目标，完成空船重量控制报告，对后续船提出空船重量控制改进意见。重量控制是一项涉及多部门交叉繁琐的工作，必须根据单船实际情况制定重量控制程序文件，规范各部门工作职责。需要在合同生效之初就成立重量控制小组，实时监控各部门对重量控制程序执行情况，组长可由单船项目经理担任，统筹本项目重量控制事宜并对该船空船重量控制负责。组员由技术、经营、物资采购、集配、生产作业课等部门选派与该船相关的人员组成。

1.2 提出单船重量控制目标

在收到设计方提供的空船重量估算书后，重量控制小组要对空船重量估算书进行认真分析，对不合理的部分要及时反馈给设计方，让其修正。基于修正的空船重量估算书，结合规格书的要求提出空船重量各单项的控制目标，并送船东认可。船厂内部，由技术部门提出空船重量控制目标，交由生产单船项目组、经营管理部、物资采购部确认。其中生产单船项目组需将控制目标分解到生产各作业课、集配部及分段制造等部门确认。确认过程中有任何意见需及时反馈给技术部门。为实现空船重量控制目标，技术部门、生产单船项目组、物资采购部等部门需制定相应的控制空船重量措施。空船重量控制目标的确认流程见图1。

图1 空船重量控制目标的确认流程

1.3 明确各部门职责

（1）技术部门职责：提出空船重量控制目标，收集重量信息，编辑、整理、汇总并对数据进行必要的检查、分析。发现不正常的重量变化，并找出原因，将设计变更的重量变化通知各方，并明确重量变化的责任方。准确地估算尚未完成设计的重量，随着设计的进展及时更新重量信息，定期出重量报告，提交船东。

（2）经营管理部职责：负责与船东确认超规格书部分重量以及船东额外要求所增加项目的重量。

（3）物资采购部职责：在选择设备厂家时，把设备重量作为设备性能参数之一。在签订采购合同时，要求设备厂家在提供设备的重量参数，如实际重量超过一定标准给予罚款以约束厂家。设备到货时进行称重记录重量提供给技术部门。

（4）集配部门职责：主要以设计托盘为单位提供重量反馈给技术部门。

（5）生产作业课职责：严格按生产设计图纸施工；按规定进行称重并做好记录反馈给技术部门；临时使用的支架、吊耳、马脚、踏脚板、临时支撑等使用完毕后尽量拆除，并将焊接处铲平、磨光，避免不必要的重量增加；控制好现场材料的代用，如需代用，应反馈给技术部门确认；控制甲板的变形量和上建敷料的敷设厚度。

2 空船重量控制在各阶段的实施方法

2.1 设备采购阶段，应在以下过程中实施设备重量控制措施

在订货过程中，技术部门需将各设备的重量控制目标写进订货协议及订货清单中。在实际订货中若发现过半数的待选厂家都无法达到该目标，则需对设备重量控制目标进行修改，技术部门需将中标厂家在投标过程中预估的设备重量进行记录。

收到设备认可图，技术部门要实时收集认可图中设备的重量，并与控制目标重量进行比对、记录。如发现认可图中设备重量超出控制目标重量，要及时联系厂家及物资采购部，并采取合理措施。

设备来货后，物资采购部对设备进行称重记录并反馈给技术部门。技术部门将记录与控制目标重量进行比对，如超出目标重量，要及时联系厂家及物资采购部以采取合理措施。

设备重量统计表参见表1。

2.2 生产设计阶段重量控制措施

材料模型的正确建立，首先，确保基础数据库中管路、阀件、附件、型材、板材、托架等模型中理论重量准确，正常情况下，理论的重量和实际的重量有一定误差，可以和相关部门核实得出一个修正系数，对数据库中的基础模型重量进行修正，这样可以确保生产设计重量的准确性；其次，根据设备的认可资料进行建模，并比对和注明设备模型重量；第三，绝缘材料、敷料等内装材料要根据体积、密度进行建模并标注重量。

在生产设计过程中，技术部门要对分段、总段及区域等的结构、油漆、焊材、铁舾件、管路及附件、电缆等重量重心信息进行统计汇总，并将汇总信息与重量控制目标进行比较，若超出目标，需及时采取合理措施补救。结构部分的重量统计可参考表2，需要考虑焊材的重量以及板材的来货正公差的因素，一般焊材重量为钢材重量的1.75%，根据船厂的实际建造能力，也有焊材重量取2%～3%[2]，根据船厂各船板材厚度的测量分析，板材取2%的裕量。分段预装的铁舾件、管路风管、托架等重量统计，以及总组阶段的设备、合拢管等安装件重量统计可参考表3。船台阶段的安装件重量统计可参考表1，注意估算动力系统管路中液体的重量。

表1 设备重量统计及船台阶段的空船重量统计表

表2 结构部分的空船重量统计表

表3 分段预装阶段以及总组阶段的空船重量统计表

各阶段的重量统计后要进行汇总，并绘出空船重量和载重吨的变化曲线，一般一个月进行一次汇总，并提供报告给船东，可参考图2、图3。

图2 空船重量的变化曲线

图3 载重吨的变化曲线

2.3 加、减账项目重量处理

设计建造过程中难免出现船东的加、减账项目，基于重量的变化影响合同。当船东提出加、减账项目时，经营管理部门要快速反馈给重量控制小组。重量控制小组要在约定的时间（通常为3个工作日）提供估算的重量变化情况并反馈给经营管理部门，由经营管理部门结合其它信息提供给船东认可。若加减、账项目已经确定，重量控制小组各相关部门组员要将该项目引起的重量重心变化情况反馈给技术部门汇总，并在统计表里和重量月报中体现出来。

2.4 生产建造阶段重量控制措施

建造阶段若不严格控制重量，往往会引起重量的大量增加，这是船舶建造中常见的问题。建造工艺的重量控制，可从以下方面实施：

（1）对船东船检提出的现场意见，如有引起重量增加的修改，应严格控制，并做好记录，在月报中详细体现并反馈。

（2）严格控制材料代用，一般情况下，不建议材料代用，特殊原因须代用时，应选用强度相同、重量较轻的材料，并做好相关记录。

（3）不要随意增加肘板、管支架、马脚、垫板、补板等，若需要增加，须报技术部门批准。

（4）建造中临时使用吊耳、支架、马脚、踏板、临时支撑等在使用后必须拆除，并将焊接处铲平。

（5）控制甲板的变形量，控制上建甲板敷料的厚度。

2.5 重量控制报告

每月把重量控制报告提交给船东，详细体现重量变化的因素，分清责任，对于船东提出的疑问要积极处理回复，重量控制报告还要在公司内及时公布。在倾斜试验完成后，技术部门要对重量控制进行总结并与倾斜试验报告进行比对，找出差距分析原因并形成最终空船重量，起草修正报告提交组长审核后，向经营部门和船东发布。完成重量控制修正报告后，重量控制小组各成员要对全船重量进行分析，充分挖掘可改进空船重量重心状况的地方，并召开一次小组成员全体会议，生成重量控制改进报告，以供后续船参考。

3 关于空船重量控制设计的优化措施

在满足规范规则安全要求和船舶功能要求的基础上，设计的裕量应合理，减少不必要的重量增加，对分舱、结构、铁舾、管通、电气设计要充分考虑优化，消除多余的重量。

（1）在满足总体性能的前提下，合理减少液舱的数量，适当减少设备舱室、处所的划分。

（2）总布置合理，简化管系、电缆、通风管路的布置。

（3）主要受力构件使用高强度钢代替普通强度钢，减少板厚和型材尺寸。

（4）部分非强力舱壁可采用压筋板代替板材型材组合结构，在减重的同时可减少焊接量。

（5）所有设备的基座均应进行计算，满足强度、刚度和振动要求，避免保守的经验设计。

（6）大型肘板宜采用弯月型的曲线肘板，既可减重又可以改善受力状况。

（7）在可行的处所采用支柱设计，减少梁的跨距，减轻梁的重量。

（8）生活区域尽可能少使用钢围壁，并考虑在轻型围壁处加支柱的可能性。

（9）艏艉推舱、泵舱、机舱等设备舱室的中间平台尽可能采用钢格栅铺设。

（10）船体主甲板的外延平台应少设，并多采用悬梁结构，格栅结构代替钢制平台。

（11）在允许的构件上，多开减轻孔，次要舱壁和次要结构上的不必要加强应取消。

（12）要考虑管路、电路的优化设计，尽量缩短管路、电路的布置长度，以减轻重量。

（13）要严格按照焊接工艺流程进行焊接，特别注意焊脚尺寸的控制，以免焊接重量超出控制目标。

（14）要严格控制甲板变形，对甲板变形进行测量与矫正，以免引起甲板敷料重量的增加。

（15）要严格按照漆膜厚度控制工艺进行涂装，严格控制油漆膜厚。

（16）船厂常用管子标准规格应适当增加，设计时尽量按规范要求选型，尽量避免厚管代薄管。

（17）对机舱或是部分机械处所的绝缘材料考虑取消白铁皮包覆。

（18）在成本允许范围内，采用轻质材料。如管路采用玻璃钢管或是PPR管。玻璃钢的密度只有1900kg/m3,而钢的密度为7800kg/m3,但两者的拉伸强度接近，耐腐蚀性能好，对于大气，海水和一般浓度的酸碱盐及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。走道、梯子、栏杆多采用玻璃钢或铝合金等轻质材料，直升机平台可使用铝合金代替钢结构。波纹壁板考虑采用轻质材料，住舱之间的轻型舱壁可选用铝箔蜂窝芯的舾装板代替岩棉芯的复合岩棉板。天花板、围壁板采用蜂窝芯板，但要注意隔音效果的改善措施。生活舱室潮湿区域的传统水泥敷料（密度为2500kg/m3）可改为新型轻质敷料（环氧甲板敷料密度为1050kg/m3）。采用铝合金的搁架或是外购其他轻型材料代替钢制焊接搁架。居住舱室采用网状电缆托架，满足规范前提下，其他区域的电缆托架采用铝合金或玻璃钢等轻型复合材料。