船体总段吊带吊装新工艺与应用研究

唐泓刚 徐施红 王莹

摘 要：船舶的总段建造法对提高船体的质量和减少船坞周期具有良好效果。本文基于船舶总段安装的发展趋向，对船体吊带吊装新工艺与应用进行研究，并对由新型材质构成的总段吊带吊装薄壁船体总段取代甲板吊环的安装方式进行阐述，技术人员需要对安装方案进行了有限元计算，进而保证吊带吊环装新工艺的顺利应用。

关键词：船体总段；吊带；吊装；新工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.059

1 总段结构

船体E总段是某一型号轮船的船舱总段，E总段的主要特点就是船体薄壁呈现深V字形，整个段位处于船体的58#和110#肋位之间，其中包含一号甲板、二号甲板以及船体内底。一号甲板在E总段中呈现纵向连续排列，其中在72#和85#肋位之间存在一个直径为2300毫米的张口。同时，二号甲板处于59#与106#之间，在整个E总段中呈现连续，在98#工段处配置有横舱壁，在船体内腔中起到支撑E总段的作用。E总段材料均采用高碳钢，保证船体长时间处于海水中，具有较强的耐腐蚀性，船体外板壁厚约5毫米，底板厚度约6.5毫米。

2 吊带吊装方案

2.1 船体总段的质量重心计算

基于每个专业设备舾装托盘的构造状况，对E总段的所有构成部件进行调试，其中对船体内腔所涵盖的工件质量、涂装、前处理、轮转系统以及涡轮设备等环节进行汇总，这一安装过程需要工程师及时对每个工件的安装情况进行记录，尤其是对船体E总段的电器设备，需要如实的汇报安装情况，最终根据所有工件的参数和指标来计算出船体E总段的重心位置[1]。

2.2 吊装方案

船体总段吊装工作可以分为分段总装和总段预舾装两个阶段进行，船体E总段的建造需要2台塔吊、4台起重机以及其他运输设施同时进行作业。在船体总段的71#、85#、96#以及109#肋位处分别设置吊带。在吊装作业过程中对接缝处非常容易造成超负荷冲击，导致船体底板沿着应力开展的方向开裂，这对船体的骨架和整个船体E总段的强度造成不良影响[2]。在船体E总段的65#和70#肋位分别存在吊带的两个企口，两个企口分别负责船舱两端的货物运输，在对65#肋板进行安装和调试时，需要考虑船体E总段其余部位的承受载荷的能力，每个吊带都具有一定的承受范围，在进行船体总段的安装过程中，需要将吊带进行合理的分配，进而保障在船体在总段吊装吊带工作过程中保持平衡。

3 吊带保护器设计制作

为了减少船体在总段安装过程中出现的摇动和偏移现象的出现，保障船体总段在吊带吊装工作过程中不出现肋位偏移状况，工程师需要采取有限元的计算方式来预测船体的偏差，同时通过数据拟合来设计船体吊带的安放位置。在吊带的企口处配备合适数量的保护装置，避免在船体内腔和底板相互碰撞过程中对折角保护器造成损坏，这在整个船体E总段的吊带吊装作业中十分关键。

3.1 保护器剪切应力计算

吊带保护器的剪切应力需要根据材料的刚度和加工塑性来确定，通常是材料综合强度的0.6倍，而吊带的企口保护器需要采用刚度极强的合金低碳钢，同时其应变强度需要满足300Mpa。

对船体总段吊带吊装的过程进行研究，吊带的极限应力承受范围是固定的，其中吊带的最大横向负载能力为13吨。船体内板和底板接缝处的折角保护器所能承受的最大压力是276Mpa。因此，在进行船体总段吊带吊装工作时，需要在船体所能承受的负荷范围之内进行。

3.2 保护器结构组成

船体吊带固定的保护系统主要由两部分组成，即吊耳保护系统和滑轮保护系统。吊耳保护系统结构包括挂钩、钢丝、转向轮、固定架、滑轮、起重机以及固定板等，在船体内板和外壁分别存在固定吊耳和转向轮两个结构，两者对船体平衡起到一定的保护作用。固定板和挂钩则是在当吊耳和转向轮难以完成特殊的工作时发挥作用。

3.3 企口保护器使用

企口保护器在船舶整个底板上发挥着重要作用。通常而言，企口保护系统均位于船体的内板和总段边缘处，这样方便通过吊耳来实现两个结构的相互连接，在对底板进行牢固的过程中，企口保护器可以通过钢丝和吊耳的相互作用来保证整个船体的稳定。针对大型轮船来说，企口保护器具有相互对称的特征，有利于其在船体的两端分别作业，在船体内腔和吊耳的相互受力过程中可以保障E总段的其它结构保持稳定。

3.4 折角保护器的使用

船艙的折角保护器位于船体的内板和船头相互衔接的位置，其主要的作用是保护船体底板不被物体所冲击，对船体的内板起到保护和纠正的作用。

4 实施

在对整个船体的E总段进行吊带吊装之后，工程师接下来的工作需要对船体进行第三总段安装，在第三总段安装过程中特别考验安装人员的工作技术和经验。在对第三总段进行安装和调试的过程中，工程师需要实时记录安装进度，针对过程中所出现的问题进行记录，并形成相应的文件和安装说明，以便于为今后的船体总段安装工作提供资料，同时也为在大型船体E总段各个结构部件安装工作中提供参考。

通过仔细分析船体总段吊带吊装工艺之后，对船体总段的结构、部件质量、衔接要点以及调试技术有了更加深入的认识。在对船舶E总段进行安装之后，需要通过专业的软件来进行模拟，采取有限元计算和数据拟合的方式来预测船体总段的安装效果和运行状况，对可能出现的技术问题进行模拟，并提供相应的解决方案。同时，基于船体总段吊带吊装的技术要求，在安装工作进行之前，要对船体总段的内板和外壁进行负荷模拟以及应力计算，进而选取合适的部件进行安装调试。

就具有深V型薄壁船舶的E总段而言，其普遍存在底板厚度不足、部件衔接不牢固等问题，这需要在对船体总段进行吊带吊装之前采取有限元计算来预测吊带所需要承受的拉力以及形变幅度，根据计算结果来对吊带进行调试，保障吊带所承受的载荷和形变量在安全范围之内。

参考文献：

[1]崔丽.船体局部曲面结构造型的三维设计[J].舰船科学技术，2018，

40（6）：187-189.

[2]孙亮.船体结构设计方式的分析[J].科技风，2018（01）：14.

作者简介：唐泓刚（1984-），男，江苏人，本科，助理工程师，研究方向：船舶结构。