车客渡船建造过程中的重量重心控制研究

于大庆，张晓永

(1.镇江市振兴海洋船舶重工有限公司, 江苏 镇江 212100；2.陆军装备部驻沈阳地区军事代表局驻哈尔滨地区第二军事代表室，黑龙江 哈尔滨 150000)

0 引言

汽车渡船是车辆过江、过海主要交通工具，特别是在冰雪等异常天气情况下，是其他通道无法替代的交通工具。车客渡船在设计和建造过程中其重量和重心的控制是项目管理中非常重要的内容，也是评价建造质量的重要考核指标，但重量和重心发生变化的因素比较多，这些因素都会导致车客渡船运行时出现安全隐患，可能造成船沉人亡、车辆下江等事故。

目前，国内外针对车客渡船重量重心控制的研究相对较少,更多地偏向于车客渡船结构强度有限元计算或者节能环保及渡运安全等方面,未考虑重量重心变化对车客渡船运行的影响。因此，有必要对车客渡船重量重心的控制进行研究，从而提高渡船的建造质量和精度，保证车客渡船营运安全。

本文根据车客渡船重量和重心的特点，分析造成重量重心变化的原因，并提出相应的解决办法，从而提高渡船的建造质量。

1 车客渡船重量和重心的特点

(1) 车客渡船的重量主要包括空船重量和变动重量两部分。空船重量是指渡船本身固有的重量。变动重量包括车辆、人员、燃油、淡水等，例如：渡船在装载车辆和人员时所产生的重量，会因为装载情况的差异而发生较大的改变。空船重量和变动重量，两者是此消彼长的关系。车客渡船建造时，如果完工状态下的空船重量超出了设计的上限值,那么该船在运行时就无法达到预期的载重指标；低于设计下限值，那么在最大的装载状态下，车客渡船也无法达到理想的吃水深度,发挥不出机器设备应有的效率,造成资源的浪费。

(2) 在进行渡船建造时，重量和重心的控制工作指的是空船状态下的重量和重心控制。空船状态下的重量是指船体钢材、木作舾装和机电设备三大部分重量，包括备件、管系中的液体、液舱中不能吸出的剩余液体。这个重量与渡船的装载情况无关。渡船必须在完工的状态下，保证空船重量在设计范围内，同时重心位置也需要控制在设计允许范围内。

(3)在进行渡船建造时，不少技术人员将关注的重点放在重量的控制上，忽视了重心的控制工作。更有设计人员认为，重心位置的变化只会影响到渡船运行时的稳定性，但实际上重心位置的变化还影响船舶的经济性。例如：某车客渡船空载状态下的重心数值超出了设计值。当第一辆卡车上船行至最前端时会使后端即车辆上船端会翘起，致使后面的车辆上船非常困难；有时甚至需要第一辆卡车后移，减小后端的翘起高度，才能使后面的卡车上船，延长了装船时间。空载状态下的重心数值若低于设计值，干舷会减小，使渡船的车辆装载量减少，最终降低了渡船的经济效益。

车客渡船的重心位置的变化对舵桨的维修更换有着重要的影响。舵桨位置线形见图1。正常情况下车客渡船的舵桨平面高度在空船吃水以上，舵桨的桨叶应该浸没于水中。如果重心过高，舵桨更换或维修时必须进坞维修，否则舱内会进水。如果重心过低，桨叶有部分会暴露在水面之上，空船航行时，会有部分动力流失，降低该船的经济性。

2 导致重量和重心发生变化的因素

2.1 图纸设计的问题

由于车客渡船外部线形比较复杂，因此存在着外部线形与空船重量、空船重心的高度与空船吃水高度的匹配问题。如果匹配不好就会降低该船的经济性、使用性能，舵桨维修更换困难等。外部线型见图2。在对图纸内容进行审核时，审图意见也会对渡船的建造产生较大的影响。一些板材厚度的增加、设备基座的补强等，都会导致设备重量和重心发生较大的改变[3]。

图2 外部线型图

2.2 生产过程中存在过多修改

由于内部空间受到限制,渡船在实际建造时，施工人员会提出相关修改的申请，例如：日用油柜、淡水柜、压力水柜、油污水处理装置等安装位置的改变；船厂考虑到用船单位实际使用需求和习惯问题，需要对一些部位进行加强，以及对一些管道和电缆的位置进行改变。这些改变内容，都会对重量重心控制工作产生影响[4]。

2.3 设计方案与工程建造目标不符

在渡船建造的后期，不少业主会提出一些改造要求，例如增加管线和外部的供电设备。由于在设计方案中没有考虑这些改造项目，使得渡船的重量和重心发生较大的改变。

2.4 试运行阶段的修改

一般来说，车客渡船建造时，在调试阶段渡船要进行系泊试验。由于对渡船的性能和操作比较熟悉，很多船员会参与设备的调试和验收等工作。在这个过程中，船员会根据自身的操作需要设备及后期的维护和保养工作、日常习惯等，提出相应的修改意见，例如：在舱室中增加维修平台、对管线和设备的建造位置进行变动。此类情况也会影响渡船自身的重量和重心控制工作。

2.5 材料和设备的选择与设计内容存在偏差

设计方案所给出的重量和重心预估值是按照理论值进行相应计算得到的，而实际采购到的材料与计算数值之间存在一定的误差。如果误差比较大，就会影响渡船重量和重心控制工作的开展。在计算车客渡船的重量和重心时，应按照厂家提供的相关设备数据进行相应的计算。但是，无论是按照理论值进行计算，还是在完工状态下对数据进行重新测量，都要求车客渡船的重心位置、装载量等指标不能发生改变。空船实际重心位置是通过倾斜试验获取的。因此，数据信息采集结果的准确性，对控制工作的开展情况也会产生较大的影响。

3 重量重心控制措施

车客渡船的特点是：型深小，船宽大，便于车辆在宽敞的甲板上通行；从安全角度出发，乘客与车辆不能在同一甲板上，渡船需要为所有乘员设置足够的行动空间，因此上建面积比较大；同时渡船的驾驶员需要良好的瞭望视野。以60 m车客渡船为例，其空船重量约为650 t，型深3.5 m，上层建筑高11.65 m，故船舶重量有变化，重心的位置也会变化。因此为保证船舶的安全，在车客渡船建造过程中，必须制订严格的重量重心控制措施。

3.1 严格把关图纸的设计

车客渡船进行送审设计时，对图纸中重量重心相关的内容应严格把关，控制好外部线形与重量的关系、舵桨高度与空船吃水的关系。设备的布置和摆放尽量按重量左右均布。

3.2 严格按图施工

目前车客渡船的设计很成熟，建造方应严格按图施工。但是，各个造船厂对船体、轮机和电气的施工都能做到按图施工，却对装潢部分的施工比较随意。实际上装潢部分对重量重心的影响很大，造船单位绝对不能麻痹大意，应该做到按图施工。

在进行车客渡船建造时，设计方案的修改是导致渡船重量和重心发生变化的主要因素，因此要对影响重量和重心变化的所有修改内容进行科学的评估。要通过评估工作的开展，确定设计内容的修改对重量和重心的影响程度，从而对修改内容是否能够执行进行确定。

3.3 提高重视程度

在进行渡船实际建造时，应该建立一个综合性的专门控制小组，明确各个环节建造的负责人，将权责落实到个人身上。

(1)设计单位提出重量和重心的控制目标，在船舶建造过程中要根据船厂反映出来的信息数据定期进行重量和重心的实时核算，对渡船的稳定性和承载能力进行严格的检验，同时还要提出下一步的工作方向和控制要求。

(2)建造人员应该严格按照设计图纸的要求进行施工；对渡船的重量和重心进行细化管理；及时反馈施工现场存在的一些修改内容。

(3)业主和监理人员主要负责控制工作的开展，并且对各部门之间的工作进行协调。开展控制工作的人员必须具备相应的经验，还要具备责任心。因为在开展控制工作时，涉及到的各项内容比较专业，而且要从整体上对各方面的工作进行把握。

3.4 采用动态的控制模式

在开展控制工作时，由于涉及内容比较专业，而且导致重量和重心发生变化的因素比较多，所以控制工作属于动态的工作。在进行动态控制时，要对各项工作的执行情况进行实时的监督和管理，确保检测结果更加准确。可以采用循环理论进行动态管理，确保设计方案的修改和重量重心控制工作能够达成平衡的状态，使得各方面的工作能够顺利开展。

在开展控制工作时，要定期编制控制报告，确保所有参加人员都能了解到重量重心的控制信息。在编制控制报告时，要用直观的文字和图表描述重量和重心的分布情况，同时对下一步的控制措施进行标注。报告编制时，应该从渡船的建造之初就开始制作，直到渡船的建造完成。要根据项目的实际情况，定期更新编制报告内容。

3.5 强化材料和设备的管理

材料制作安装后，要记录每个分段的重量。在对材料和设备进行称重时，应该采用不同的方法，精确记录所有材料和设备的实际重量，并与生产设计时提供的数值进行对比。只有及时掌握重量和重心的变化，才能制定合理的措施，开展控制工作。理论重量与实际建造重量分布图见图3。图中，按照站位分别标出了理论与实际的重量分布，可以看出实际重量与理论重量还是存在一定的差别的。这就需要制造厂要在渡船交付使用前将实际的重量重心数据提供给设计方，让设计方对渡船的重量重心按照实际情况进行重新核算，并得出最终的重量重心位置，让渡船的使用更加安全、经济。

图3 理论重量与实际建造重量分布图

4 结语

综上所述，在进行车客渡船建造时重量和重心的控制工作具有涉及面广、内容繁琐、建造周期长等工作特点，因此重量和重心控制工作难度较大。相关人员必须充分了解重量和重心控制的重要性，并且对这项工作存在正确的认知，在建造时才能对各项环节高度重视。在进行重量和重心控制时，导致其发生变化的主要因素是设计内容的修改，所以在建造中必须对这方面进行严格的控制，做好重量和重心的统计报告，制定更加合理的控制措施建造出符合设计的车客渡船。