修造船中的新技术

修造船中的新技术摘要:进入本世纪以来，船市空前兴旺船价飞速上涨。但钢材等原材料和设备的价格上涨速度也较快。为了解决船位紧张、建造能力不足的瓶颈问题，韩国倡导的巨型总段造船法、平地造船法、浮船坞造船法等新的造船模式就在这背景下应运而生，日本和韩国的一些船厂分起效仿。正文:1概述巨型总段造船法是在大型分段基础上实现巨型化，同事扩大预舾装和涂装及可以分段测试的工作，使总段制造向专业化、社会化方向发展，从而大幅度缩短船坞内建造周期，提高干坞利用率。浮船坞造船法和平地造船法的基本原理是一致的，前者是在浮坞内完成船体最后连接，形成整船后，再利用浮坞下水，不用干坞或船台等常规造船设施。这些造船模式在缩短造船周期、提高造船产量方面发挥了重要作用，使造船技术跃上了一个新的台阶。巨型总段造船法在3种新造船方法中不仅应用较早、范围广，对造船产量的提高发挥了巨大作用，只有使船体分段巨型化才能使浮船坞造船法和平而且是应用浮船坞造船法和平地造船法的基础，即地造船法发挥有效作用。从这个意义上说，巨型总段造船法是韩国近几年采用的新造船方法的基础和代表。2巨型总段造船法的重要意义及其发展巨型总段造船法是先由大型总组车间造好重达数千吨的巨型分段，运至整装船坞，再由巨型浮吊将其吊入船坞连接成整船以形成船舶建造异地平行批量生产模式。巨型总段造船法的实施，提高了船坞的面积利用率，坞位布置的灵活性更好，极大地提高了船舶产量和造船效率。2.1巨型总段建造发的重要意义(1)船厂的企业管理模式已由单个企业的管理模式，发展为扩展企业的管理模式，即转向虚拟企业或动态联盟的供应链管理模式。(2)巨型船体总段的异地准时建造，大幅度地提高船坞的生产效率。(3)使大型船厂的核心竞争能力与合作伙伴的能力集成，为成为世界级企业积蓄了能量。2.2巨型总段造船法在韩国的发展(1)3000t巨型总段巨型总段造船法在韩国被称为革命性造船技术。2001年，韩国三星重工巨济船厂首先采用该造船法，总段重量从200多t提高到约3000t，每艘船的总段数量由130个减少到10多个，利用3000浮吊，把由专业分段厂制造成的总段（已完成大部分舾装工作）吊进船坞进行大合拢，坞内建造周期由3个月缩短至1.5个月。(2)6000t巨型总段2005年，韩国三星重工将总段重量增加到6000t，总段长度达100m，使10万t级船舶的总段数量由10个左右减至3～4个，巴拿马型船舶的总段数量只有5个，进一步缩短了坞内建造周期。(3)12000t巨型总段——Tera分段法韩国现代三湖重工采用Tera分段法，只用两只船体分段建造一艘船，每只分段重6000t。2008年，现代三湖重工在平地上拼装焊接的分段重量达到12000t，长度达188m，相当于一艘4300TEU集装箱船整船的2/3。该巨型分段在平地上拼装后，通过滑行轨道系统滑进浮船坞内，再从浮船坞内移至船坞内进行总装。三星重工在中国山东荣城市船体分段工厂采用Tera-Block系统建造的万吨船体分段长150m，建成的分段通过海上拖航拖曳到韩国的巨济。(4)Skid造船法Skid造船法是韩国船企推出的一种新的巨型总段造船法，船的前后两部分先在陆地上分别建造，然后移到码头边的驳船上对接组装，最后由浮船坞托到海上下水。据韩国STX造船公司称，该公司厂于2004年在世界上率先开发出平地造船工艺SLS（SkidLaunchingSystem）。采用这种新工艺，4～8万t的成品油船和化学品运输船，建造周期由52天缩短至30天。目前，现代重工、大宇造船和韩进重工等均已采用这种新的造船法。(5)DAM装配法DAM装配法是使船厂可以建造比船坞更大的船的巨型总段造船法。2005年，韩进重工为了克服造船坞最长只有300m的局限性，先在坞内建造主船体部分（尾段），而船首部分则在码头建造。待两部分船体建成，主船体部分浮于船坞内，再使用DAM系统（一个采用先进技术的潜水箱）及浮吊把船首部分与主船体拼接。采用这种方法使该公司能够建造长达325m的8100TEU超大型集装箱船。3巨型总段造船法的重要变革和突破3.1相对于大型分段造船法，巨型总段造船法有3个重要变革(1)巨型总段吊入船坞，通常由巨型浮吊完成。为此，多数韩国大船厂添置了起吊能力为3000t以上的浮吊。(2)巨型总段既可以在船厂内建造，也可以由专业分段厂建造，通过海上拖航将分段拖曳到船坞边，再将其直接吊入坞内。(3)巨型总段造船法可以方便地与平地造船法、浮坞造船法结合使用，以进一步提高造船效率和产量，减少投资费用，较快形成产能。3.2与日本模式大型分段造船法相比，韩国模式巨型总段造船法实现了4个方面突破(1)造船主流程进一步优化。韩国模式将总组工艺阶段在专业化室内车间或专业厂完成，总段重量发展为数千吨，并且用起重能力达数千吨浮吊和其他移动方式在干坞、浮坞和平地上进行搭载，大大减少了对原有干坞（船台）核心资源的依赖。(2)造船总装化程度更高。韩国模式广泛建立分段和巨型总段专业制造厂，社会化生产取得重大突破，有效提高了船厂的总装化程度。(3)壳舾涂一体化程度更高。在韩国模式中，分段巨型化使壳舾涂一体化得以更好实现，出现了完整性极高的上层建筑专业制造厂。(4)管理精细化程度更高。韩国船厂在实施造船精度管理基础上应用激光三维测量和总段搭载模拟等技术，进一步提高制造精度，实现了巨型总段的无余量搭载。4巨型总段（分段）的运输及吊装问题为了解决巨型总段的运输及吊装问题，韩国造船企业在吊运设备方面采取了相应的保障措施。4.1设置巨型浮吊目前韩国三星巨济船厂拥有两座浮吊（3600t和3000t），大宇玉浦船厂和韩进影岛船厂各有一座浮吊（3600t和3000t）。当然巨型浮吊也用于安装海洋工程和海上救捞，例如我国振华港机于2008年5月建造的世界第一起重能力的7500t全回转浮吊。4.2船坞龙门起重机和门座起重机大型化随着船坞平面尺度大型化和巨型总段建造工艺的推广，船坞龙门起重机和门座起重机的大型化进展十分迅速。根据国内、外船厂的经验，在推行造船工序前移的过程中，对起重设备的跨度和起重量都提出了新的要求。在韩国，现代三湖重工于2007年设置了1200t龙门起重机，2008年新建一座大型船坞，配置了一台1600t的龙门起重机，计划于2010年投产。在日本，更新或添置千吨级龙门起重机的船厂有三菱重工的长崎造船所香烧工厂、三井造船千叶船厂和大岛造船久富工厂。在中国，烟台莱佛士船厂2008年配置的DassaultSystemes（DS）公司制造的双龙门架固定起重机，起重量各达到10000t，2座龙门架的主梁距地面高度分别为70m100m，跨距达120m。5巨型总段的吊装和平面移动工艺的新进展大型起重设备造价昂贵，如果将起重和平面移动两种功能分开来处理，起重设备设在固定位置，只负责重件的垂直运动，而平面移动由其他投资较低的简易装置完成，则起重设备的构造和价格将大为降低。例如1台起重量为800～900t的龙门起重机造价在一亿元以上，而采用超级起重工艺（大型分段的定位吊装和平面移动工艺）吊装自重10000余吨甲板模块的起重塔架和吊架，其造价仅为前者的十分之一乃至几十分之一，当然两者的效率是有较大差别的。因此，在一些建造半潜式钻井平台的大型船坞往往采用大型龙门起重机（或大型门座起重机）与超级起重工艺相结合，并辅以一定数量中小型门座起重机的三级配置。6巨型总段的专业化和社会化生产有效实施巨型总段造船法的一个重要条件是分段和巨型总段高效、低成本的专业化和社会化生产。韩国在国内外大规模建设专业分段厂，以大批量定制方式拓展分段的专业化生产。2008年韩国分段厂的年分段制造能力已达230万吨。7巨型总段的三维精密测量和计算机模拟法为推行巨型总段造船法，还必须解决精度控制问题。7.1日、韩造船企业广泛使用激光三维精密测量和计算机模拟计算技术总段（分段）激光三维精密测量和计算机模拟计算技术是大宇造船海洋公司开发的一项成果，是日、韩造船企业广泛使用的测量定位技术。该技术主要是通过专用的激光经纬仪将总段上测量的基点数据输入到现场配置的计算机内，对测量数据进行计算、分析，快速确定定位偏差和修正数据。采用这一技术可使船舶的实际重量与设计重量之间的误差控制在0.5%以内，推进了巨型总段实现无余量对接；大大缩短了总段吊装定位时间；有效保证总段的尺寸和精度，进一步推进预舾装和涂装工作；压缩搭载合拢时间，有效地缩短造船周期。7.2徕卡（Leica）AxyzSTM空间坐标测量系统软件美国纽波特纽斯船厂将徕卡AxyzSTM空间坐标测量系统软件用于航空母舰等军船和商用船总段激光三维精密测量工作。该系统软件的最大优点之一是可以通过现场测量，并预先计算好切割余量，在装配前进行切割，从而可减少用料、生产设备减少耗时，最终加快了生产过程。该系统软件还能采集完数据后进行分析，但由于数据分析所花时间较长，因此该船厂将采用徕卡公司的另一集成软件工具——来自芬兰A.M.S.公司的造船软件工具包DCP20/30用于精度控制。8结语从某种意义上说，以巨型总段造船法为代表的造船模式的创新和变革推动了世界造船格局的变化。加快建立现代造船模式是中国船舶工业赶超日、韩，实现造船强国目标的关键举措。由于受生产设施的限制，特别是起重能力方面的差距，我国在推行巨型总段造船法方面与韩国相比有很大差距。我们应该积极学习和借鉴韩国模式，通过梳理技术，制定目标、路线和方案，引进万吨级总段、模块和整船的支承、移位及上驳进水技术，优化总段专用场和龙门起重机、大型浮吊、浮船坞等资源配置，综合应用总段组装-全船合拢-移运先进技术，进一步促进以巨型总段造船法为代表的新造船方法在我国造船企业中的推广应用。参考文献：周启学，人民交通出版社，《造船工艺流程》2011-7上海市造船工程学会，《上海造船》2009时风俊，国防工业出版社，《现代修船管理》2008