一种利用气囊进行船舶加长改建方法与流程

jimosea

1.本发明属于船舶加长改建技术领域，具体涉及一种船舶加长改建方法。


背景技术：

2.众所周知，世界贸易中航运运输占比最大，然而新造船舶成本大、周期长、投入高，船舶的加长改建能满足在短时间内增加运力，提高船舶利用率的需求。然而船舶的加长改建虽然优势明显可是技术难度大，技术的转型升级势在必行。
3.目前加长改建的工艺常用“浮沉法”和“轨道拉移法”，由于“浮沉法”只适用于浮船坞受制于船厂基础设施，且需要做的固定加强偏多，切割开的艏艉段为了避免泡在水里还需要做相应的保护措施；而“轨道拉移法”需要专门的轨道或者平板车，对船厂的基础要求更高，相对而言投入成本大，综合考虑，以上两种方法使用成本较高且对船坞和船台需要改建，不适合规模较小的船厂。


技术实现要素：

4.技术问题：针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种船舶加长改建方法，减少船坞或船台的结构改动，降低船舶改建成本。
5.技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种船舶加长改建方法，包括以下步骤：s1、船舶勘测划线：船舶进坞或船台落墩后画五条段线，包括在主甲板上画出两条平行于船舶纵向的第一直线并打洋冲点、在左右直底上各画出一条平行于船舶纵向的第二直线并打洋冲点、将船舶中心线投影至地面并在地面画出船舶中心标记线；在五条段线上设置永久支架并在支架上设置激光器，使用激光器测量并记录两条第一直线、两条第二直线和船舶中心标记线这五条段线对应船舶位置的挠度值；在船舶外表上面画船舶横断面的切割环线，所述切割环线垂直于船舶纵向，将船舶分为艏段和艉段；s2、切割：对切割环线处进行切割，将艏段和艉段分割。
6.s3、艏段拉移：在艏段底部设置多个气囊，利用所述气囊充气抬升艏段，在船艏方向设置牵拉装置，利用牵拉装置配合气囊将艏段向船艏方向牵拉到指定位置；s4、分段搭载：以艉段作为基准段，吊装分段，根据所述五条线段及记录的挠度值和激光器初步定位分段的位置，初步定位完毕后，在强结构位置安装临时定位码板，对焊前精度进行检测，检测后焊接；s5、艏段合拢：利用牵拉装置配合气囊将艏段向船艉方向移动，在艏段的中心线前后布置第二吊锤对应船舶中心标记线，第二吊锤用于检测艏段回靠偏差度，利用第一直线、第二直线和船舶中心标记线配合激光器以及前期记录的挠度值控制艏段的合拢精度，利用气囊充气的压力调整艏段的前后高度，使艏段到达预定位置和高度，此时气囊保持充气状态，然后在艏段底部布置可调节高度的坞墩，当坞墩布置完成后，再次利用五段线配合激光器检验艏段的定位精度，在船舶上安装定位码板，再次检查坞墩都已受力，逐个将气囊放气
撤离，对合拢口进行焊接；s6、配套设备改装：船舶管系和电缆对应延长，设备安装。
7.优选的，所述步骤s1中，在船舶横断面处左右舷顶列板各取两个点打洋冲点，在船舶横断面处左右平底安装舭龙骨处取两个点打洋冲点，拉线弹线，初步确定切割环线的位置，再根据是否与五段线垂直对切割环线的位置进行再次校正。
8.优选的，所述步骤s1中，激光器测量并记录每条第一直线船舶位置每个肋位上下方向的多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第一挠度线，测量并记录每条第二直线船舶位置每个肋位水平方向多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第二挠度线，测量并记录船舶中心标记线对应船底位置上下方向多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第三挠度线。
9.优选的，所述步骤s2中，在切割环线处对应的舱内设置多根第一支撑杆，对船舶舱口进行固定防止舱口变形，在艏段的切割环线处设置第二支撑杆，防止艏段切割位置处变形，所述艉段架设定位支架，用于固定艉段位置。
10.优选的，所述步骤s3中，牵拉装置包括滑轮组和通过钢丝绳与所述滑轮组连接的卷扬机，所述艏段上焊接第一拉耳，所述卷扬机通过滑轮组与第一拉耳连接并通过第一拉耳牵拉艏段向船艏方向移动。
11.优选的，所述步骤s4具体包括以下步骤：s4.1、将分段分为三个小分段包括第一侧段、底段和第二侧段；s4.2、以艉段作为基准段，吊装底段，在底段前后挂第一吊锤，根据船舶中心标记线及记录的挠度值配合激光器定位底段的位置s4.3、吊装第一侧段根据第一直线和第二直线及记录的挠度值配合激光器定位第一侧段；s4.4、吊装第二侧段根据第一直线和第二直线及记录的挠度值配合激光器定位第二侧段；s4.5、在三个小分段位置都初步定位完毕后，在主要位置安装临时定位码板，对焊前精度进行检测，检测后焊接。
12.优选的，所述步骤s5还包括在分段和艏段布置多个葫芦组，所述葫芦组用于配合牵拉装置调整艏段的左右位置。
13.优选的，所述步骤s5中，当船坞或船台的底部没有坡度时，在艉段上设置若干个与滑轮组连接的第二拉耳，在艏段上设置若干个通过钢丝绳与滑轮组连接的第三拉耳，所述卷扬机通过滑轮组将艏段向船艉方向牵拉。
14.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、利用气囊和牵拉装置配合的方法来实现艏段的位移，不用过多投入专业设备，克服船厂基础设施不足的困难同时也大大降低了成本，本发明所用的气囊和卷扬机可以通过租赁的形式实现，额外投入低，对船厂的基础要求不高，无论船坞、船台均适用，本发明适用性广、成本低、周期可控；2、船舶由于长时间使用会有一定的变形，“五段线检验法”通过五条线段配合激光器测量并记录船舶位置的挠度值，分段采用“小分段搭载法”能及时对搭载和合拢的分段进行微调，提高加长改建的精度；3、分段划线后对艏段的大开口处和结构强度薄弱处进行支撑加固，所切割平面与船舶中心线垂直，进一步确保船舶精度可控。
附图说明
15.图1为本发明牵拉方法示意图；图2为本发明“五段线检验法”各线位置和切割环线位置示意图；图3为本发明分段的结构的示意图；图4为切割后艏段侧视结构示意图；图5为艏段合拢时葫芦辅助调整示意图；图6为实施例耙吸挖泥船配套设备改装的示意图。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
17.本发明以500方耙吸挖泥船“航浚22”实际泥舱加长6米的改建项目来说明，船舶基本参数如下：耙吸挖泥船“航浚22”改建前改建后总长72.8m80.3m型宽14.0m14.0m型深5.2m5.2m结构吃水4.0m4.0m最大舱容900m31258m3最大挖深13.5m18.0m“航浚22”在加长改建时，根据泥舱的整体布置情况出发，“航浚22”原船有三个泥门，即泥舱可分为三个标准段。根据使用需求和实船情况，增加一个6米长泥舱标准段并新增一套泥门系统的方案符合预想要求，既能方便与前后结构的对接也能满足加长改建预期效果。其他船舶加长改建应优先考虑加平直段，无论分段建造还是搭载定位都能大大降低改建难度。
18.整个工艺步骤主要包括，船舶勘测划线、分段切割、艏段拉移、分段搭载、艏段合拢、配套设备改装。船舶勘测划线，主要是对船前期现有的尺寸进行复核，并在指定位置划出切割线和检测线；分段切割，主要包括对切割环缝附近进行局部加强防止船舶变形；艏段拉移包括定位艉段并进行固定，切割艏段并拉移；分段搭载主要包括新分段的搭载定位工作；艏段合拢主要包括合拢和定位等相关工作；配套设备改装主要包括新增泥门系统安装、泥管、电缆、绞车等设备配套改装工作。图1为“气囊拉移法”的整体示意图。
19.本发明主要几个步骤具体描述如下：步骤一、船舶勘测划线，使用“五段线检验法”船舶进坞或者船台落墩以后，在船舶的左右舷主甲板、左右直底画出4条平行与船舶的纵向的直线约12米长（可根据实际需要调整，取决于新加分段的长度），即图2中的两条第一直线10和两条第一直线10，并在4条直线上分别打多个洋冲点，做永久标记，将船舶中心线投影至地面并延长30米（可根据实际需要调整，取决于新加分段的长度和艏段位移的距离），在地面画船舶中心标记线12。在上述的五条线段（两条第一直线10、两条第一直线10和船舶中心标记线12）靠近艉段7处分别做永久支架并架设激光器13，测出第一直线10船舶
位置每个肋位（肋距600mm）上下方向第一挠度线14（隔600mm距离取上下方向距离理论水平面的n个挠度值的平均值，可理解为主甲板上沿着船舶纵向的平均高度线），按照该方式继续测量并记录第一直线11船舶位置的水平方向的多个挠度值，做好记录，取平均值作为对应的第二挠度线，继续测量并记录船舶中心标记线12对应的船底位置上下方向的n个挠度值（取一个理论水平面来找距离船底的n个值）做好记录后，取平均值，作为对应的第三挠度线（这个挠度线可以反映船底中心变形情况，后续


1.本技术属于船舶加长改建技术领域，具体涉及一种利用气囊进行船舶加长改建方法


背景技术：

2.众所周知，世界贸易中航运运输占比最大，然而新造船舶成本大、周期长、投入高，船舶的加长改建能满足在短时间内增加运力，提高船舶利用率的需求。然而船舶的加长改建虽然优势明显可是技术难度大，技术的转型升级势在必行。
3.目前加长改建的工艺常用“浮沉法”和“轨道拉移法”，由于“浮沉法”只适用于浮船坞受制于船厂基础设施，且需要做的固定加强偏多，切割开的艏艉段为了避免泡在水里还需要做相应的保护措施；而“轨道拉移法”需要专门的轨道或者平板车，对船厂的基础要求更高，相对而言投入成本大，综合考虑，以上两种方法使用成本较高且对船坞和船台需要改建，不适合规模较小的船厂。


技术实现要素：

4.技术问题：针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种船舶加长改建方法，减少船坞或船台的结构改动，降低船舶改建成本。
5.技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种船舶加长改建方法，包括以下步骤：s1、船舶勘测划线：船舶进坞或船台落墩后画五条段线，包括在主甲板上画出两条平行于船舶纵向的第一直线并打洋冲点、在左右直底上各画出一条平行于船舶纵向的第二直线并打洋冲点、将船舶中心线投影至地面并在地面画出船舶中心标记线；在五条段线上设置永久支架并在支架上设置激光器，使用激光器测量并记录两条第一直线、两条第二直线和船舶中心标记线这五条段线对应船舶位置的挠度值；在船舶外表上面画船舶横断面的切割环线，所述切割环线垂直于船舶纵向，将船舶分为艏段和艉段；s2、切割：对切割环线处进行切割，将艏段和艉段分割。
6.s3、艏段拉移：在艏段底部设置多个气囊，利用所述气囊充气抬升艏段，在船艏方向设置牵拉装置，利用牵拉装置配合气囊将艏段向船艏方向牵拉到指定位置；s4、分段搭载：以艉段作为基准段，吊装分段，根据所述五条线段及记录的挠度值和激光器初步定位分段的位置，初步定位完毕后，在强结构位置安装临时定位码板，对焊前精度进行检测，检测后焊接；s5、艏段合拢：利用牵拉装置配合气囊将艏段向船艉方向移动，在艏段的中心线前后布置第二吊锤对应船舶中心标记线，第二吊锤用于检测艏段回靠偏差度，利用第一直线、第二直线和船舶中心标记线配合激光器以及前期记录的挠度值控制艏段的合拢精度，利用气囊充气的压力调整艏段的前后高度，使艏段到达预定位置和高度，此时气囊保持充气状态，然后在艏段底部布置可调节高度的坞墩，当坞墩布置完成后，再次利用五段线配合激光器检验艏段的定位精度，在船舶上安装定位码板，再次检查坞墩都已受力，逐个将气囊放气
撤离，对合拢口进行焊接；s6、配套设备改装：船舶管系和电缆对应延长，设备安装。
7.优选的，所述步骤s1中，在船舶横断面处左右舷顶列板各取两个点打洋冲点，在船舶横断面处左右平底安装舭龙骨处取两个点打洋冲点，拉线弹线，初步确定切割环线的位置，再根据是否与五段线垂直对切割环线的位置进行再次校正。
8.优选的，所述步骤s1中，激光器测量并记录每条第一直线船舶位置每个肋位上下方向的多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第一挠度线，测量并记录每条第二直线船舶位置每个肋位水平方向多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第二挠度线，测量并记录船舶中心标记线对应船底位置上下方向多个挠度值，取多个挠度值的平均值做第三挠度线。
新分段搭载和艏段回靠要参考船底中心到理论水平面的差值），五段线和测绘记录的挠度值将用于检验控制分段8搭载和艏段9合拢时控制精度。在fr67+200mm处（fr67是此船舶泥舱段的一个强框架）划切割环线16，fr67+200mm左右舷顶列板各取两点打洋冲点，左右平底安装舭龙骨处取两点打洋冲点，拉线弹线，初步确定切割环线16的位置，切割环线16垂直于船舶纵向，再根据是否与五段线垂直进行再次校正（通常情况下就是垂直的，轻微偏差影响不大，后续新分段留有调整量，当然也可以通过吊垂线做对比，吊垂线是绝对垂直地面的，五段线与垂线基本垂直，划的切割线和垂线平行），确认无误将以上数据提交qc、船检、船东确认。
20.步骤二、分段切割如图4所示，在切割环线16附近泥舱内架设4根第一支撑杆22，第一支撑杆22采用圆钢，将泥舱的大开口固定好防止变形，在艏段9的切割环线16附近架设第二支撑杆21，第二支撑杆21采用角钢并上下竖直设置，防止艏段9的切割位置变形，艉段7的fr67处为强框架不需要加角钢，在船艉架设两套刚性的定位支架6如图1所示，用于固定艉段7的位置，使其在后坞墩5上定位。
21.切割要求，切割前要将前后电缆进行移除或割断，相关管路移除或割断，相关人员确认切割环线16划线无误后，方可执行切割。需要注意的是，主甲板、舱口围、直底、平底等中间甲板等位置应使用半自动切割机进行切割，其余相关的型材和结构和管路可用手工切割，尽量保证切口平整。
22.切断后要拉钢丝进行检查，确保所有构件均被割断。
23.步骤三、艏段拉移在艏段9底部设置多个气囊1，利用气囊1充气抬升艏段9，在船艏方向设置牵拉装置，利用牵拉装置配合气囊1将艏段9向船艏方向牵拉到指定位置；牵拉装置包括滑轮组2和通过钢丝绳与滑轮组2连接的卷扬机3，通常情况下需要拉移的艏段9往往重量比较大，因此需要计算卷扬机3的拉力和单个气囊1的能承受的压力，根据需要合理布置气囊1位置和增加气囊1数量，增加卷扬机3数量或一定数量的动滑轮组2，选择合适大小的钢丝绳，以满足牵拉的使用需求。气囊1的选用可以参考《cb/t 3795-1996》（船舶上排、下水用气囊）的相关要求，牵拉装置的选择可根据船舶艏段的重量进行适配。
24.如图1所示，在船舶艏部焊接拉耳4，布置并固定好卷扬机3，用钢丝绳连将滑轮组2、卷扬机3和艏部拉耳4连接好，用卷扬机3将牵拉钢丝收紧至吃劲，确保艏段9相对位置。清洁好地面的垃圾，防止扎破气囊1。在没有撤离艏段9下方坞墩前，准备足够的数量气囊1，穿插布置在艏段9下方，然后分步对气囊1进行充气，注意每个气囊的充气压力要慢慢同步增加，直到平稳地将艏段9抬起，等待5分钟后确认气囊1不漏气并没有异常，方可分批次撤出艏段9下方的坞墩。与此同时需要在艏段9前方继续布置没充气的气囊1，随着牵拉装置慢慢将艏段9拉移，对艏段9前布置气囊1进行充气，当艏段9后方船底的气囊1滚离后，将其放气
并移至艏部，如此循环，直到艏段9到达指定的位置。艏段9到达指定位置后再次确认气囊1没有异常，可分批次在气囊1间隙之间布置坞墩，待坞墩布置好以后，才可将气囊1进行放气再移出。
25.步骤四、分段搭载由于“航浚22”船龄已经有15年，考虑到船舶会有一定变形，因此采用“小分段嵌入法”进行搭载，这样可以提前预制分段8，也可以及时调整偏差。如图3所示，以“航浚22”增加的分段8的主体部分20为例，主体部分20被分成3个小分段分别为第一侧段17、底段18、第二侧段19。需要注意的是，在分段8预制时候其艏艉两端预留10mm作为后续开坡口和切割环缝端面开坡口和调整使用（由于切割一般采用高温火焰人工切割船体，会产生误差），将切割端面处理平整以后，布置好坞墩，以艉段7为基准定位段，先利用吊搭载（即吊装）底段18然后再依次搭载第一侧段17和第二侧段19。在艉段7五段线的端部的永久激光支架上使用激光器13，在底段18的艏艉分别挂第一吊锤15，第一吊锤15对应船舶中心标记线12控制底段18的左右位置，放在布置好的坞墩上，吊机可以轻微移动底段18，根据地面的船舶中心标记线12及记录的挠度值配合激光器13定位底段18的位置，同理，用两条第一直线10和两条第二直线12及其原先记录挠度值配合激光器13定位第一侧段17和第二侧段19的位置。在所有小分段位置都初步定位完毕后，在强结构位置安装临时定位码板，对应《中国造船质量标准2016》相关检验要求，对焊前精度进行检测，检测精度符合相关规范和要求后，联系qc、船检、船东进行报验和签字确认。按规范要求完成好焊接任务，焊后进行报验。
26.步骤五、艏段合拢“航浚22”加长改建是在坡比为1:50的船台上进行的，在需要艏段合拢时，在艏段9自重滑动驱动下，利用慢慢放松牵拉装置配合气囊1将艏段9向船艉方向移动，在艏段9的中心线前后布置第二吊锤对应地面的船舶中心标记线12，当艏段9回靠时第二吊锤可以检测艏段9回靠偏差度，以便及时调整，利用第一直线10、第二直线11、船舶中心标记线12配合激光器13和前期记录的挠度值控制艏段9的合拢精度。如图5在分段8和艏段9布置两组葫芦组23，可以使用葫芦组23配合牵拉装置调整艏段9左右位置，利用气囊1充气的压力调整艏段9的前后高度，直到艏段9的位置满足相关规范要求，此时继续气囊1保持充气状态，然后用可调节高度的坞墩在艏段9底部布置坞墩，当坞墩布置完成后，再次利用“五段线检验法”检验艏段9的定位精度，确认其满足相关检验标准和规范后，及时在船舶结构较强位置安装定位码板，再次检查坞墩都已受力，逐个将气囊1放气撤离。
27.合拢口的焊接质量是精度控制的重要流程，需要控制好焊前和焊后的精度，焊前开坡口时要重点关注坡口的间距，坡口附近的清洁打磨等工作，局部变形或者无法调节位置应在焊前开刀调顺。焊后在处理好表面焊瘤、夹渣、气孔等常规缺陷后，应适当增加超声波探伤的比例，进行100%抽真空密性试验，确保合拢口焊接质量。
28.步骤六、配套设备改装对“航浚22”船舶管系和电缆对应延长，相应的疏浚管系和液压管系也应随着延长，艏艉贯通的电缆应增加接线盒延长电缆长度。如图6所示，耙管27加长以后还要考虑吊架28的强度、钢丝绳的粗细、绞车24的拉力是否满足、装舱泥管25也要相应加长。新增一套泥门系统26后疏浚控制系统控制逻辑应进行配套改装，此外，还要考虑耙管加长以后泥泵的性能是否满挖深需求。根据对应的设计公司进行计算保证相关设备满足要求，确保船舶
施工安全和疏浚性能。
29.实施例2与实施例1不同的地方在于，在步骤五艏段合拢中，当船舶落墩的地方没有坡度时，在艉段7的两侧边上分别焊接一个第二拉耳，每个第二拉耳上分别连接由一个滑轮组2，艏段9上焊接与第二拉耳对应的两个第三拉耳，卷扬机3的钢丝绳通过滑轮组2与两个第三拉耳连接，从而通过第二拉耳和滑轮组2改变了力的方向，卷扬机3工作时通过钢丝绳将拉力作用在第三拉耳上从而将艏段9向船艉方向牵拉，从而配合气囊1将艏段9向船艉方向移动。
30.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。