45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究

DOI：10.14056/j.cnki.naoe.2017.03.012

工艺与材料

45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究

姜志强，赵志华，杨瑞玲

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

摘要：45000t集装箱滚装船艉门是艉部大开口密封设备，由艉门主体和滚装翼板组成，艉门主体对整个滚装区域与外部空间进行水密分隔，滚装翼板作为艉跳板与滚装通道衔接。滚装翼板在工作状态下搭在艉跳板上，保证车辆顺利进入滚装货舱；通道关闭时，先收拢滚装翼板，再关闭艉门，确保艉门周围的水密结构正常，保证通道的水密性。主要对艉门主体、滚装翼板及其相关部件的安装进行研究，阐述艉门主体、滚装翼板的前期安装准备和过程控制，以及艉门安装过程中相关安装精度的控制，以确保艉门安装的准确性和可靠性，进而达到预期的设计要求，为后续系列船的艉门安装提供参考。 关键词：集装箱滚装船；艉门；水密；液压；准确性

中图分类号：U674.13；U671.91 文献标志码：A 文章编号：2095-4069 (2017) 03-0055-07

Research on the Installation of Super Large Stern Door

of 45000t Con-Ro Ship

JIANG Zhi-qiang，ZHAO Zhi-hua，YANG Rui-ling

（Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China）

Abstract: The stern door is a watertight device for the large stern opening of the 45000t Con-Ro ship. It consists of the main body and the ro/ro flap which are actuated by the hydro-cylinder with the mode of top lift-up opening. The main body functions as the watertight boundary between the ro/ro cargo space and the external space, while the ro/ro flap functions as the connection between stern ramp and the ro/ro passage way. Under working condition, the ro/ro flap is attached to the stern ramp to ensure that the cars enter the cargo space without hindrance. When the passage way is to be closed, the ro/ro flap is retrieved before the stern door is closed, which makes the surrounding structures recuperated to the normal condition and the passage way kept watertight. This paper mainly studies the installation of the main body, the ro/ro flap and its components, as well as their pre-installation preparations and process control together with the precision control of the stern door in both opening and closing process. The purpose is to achieve the required installation accuracy and reliability which meet the anticipated design requirements, and to provide reference for the stern door installation of the subsequent ships. Key words: Con-Ro ship; stern door; watertight; hydraulic; accuracy

0 引 言

沪东中华造船（集团）有限公司为瑞典大西洋货运公司建造的45000t集装箱滚装船（以下简称“集滚船”）是全新船型，其设计理念及船舶尺度都与其他已建或在建船舶不同。该船总长296m，两柱间长287m，型宽37.6m，型深22.95m，设计吃水10.25m。其艉门作为尺度最大的水密滚装设备，采用液压油缸驱动，

收稿日期：2016-04-11

基金项目：工信部高技术船舶科研项目（工信部联装[2012]534号）

作者简介：姜志强，男，工程师，1984年生。2007年毕业于大连水产学院热能与动力工程专业，现从事外舾装及甲板机械

设计等工作。

56 船舶与海洋工程2017年第3期

根据艉部结构特征和艉跳板型式确定艉门开启方式为顶升式，由艉门主体和滚装翼板组成，结构相对复杂，安装要求极高，精度控制严格，同时要求工作过程中能与船体良好地配合[1]。

1 艉门概况

艉门布置在艉部3甲板（DECK 3）与4甲板（DECK 4）之间，由艉门主体、滚装翼板和破冰油缸组成，用于封闭由艉跳板进入船体的滚装通道，艉门与艉跳板布置见图1。

艉门在开启位置

艉跳板

滚装翼板

图1 艉门与艉跳板布置示意

1) 艉门主体长约22.5m，高约8.5m（净宽21.6m，净高8m），结构质量约42t，主要组成部分包括主液压油缸、主铰链、副铰链、副铰链制动板、止动板、安全锁紧闩、锁紧夹板和滚装翼板收纳板。

2) 滚装翼板安装在3甲板上，沿船宽方向有的2个部分，结构质量约9.5t。主要组成部分包括液压油缸、液压油缸铰链及支撑铰链。其在工作状态下搭在艉跳板上，保证车辆顺利进入滚装货舱。通道关闭时，先收拢滚装翼板，再关闭艉门。滚装翼板用于填补艉跳板铰链与船体结构之间的间隙，搭接衔接艉跳板与船体内滚装通道。

3) 液压油缸主要用于驱动艉门的开启和闭合及翼板的收放[2]。

艉门开启时，由液压油缸顶升，使其向上翻转打开；完全打开后，由安装在艉侧外板上的安全锁紧闩开启保险，翼板在4个小液压油缸的作用下缓慢落下，搭接在已展开的艉跳板上，其中翼板末端根据自重随动翻转，以使艉跳板与滚装区平滑过渡。艉门关闭时，首先收拢翼板，由小液压油缸顶升，直至收回到极限位置；然后安全锁紧闩由电机驱动收回，艉门缓慢落下至关闭状态；最后开启所有的安全锁紧夹板，保证艉门水密。艉门总体概况见图2。

安全锁紧闩

安全锁紧闩

4甲板

锁紧夹板艉门完全

开启状态

主液压油缸 艉门完全 关闭状态

滚装翼板 收藏状态

锁紧夹板

滚装翼板 工作状态

3甲板

3甲板

主液压油缸

4甲板

a) 艉门关闭状态 b) 艉门开启状态

图2 艉门总体概况

船舶在冰区航行时，船体外侧有可能被冰雪附着，仅靠顶升油缸开启艉门较为困难，因此先由布置在

姜志强，等：45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究 57

船体结构内的4个破冰油缸辅助顶升油缸破断附着的冰雪，再由顶升油缸开启艉门至工作状态。破冰油缸

艉门中心线 位置示意见图3。

单位：mm

DET.A

2610 5130 5130 2610

破冰油缸

B

破冰油缸

剖面B-B

B DET.A

图3 破冰油缸位置图

2 准备工作顺序

1) 根据艉门布置图，以船体中心线及0号肋位为基准，在3甲板上确定艉门中心线（该中心线可作为后续上层分段搭载的参考线及校验尺寸线，从而实现对分段搭载后精度的控制），并做永久标记。

2) 在建造AG11PS分段过程中，需控制艉门结构开孔的精度，开孔主尺度偏差为(设计值±10)mm，对角线尺寸偏差为(设计值±6)mm；同时，利用线锤检查AG11S上的艉门中心线与3甲板上艉门中心线在垂直面上投影的偏差（≤5mm）。检查艉门门框的平整度，整体平整度的偏差应控制在3mm以内[3]，艉门主尺度见图4。

单位：mm

图4 艉门主尺度

58 船舶与海洋工程2017年第3期

3) 以艉门中心线为参考，根据艉门安装图，采用拉线工装等方式找出艉门主体主铰链中心线的位置，并初步确定主铰链、止动板及安全锁紧闩的定位位置。

4) 初步校验铰链座、锁紧闩及油缸基座等设备或部件的结构加强是否与图纸所示尺寸吻合。 5) 艉门主体重约42t，滚装翼板总重约9.5t，为保证艉门能顺利翻身，采用龙门吊单机吊装，根据《船坞布置图》和吊车载重能力提前确定吊车的起重能力能否满足要求，并设计吊车行驶路线。准备若干油泵、手拉葫芦和吊索，以便调整和固定艉门位置；在艉门下口处的船体结构上安装临时支撑，以便艉门松钩后起到支撑艉门的作用。

3 艉门安装

3.1 翼板安装

根据已确定的艉门中心线，按照艉门安装图上的安装尺寸确定滚装翼板油缸铰链及支撑铰链的安装位置，同时确定破冰油缸铰链的安装位置，实测铰链之间的相对位置，并与艉门安装图上的定位尺寸相对照；定位无误后安装艉门翼板，焊接翼板附件，并烧焊临时固定眼板，用手拉葫芦或钢丝绳等把翼板临时固定在收藏状态（破冰顶推油缸此时仅需安装定位，待艉门安装完成、调整其与艉门的配合之后再完全焊接）。滚装翼板安装图见图5。

艉门中心线 单位：mm

详图A

滚装翼板

详图A

翼板油缸

滚装翼板

支撑铰链

35

240

翼板油缸铰链

310 坡口15×45 P

45 0 +1 67 0 坡口15×45 +1 785 45 0 +1 P

图5 滚装翼板安装图

3.2 艉门安装

1) 以艉门中心线为基准，根据设备实测数据，初步点焊定位艉门附件，包括艉门主铰链、油缸铰链、安全锁紧装置及止动板等。

2) 根据艉门主体完工测量数据，结合艉门中心线安装止动板（见图6），将其临时点焊在门框上（或临时固定在艉门主体结构上），从而保证艉门在关闭状态下与船体结构之间的间隙能满足要求，确保安装

姜志强，等：45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究 59

完成后橡胶密封的压缩量符合规定（13mm±3mm）。

3) 根据吊装方案，将艉门吊放在临时固定支撑上（吊装前确保艉门上无锁紧闩等突出部件，避免碰撞损坏），用顶升油缸、手拉葫芦等工装，调整艉门位置，直至艉门与结构开孔的间隙满足要求、橡胶密封的压缩量符合规定（13mm±3mm）后焊接固定艉门[4]。

4) 检查艉门与船体结构之间的间隙后记录数据，为以后安装密封压紧垫板提供参考。

5) 手动打开艉门上所有的锁紧夹板装置（见图7），安装锁紧楔块，楔块与锁紧夹板之间刚性紧密接触。

锁紧夹板

止动板

艉门主体

图6 艉门止动板

锁紧夹板

锁紧楔块 确保锁紧夹板与

锁紧楔块之间达到 刚性接触

锁紧楔块 确保锁紧夹板与 锁紧楔块之间达到 刚性接触

(88)

a) 舷侧锁紧夹板 b) 底部锁紧夹板

图7 锁紧夹板装置

6) 手动打开艉门底部的安全锁紧闩（见图8），安装锁紧楔块，楔块与安全锁紧闩之间刚性紧密接触。

7) 安装艉门主铰链、副铰链（见图9），切割铰链板安装余量。安装时，为保证铰链的同轴度，可预先用肘板连接2块铰链板，点焊固定。安装副铰链时，需将销轴定位在轴孔中心位置处，根据图纸要求切割余量，定位铰链板。安装完成后，检查主铰链和副铰链的同轴度，并对销轴进行油脂润滑。根据艉门安装图定位安装副铰链制动板，对副铰链起到限位作用，并通过垫板保证密封橡胶的压缩量符合图纸所示要求。

8) 根据安装图定位液压顶升油缸铰链基座，调整余量后点焊固定，并对销轴进行适当的润滑，通过销轴上的牛油嘴加入油脂润滑。

9) 初步定位安装滚装翼板支撑，保证翼板收拢过程中顺滑过渡；点焊固定、安装翼板收纳板（见图10），确保翼板末端顺利进入到收纳板中。

锁紧楔块

确保安全锁紧闩与 锁紧楔块之间达到 刚性接触

安全锁紧闩

图8 艉门底部安全锁紧闩

60 船舶与海洋工程2017年第3期

(260)

安装时余量切割 (260) 安装时余量切割

单位：mm

制动板

a8

旋转中心线

a5

垫板

(8345)

图9 艉门主铰链、副铰链

垫板

a) 主铰链 b) 副铰链

10) 松开所有锁紧夹板和锁紧闩，割除艉门固定，若液压动力可用，则操作顶升油缸举起（或连接临时动力泵组），用吊车辅助保护艉门至开启状态，检查开启过程中各铰链处是否异动，艉门开启是否流畅。当艉门正常开启并满足功能要求时，焊接所有的铰链（烧焊时注意约束，防止变形造成销轴与铰链扭曲或对中偏差）。

板与翼板的配合情况，确保翼板与翼板支撑的接触面达到刚性接触，翼板末端顺利进入到收纳板中，调整后焊接。将艉门开启至功能状态，根据图纸尺寸定位艉门顶部的安全锁紧闩及相关附件，检查锁紧闩与铰链板开孔的配合间隙（见图11）及相关受力部件的结构加强，切割余量，点焊固定。操作锁紧闩开启、关闭数次，并根据艉门开启和关闭配合调节，确认工作正常后焊接。

12) 测量艉门与船体结构的间隙，使其控制在1~3mm；安装密封压紧扁钢（见图12），对于局部不符合图纸要求的，

安全锁紧闩

油缸完全伸展后

5 间隙为15mm 400 410

2937 单位：mm

翼板收纳板，调整

翼板配合后完全 焊接

翼板支撑

艉门关闭状态， 翼板存储时， 确保刚性接触

11) 操作艉门（开启及关闭），检查翼板支撑及翼板收纳

1343 3甲板

图10 翼板收藏

可通过堆焊及增加垫板或割除、打磨部分扁钢等措施来保证橡胶压缩量[5]。

单位：mm

1065 4甲板

60

120

密封压紧扁钢

密封橡胶

结构加强

图11 顶部安全锁紧闩 图12 艉门密封

13) 关闭艉门，打开所有的锁紧闩和锁紧夹板，检查四周橡胶的压缩量是否满足要求，若有差异，可通过微调楔块来调整，待确认满足要求后完全焊接所有的楔块；同时，在艉门关闭锁紧的情况下，根据艉门实际顶推位置调整破冰顶升油缸基座位置，安装油缸时保留10mm冲程余量，再焊接。

姜志强，等：45000t集装箱滚装船超大型艉门安装技术研究 61

14) 安装翼板的油缸，连接液压管路，去除临时固定，润滑铰链及销轴，操作油缸收放翼板，循环操

单位：mm 作数次。在艉跳板安装完成之后，打

35

开翼板至工作状态，检查第一折与3甲板的水平情况，测量翼板与艉部空舱顶部上结构支撑的间隙，通过安装

186 350

调节垫板使翼板与滚装甲板尽量水平，并检查翼板第二折与艉跳板的配

调节垫板，调整翼板与

合情况（见图13）。 3甲板尽量平齐

15) 完成艉门主体、滚装翼板各

图13 艉门翼板调整

液压部件及渗水检漏装置等设备的安

装，并对艉门各附件等进行完全焊接安装。安装艉门主体及滚装翼板的电控操作装置，对艉门主体及滚装翼板进行几个完整的循环操作，确保艉门的安装达到预期设计要求。

4 结 语

45000t集滚船的艉门作为封闭船体滚装通道的大型水密设备，其安装和调试较为繁琐、复杂，尤其对船体结构上艉门门框的平整度及强度有极高的要求，既要在艉门门框强度符合要求的前提下保证门框的平整度，还要保证艉门密封橡胶的压缩量在可控范围内，这对整个艉门安装过程中的精度控制有极高要求。此外，主铰链和副铰链的安装也是实现艉门功能的重点，要保证主铰链和副铰链的同轴度，主液压油缸要有最大行程量，确保艉门正常运转。该研究是借鉴滚装船艉门安装经验、参厂家提供的安装要求及基于以往多型船舶的设计和施工建造经验进行的，可为后续同类型船舶的设计建造提供参考。

【 参 考 文 献 】

[1] 王青春. 滚装船发展前景及安全性[J]. 世界海运，2000 (4): 16-17. [2] 张敏健. 中大型汽车滚装船设计[J]. 上海造船，2010 (3): 22-26.

[3] 国防科学技术工业委员会. 中国造船质量标准：CB/T4000—2005[S]. 北京：中国标准出版社，2005. [4] 夏国忠. 船舶结构与设备[M]. 大连：大连海事大学出版社，1998.

[5] 全国船舶舾装标准化技术委员会. 船舶舾装标准汇编[M]. 北京：中国标准出版社，2004.

（上接第30页）

5 结 语

“海洋石油707”是我国第一艘自主研发设计的新型综合勘察船，其成功交付打破了国外设计公司对勘察船领域的垄断，填补了国内相关领域的技术空白。该船于2015年9月试航并顺利交付，各项性能指标均达到和超过了原设计任务书的要求。随着我国海洋强国建设进程不断加快，海洋勘察领域前景广阔，未来我国必将建造更多功能强大的海洋勘察船。该船型的成功研发也将为后续系列船型的研发升级打下基础，并提供经验和技术支撑。

【 参 考 文 献 】

[1] 安国亭，卢佩琼. 海洋石油开发工艺与设备[M]. 天津：天津大学出版社，2001. [2] 薄玉宝，陈敏娟. 深水海洋工程地质勘查船技术综述[J]. 海洋石油，2013, 33 (3): 90-96. [3] IMO MSC.226(84). 特种用途船舶安全规则[S]. [4] IMO MSC.267(85). 2008年国际完整稳性规则[S]. [5] IMO. SOLAS Consolidated Edition 2009[S].

[6] 桂满海. 深水工程勘察船总体性能研究[J]. 船舶与海洋工程，2012, 28 (2): 34-36