船用钢板厚度公差对空船重量影响

船用钢板厚度公差对空船重量影响 摘要:文章对新生效的UR W13“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求进行了阐述，针对钢板本身的公差范围要求在生效前后的变化，来讨论对空船重量的影响，并针对影响的原因，来讨论我们可以采用哪些降低该新生效公约对空船重量的影响。 一，前言 国际船级社协会(IACS)最新修改的UR W13“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求已于2011年1月1日起生效。这一统一要求适用于2011年1月1日及以后签订建造的船舶和2011年1月1日及以后申请检验和发证的船体结构用钢板。鉴于船用钢板的特殊性，这一新要求的生效，将涉及到我国船用钢板的生产，船舶的水平，以及船舶的建造工艺等多个领域，我们在这里仅仅就“新要求”对船舶的空船重量这一重要指标的影响和如何应对的措施做些探讨。 二，最新“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求的基本变化 中国船级社针对“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求最新的修改内容及时向各船舶制造企业，钢材生产企业，船舶设计单位等发布了第49号通函，对统一要求的内容作了解释。由于这一新要求对IACS成员船级社是强制性的，因此 1 在随后的中国船级社发布的《材料与焊接》2011年修改通报中，也将该统一要求纳入其中(第一篇，第三章3.1.3)，对船用钢板的厚度公差范围，测量方法，适用范围，制造厂责任等进行了详尽的阐述，并制定了相应的规范要求。首先，我们在这里先了解一下与原要求相比，新生效的公约发生了哪些变化: (一) 厚度公差方面，船体结构用钢板的厚度负偏差虽仍为不得超过-0.3毫米，但在这里“要求”引入了平均厚度的概念(算术平均值)，并规定钢板测量的平均厚度不得小于钢板的名义厚度。正公差则可按照相关国家标准执行。 规定了厚度测量方法，即对钢板厚度的测量可以采用自动或手工测量方法，按照要求的 测量位置至少选两条线，每条线至少选三个测量点。平均厚度为测量结果的算术平均值。 (二) 根据钢厂工艺情况，若钢厂按正公差控制轧制船体结构用钢板，如果保证任何测点厚度均不低于名义厚度的轧制工艺，则不必按照第二条规定进行厚度测量和计算钢板的平均厚度。 三、最新“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求带来的基本影响 首先，该要求会对钢铁制造企业会造成一定的影响，新要求对原有钢厂的采用对船板按负公差的轧制工艺产生影 2 响，这一要求将会出现使船板负公差上移、按正公差控制轧制的问，从而造成钢板交货重量的增加，船厂采购成本的增加，其经济效益就受到了一定的影响;同时，目前为减少船用钢板轧制的厚度正公差进一步增加，较为有效的办法是钢板制造企业改进生产工艺，提高钢板厚度轧制的控制精度，这对于装备水平高、精度控制好的先进生产线来说，相对会容易一些，而对于我国大部分船用钢板生产企业来说，则是较为困难的，而对提高控制精度所带来的船用钢材成材率下降、生产成本提高及船用钢板价格上升等问题都将在今后一段时间内成为我国船舶工业所面临的困难。 其次，该要求的生效，对我国船舶工业而言，特别是对新建船舶的空船重量的控制将会产生一定的影响。 空船重量在航海运输和生产中具有十分重要的地位，因为船舶的浮态，稳性，航海性能的估算、船舶租赁买卖、货物重量的计量等均用到空船重量( 船舶在各个设计阶段都会对空船重量进行估算，使其逐步接近交船的实际状态，从而为船舶的性能和载重量提供可靠的保证，是船舶参数重要的之一，也是船东关心的指标之一。在目前的空船重量的估算上，其基本上有载重量系数法和分项估算法，而实际上，估算的空船重量的数值与最终倾斜试验结果总会存在一定误差，空船重量的误差，将会导致载重线变化，稳性计算的变化，干舷的变化，载重量的变化，特别是如果与原始计算 3 误差为2,时，则原有初步稳性资料不再适用，而需要重新计算并送审;而如果是姊妹船，则续制船在与首制船比较时，按照MSC.216(82)决议的要求，2009 年 1 月 1 日及以后建造的姐妹船与首制船空船重量的偏差，如有空船重量偏差 L? 50m 大于首制船空船重量的 2%; L?160m 大于首制船空船重量的 1%; 中间船长 按船长线性插值，则续制船也要进行倾斜试验。 如果出现上述这些情况，无形中会加大工厂的生产成本，也导致交船周期的延长，对于船东和船厂都有不利的影响。同样，由于空船重量的增加而造成载重量的减少，也是船东非常关心的，在签订建造合同时，也会增加相应的罚款条件来敦促船厂严格控制空船重量, 也会关系到同型船在国际上的竞争力。 以目前国内的基本船型来看，据不完全统计，船的钢板用量约占整船钢材消耗量的80%以上，而如果钢板按新的统一要求交货，船用钢板交货重量大约增加1%，则空船重量级就会相应增加，以一条3万载重吨散货船而言，其船体结构消耗钢板约为2400张， 7万载重吨散货船消耗钢板数量为3500张，在这里我们仅假设钢板采用2X12米板尺计算，如果订货的钢板是按新要求进行轧制的话，平均公差控制为0.2mm，那么其空船重量将增加近90吨和132吨，而如果是30万吨VLCC大型油船，其预估钢板为6.6万吨，，则钢板会 4 增重约为660吨，可以从这些假定数据来看，船用钢板重量的增加，会使造船企业购成本提高，同时当与其他影响船舶空重的因素累积的话，会造成船舶空船重量的增加，载货量下降，甚至还有舱容的减小，偏差也会涉及到是否能够降低造价和运输成本，保证船舶具有良好的经济性。 四、减小“钢板和宽扁钢厚度公差”新要求对船舶的影响 作为船舶相关企业和部门应该重视新要求的这些变化，对其带来的影响应有充分的思想准备，并做好相关应对工作。在船舶的初步设计，详细设计和后续建造过程中，空船重量的计算应始终贯穿始终，由简到繁，逐步趋近真实重量，应该充分认识到目前的这种情况，针对它采取我们切实可行的方法。 1、在初步设计中，采用优化船型的方法，对涉及空船重量的船长，船宽等几个性能参数进行综合考虑。 我们列举了下面几个参数，对它们的基本元素做些解释来阐述这些参数对空船重量的影响，为在今后的设计中提供帮助。 船长:从构件数量和强度条件两个方面来分析，船长对空船重量的影响最大。从构件数量和几何尺寸看，船上大部分构件都与L有关;从强度条件看，L越长，船在水中所受的纵总弯矩越大，要求船体构件尺寸大。 5 船宽:船宽对纵向构件影响不大，但对横向构件的强度影响较大。从构件数量看，船宽主要与船底、甲板、舱壁等有关。 型深:一般来说，型深的增加会引起构件数量的增加。但从总纵强度来看，型深大，船体梁的剖面模数W也大，对强度有利。对于大船，增加型深，增加型深后对剖面模数W的贡献相当程度上抵消了构件数量的增加，其总的钢料增加甚微或不增加;对于小船，会造成钢料增加。 吃水:吃水的变化不影响构件的数量，但对局部强度有一定的影响。 方形系数:方形系数对船体构件的数量和尺寸影响甚微，但根据规范，对船体梁的剖面模数有影响。 因为在船舶的技术规格书中基本上已经确定了船舶的船级，航区，总布置和结构特征，所以通常都是在船舶的后期设计中来确定该船的主尺度，包括船长，船宽，型深等参数，而经过计算来适当考虑优化构件的尺寸和规格，减少空船重量在载重量中的比值，为正公差交货的船板做储备，使其对空船不至于产生过大影响。 2、杜绝船上安装固定压载的现象。 通常来讲，固定压载属于空船重量的一部分。分析一下船舶加固定压载的主要原因有: 6 某些船舶稳性不足，加固定压载以降低重心高度; 某些特殊船舶嫌满载吃水太浅或排水量太小，用固定压载加大吃水和排水量; 有的船因布置的特殊要求导致浮态不理想，用加固定压载来调整纵倾 对于一般运输货船，设计成加固定压载是不允许的。但是某些特殊情况下，新船建造完工后，通过倾斜试验发现重心过高或浮态很不好，不得已采用用加固定压载来作为一种补救措施，以便在新船牺牲了部分装载能力后还能继续使用。曾经有一条7000吨集装箱船，由于重量重心计算和稳性计算出现错误，倾斜试验后发现出现重心偏左，重心过高的问题，从而不得不增加了200吨左右的压铁，才解决问题，从而造成载重量不必要的损失。 为此，在设计初期，采用合理的方法，进行比较准确的重量重心和浮态计算，减小添加固定压载的风险，防止在建造后，倾斜试验结果无法满足设计要求，从而为降低重心而增加的固定压载的情况; 3、在船舶结构上进行考虑，通过采用不同措施，来达到减重的目的。 合理的安排结构上的减轻孔，在保证结构计算强度的基础上，在构件上加开减轻孔，减小钢结构的重量;同时，如果在设计过程中，出现了部分偏差，也可以通过，加开减轻 7 孔的方式进行减重，曾经北方一家船厂，在4800吨多用途集装箱船建造过程中发现存在钢结构重量超标的问题，便采用了此种方法，计算后，在部分肋板，集装箱支柱增加开孔，并通过船级社认可，用以达到控制空船重量的目的。 在结构强度计算后，对一些部位可以考虑选用高强度钢材，用以减小结构尺寸，减轻重量，当然这里还要考虑船舶的制造成本，而不必一味的追求减重。 对结构布置进行优化，减少不必要的加强结构。在船舶设备中，船用吊车，克令吊，系泊设备，货舱舱盖系统，集装箱设备等大型船用设备的安装，都需要在其基座或构件下部增加加强构件以便其正常工作，应尽量合理安排舾装设备的安装位置，将船舶自身构件用于设备的加强，通过计算对其进行核算，使其满足加强要求，从而减少后期增加的加强结构，防止钢材的用量过多。 4、在初步设计中，适当放宽排水量裕度，对下列船舶建造中的有可能出现的增重因素考虑进去。 设计中重量估算误差。 未预计重量的增加，如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。 建造中时常难免会采用代用品(包括材料及设备等)导致空船重量增加。 排水量裕度的取值视不同设计阶段而定，例如，在初步 8 设计阶段，排水量裕度可取空船重量 LW 的 4,~6,。或者对船体钢料重量 WH 取 3,~5,，对舾装重量 WO 和机电设备重量WM各取 8%~10,。 5、船舶建造企业在建造过程中需要注意的问题 首先与设备厂商进行良好沟通，要求其提供准确的舾装，机电设备的重量，由于空船重量计算贯穿这个设计建造过程中，所以其详细数据将会为空船重量的准确性提供良好的保证，从而降低钢板正公差带来的影响。 其次，严格工艺纪律，建造过程中不随便使用厚板代替薄板，不随意使用规格高的型材替代规格低的型材，材料代用应谨慎;严格控制用于加强或是管系、电缆等支撑件的腹板的使用;严格控制焊接工艺参数，防止焊脚过大;避免居住舱室甲板不平度未校正好便吊装，而后通过高于标准的甲板敷料来保证居住区的甲板的平度，免得雪上加霜;对于船东提出的板材加厚要求一定要进行协商，并考虑船东提出的设备改型等要求，防止无意义的增重问题。 五、结论 在这里，我们分析了(IACS)最新修改的UR W13“钢板和宽扁钢厚度公差”统一要求的基本内容，也分析其带来了的基本变化，谈到了该要求可能带来的影响，并列举了一些减轻这些影响的方法，并希望通过这篇文章能够尽力为船舶企业，设计单位，航运公司应对新要求提供一些帮助。 9 参考文献: 《船舶设计实用手册》 1997.6中国船舶工业总公司出版 10