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摘要：本论文通过对超大型液化石油气船（VLGC）液货舱建造流程的进行研究，引进吸收国外先进建造技术，突破目前建造周期长、成本高、风险大的瓶颈，进而转化成企业自有核心建造技术，形成有自身特点的国际及行业竞争力，为能在国际造船市场获得更多的订单打下坚实基础。
关键词：液货舱；流程优化；总段驳运；整罐吊装
1项目概述
1.1项目来源
VLGC船（超大型液化石油气船）主要用于运输丙烷、丁烷、无水氨等货物，采用IMO独立A型货舱结构，4个货舱均为菱形，材料为碳锰合金钢。每货舱配有2台电动深井泵，采用增压泵和货舱加热系统将液化气在临界温度以下输送到岸上。
在建造83Km3 VLGC的过程中，液货舱作为VLGC船的核心系统，与日韩建造相比建造技术差距较大，主要存在建造周期长，成本高，安全性不高的问题，因此需要在液货舱建造流程优化、关键技术等方面展开研究，加速对这些关键建造技术的引进消化吸收，分析改进在VLGC生产建造过程中暴露出来的问题与不足，以不断开拓创新为公司发展保驾护航。公司通过对比中韩在液化气船建造方面的差距以及公司在船舶建造过程中的关键瓶颈短板，确定以液货舱建造方案优化为突破口，达到缩短船舶建造周期以及避免长时间占用场地资源的刚性需求实现柔性生产。
随着世界能源市场的不断发展，未来各国对液化石油气的需求预期将不断增长，必将刺激VLGC船需求的日益旺盛，大型化的趋势也日渐明朗，全冷式、多介质的VLGC船型将成为世界船舶市场的新宠儿。对此类高技术含量、高建造难度、高经济附加值的船型，各主流造船企业纷纷投入不菲的研发资金，全力抢占市场份额。
1.2研究目的
液化石油气（VLGC）因为具有燃烧值高，对大气污染小等特点而备受关注，被誉为洁净的绿色新能源，同时它还是优质的化工原料，具有广泛的应用前景。随着当今全球能源消耗量日益增加，VLGC船的需求量预期也会不断上升，在长兴重工建造VLGC之前，国际上能够自主建造VLGC船的只有四家船厂——三菱重工、川崎重工、现代重工及大宇造船，其他诸多船厂从未涉及该领域。近年，国际贸易遇冷，传统主力船型如集装箱船、散货船等订单量急剧下降，在众多船厂急需为订单量寻找新增长点之时，VLGC船订单的潜在需求预期不断提高的时候，长兴重工亦及时抓住机遇加速创新，调整产业结构，拓宽市场领域。
85Km3 VLGC液化气船是我公司承接建造由西南航运运营的首批VLGC超大型液化气船，采用全冷式A型独立液化气舱入级英国劳氏（LR）。本课题通过对超大型液化石油气船（VLGC）液货舱建造流程的进行研究，引进吸收国外先进建造技术，突破目前建造周期长、成本高、风险大的瓶颈，进而转化形成企业自有核心建造技术，并将在85K m3VLGC 实船上实施和验证。
1.3 主要研究内容
（1）液货舱建造流程优化研究
（2）液货舱驳运搁置
（3）总段吊装技术
（4）液货舱整吊技术
1.4主要技术指标
液货舱鞍座安装效率提升20%；
单个液货舱平台施工周期缩短10%以上；
液货舱无余量建造92%；
鞍座安装精度一次性到位率96%；
全船分段无余量制造率≥95% ；
2开展的研究工作和突破的关键技术
2.1液货舱建造流程优化研究
液货舱作为VLGC船的核心系统，在83Km3 VLGC液货舱的建造过程中，液货舱采用传统的外场总组后，搭设绝缘棚进行整罐绝缘施工方案，此方案不仅额外延长了液货舱的生产周期，同时也使得液货舱自总组开始即长期占用总组平台场地，总组效率不高也导致平台利用率的大幅降低。此外，传统总组方案需要搭建大型绝缘棚，本身施工周期长，人工成本高昂，同时内部作业环境不佳，也存在较多安全隐患。
基于传统总组方案存在的种种不足之处，我公司在85K m3VLGC液货舱的施工流程上对其进行全方位优化提升，以此缩短液货舱建造周期，提高建造效率，降低建造风险。新方案将吸收日韩企业的液货舱施工经验，以绝缘总段为中间产品，进一步优化传统建造方案，采用四分之一总段进棚绝缘后平台区域整罐总组的新工艺，实施对绝缘场地优化、液货舱驳运搁置、鞍座分道配送、分段总段吊装技术、液货舱整吊定位以及绝缘施工场地设备设施的统筹化创新化研发。新方案的成功实施，有力加速液货舱在平臺区域的流转充分释放总组平台场地资源，并改善绝缘施工环境，这将是国内在该类实船建造上的首次应用。
为了确保设计能够满足该项目的实施要求，公司在项目前期建造策划阶段就充分考虑了分体式绝缘这一项目实施重点内容的实施需求。分体式绝缘实施的基础是以总段为中间产品进行流转，通过总段总组成型、密性及舾装件安装完整、驳运至绝缘施工场地进行绝缘施工、液货舱整罐合拢绝缘修补等流程。要想引进吸收韩国企业的先进工艺技术，首先需要对公司液货舱的设计按照韩国的设计理念进行一次优化改进，使得详细及生产设计更贴合韩国的建造流程。经与韩国专家沟通学习，韩国企业在液货舱建造的设计理念上与公司的差异主要体现在分段总段划分以及舾装件的安装阶段。针对这一设计差距，我们做了如下的改进优化：
2.1.1 设计优化
2.1.1.1 分段总段划分优化
液货舱的分段总段划分即需要考虑公司生产场地设备的起重驳运能力等，也需要考虑场地尺寸，同时需要满足项目实施的已总段为中间产品的基本要求。经过对比83K VLGC船分段总段划分方案与韩国划分方案的差异，在85K VLGC产品上做了如下几点优化：将底部分段散吊调整为总组成底部总段，即每个液货舱上下前后总组为四个总段（两个顶部总段、两个底部总段）；并将鞍座单独划分为一个分段便于鞍座制作计划的编排；液货舱气室作为一个单独的分段。 a.每个液货舱分为四个总段，划分过程需要将总段焊缝避让鞍座，同时为了利于实施液货舱自动化焊接以及装配焊接施工，将上下对接合拢焊缝放在液货舱平台上部，满足总段绝缘施工流程中对于总段尺寸、重量、驳运等的要求。
b.原鞍座的划分方案为将其划分在分段内，作为分段组立过程中的一个小组立在特定的施工场地进行制作，鞍座完成后直送总组安装，在开工计划安排上是依据分段的开工节点施工，导致鞍座定置施工场地施工负荷不连续，并且与总组过程中的需求计划节拍不符，容易因放置时间过程而出现质量问题。因此在85K VLGC船上将每个液货舱的鞍座单独作为一个分段，根据总段的需求连续制作，借此满足总段绝缘对于结构完整性的要求。
c.原气室的划分类似于鞍座将其作为分段的一个组立，由于气室区域集中了大量的液货系统管路出口，因此预舾装施工周期相对更长，在计划上与分段组立进度节拍不匹配，拖延了分段成型周期，同时气室施工周期长也影响了液货舱内的管舾件的完整性。将气室作为一个单独的分段提前开工流转施工制造，配合总组周期，能够提前达到结构完整且有利于总段内舾装件的完整。
2.1.1.2 舾装件安装阶段优化
舾装件尤其是焊接件的总段安装完整性对于总段绝缘施工有非常大的影响，直接影响到液货舱整罐绝缘成型的施工成本以及施工周期。流转至液货舱整罐合拢后安装的液货舱外壳上舾装焊接件越多，整罐绝缘预留空间越多，导致绝缘修补的工作量就越大。通过对舾装件安装的分析，调整舾装件的设计方案及安装阶段，形成以下几点液货舱舾装件设计原则：
a.需焊接的舾装件安装阶段尽量在总段绝缘前。如下图所示
本船在设计时已经将98%以上的焊接铁舾件，在总段绝缘前安装。
优点：<1>避免后期焊接对绝缘的破坏。
<2>尽量布置在绝缘保留区域，防止分段绝缘完工后，因铁舾件后期更改或漏装，引起外板绝缘的破坏。
b.舾装件焊接位置尽量远离液货舱外板位置。
优点：
<1>可以减少焊接对液货舱外板的油漆破坏，有利于绝缘的敷设。
<2>防止分段绝缘完工后，因铁舾件后期更改或漏装，引起外板绝缘的破坏。
设计阶段的优化目的就是为了尽量保证总段阶段绝缘施工的完整性，减少绝缘后的明火工作量以降低施工安全隐患，其首要考虑的就是焊接施工对于绝缘的破坏。通过以上在设计阶段的多管齐下，对85K VLGC液货舱结构及舾装件设计优化可以明显降低绝缘后的液货舱明火作业工作量，该产品已经具备了在总段阶段实施绝缘施工的设计基础。要想实现韩国企业液货舱分体式绝缘施工工艺技术的引进吸收，实现VLGC船液货舱建造的流程再造，缩小与韩国先进船企在VLGC建造上的差距，除了在设计方案上进行优化外，项目实施过程中还对总段实施绝缘对生产设施的需求从场地资源、绝缘施工工艺以及辅助配套工艺等方面进行了深入探讨，结合公司现有的场地资源及工艺设施进行相应的技术准备及设施改造，在满足项目实施的基本需求的前提条件下尽量提升工艺技术水平，做到对韩国液货舱分体式绝缘工艺技术引进吸收提升最大化的同时更贴近国内船舶及其配套企业的设备设施能力，更利于总段作为一个中间产品的建造及流转，也有利于该技术的国内推广应用。
2.2 液货舱总段驳运方式的运用
2.2.1 顶部总段驳运搁置方案
（1）驳运方案
韩货对于液货舱的驳运采用了加装运输临时平台并用平板车驳运的方式，公司经过对场地设备以及总段重量尺寸比对后借鉴其经验采用同一工艺方案。
液货舱顶部总段的驳运方案需要重点考虑以下几个方面：
a.平板车的布置位置：
液货舱顶部总段的驳运基面由于结构少没有相应的搁置平面，不能满足平板车驳运的布置要求。因此，在设计驳运方案时在总段运输基面采用63#大型工字钢制作了一个运输平面，并用25#工字钢将运输平面与顶部强结构T型梁连接固定。
液货顶部总段的理论重量通过TRIBON M3软件调取，最大重量为234.6吨，最大重量满足375T平板车的驳运要求，因此采用单车驳运方案（。
b.驳运变形情况：
顶部液货舱总段的变形控制重点在总段大合拢缝以及顶部的止浮和防横摇装置的定位间隙控制，由于总段底部驳运基面为大开口结构，虽然在驳运过程中人为增加了63#工字钢加强的基面，但在满足驳运要求的情况下还需要满足液货舱的精度要求。
液货舱顶部总段运输最大应力为39.3Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全运输要求，最大变形为4.7mm，在结构两端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全运输要求。
2.2.2 底部总段驳运方案
（1）驳运方案
韩国企业在液货舱底部总段驳运时采用加装固定临时搁置梁的方式，经过对其方案的本土优化后采用龍门架驳运；同时韩国企业采用了模块车运输，鉴于暂未配置相应的运输模块车，因此采用两台能够实现联动运输的平板车替代。
液货舱底部总段的驳运需要重点考虑以下几个方面：
a.驳运位置
液货舱顶部总段的上部为大开口结构，由于驳运区域相对整个总段来说区域偏小，在总段驳运过程中容易产生上部结构的张口变形，因此采用25#工字钢进行结构加强。
底部液货重量最大为527.5吨，已超出了单台375吨平板车的驳运额定载荷能力，因此采用了两台370吨平板车或四台150吨模块车并车联动驳运方式，同时鞍座内需要敷设环氧因此对平面度要求比较高，搁置支撑部位需要避开鞍座。平板车驳运方式采用在底部放置运输龙门架+垫木的方式，由于需要总段在平台上搁置时采用吊车上下龙门架移至绝缘施工场地或在总组平台搁置大合拢，因此可以通过搁置支撑点以及搁置点的共用来减少绝缘保留区域。 b. 驳运变形情况
底部总段安装有鞍座，其整体平面度要求非常高，保证在总段经过驳运后鞍座的整体平面度仍能够满足精度要求是本项目实施成功的基本保障，因此需要对底部总段驳运进行有限元计算，了解其变形趋势以便开展相应的变形控制措施研究。
四个液货舱底部总段运输最大应力为40.3Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全运输要求，最大变形为4.1mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
通过总段驳运方案的运用，解决了总段移位仅能靠大型龙门吊实现的瓶颈问题，释放的吊车资源，增加了液罐总组场地的可选择几率，使多个总段可并行总组施工的措施得到了有效执行，从而缩短了液罐建造的整体周期。
2.3 总段吊装技术
在总段吊装移位过程中，由于液货舱总段尺寸大结构不规则，局部结构强度差异比较大，容易造成吊装变形，进而影响总段合拢间隙或鞍座整体精度，并产生因大量修割调整造成的绝缘破坏。对于总段的吊装方案需要充分考虑精度因素，要在充分考虑结构变形的情况下减少吊点及加强对于绝缘的破坏。通过采用有限元计算方法计对吊装工艺方案的应力应变情况进行计算，了解吊装过程中的变形趋势，能够有效的协助优化液货舱总段的吊装方案。
液货舱顶部总段吊装最大应力为36.6Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为9.1mm，在纵舱壁指端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
液货舱底部总段吊装最大应力为81.9Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为8.9mm，在纵舱壁指端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
2.4液货舱整吊技术
韩国企业部分由于受到场地及起重能力限制，最终采用的是绝缘总段直接吊装入坞搭载的方式。这一方案需要在船舱内开展整罐合拢焊接以及绝缘修补工作，在空间狭小且密闭的空间内进行施工存在非常大的安全隐患，对于公司的安全管理水平要求非常高。因此，根据公司的场地设施能力，对韩国液货舱的吊装合拢流程进行优化，采用在平台敞开式区域进行液货舱整罐合拢焊接及绝缘修补工作，既能保证施工质量又能改善施工环境。
液货舱整体重量超过1400吨（详见液货舱整罐重量汇总表，表1），需要采超过了单台起重最大工况额定载荷的1000吨（即钩距达到30m以上吊装工况是龙门吊的能力），需要采用两台龙门吊进行抬吊。根据公司两台龙门吊的安全使用要求，将吊点距离控制在30m以上，使用两台龙门吊抬吊最大工况能力能够满足液货舱的整吊起重能力要求。由于钩距30m以上的要求，正好能够布置在液货舱顶部两侧止浮装置区域，借助在止浮装置上布置结构化吊马的方案既能满足吊车1000吨工况的钩距要求，又能够通过结构化吊马设计减少吊马的施工工作量。由于液货舱尺寸重量大、结构相对比较弱，其吊点的吊马形式及加强方案设计非常关键，在止浮装置上进行结构化吊马设计时需要结合其结构强度重点考虑其单个吊点的起重能力以及后续的吊马处理方案。
对结构化吊马进行有限元分析：
施加边界条件：吊码下端X=Y=Z=0；
加载载荷为集中力，中间吊码F1=539000N（55t），两翼吊码F2=269500N（27.5t），装时吊码一般斜向受力，现选择3°、9°、12°、18°分别进行计算分析。
根据Hertz接触理论分析，吊耳与卸扣吊轴之间的弹性接触力分布由Hertz公式求得，但实际工程中的结构应力计算可采用有限元简化分析方法。
采用适当的简化处理将实际接触有限元分析简化为静态有限元分析，利用MSC.Nastran计算分析，使问题简化并具有一定的工程精度，简化主要对施加载荷大小、范围等进行处理。有限元模型中用椭圆或抛物线模拟接触载荷垂向分量分布，载荷作用范围可取左右对称各30°～45°。
本文吊耳结构采用细化有限元模型，载荷以节点力的形式施加在相应的作用区域内，各节点载荷大小根据所有节点载荷与总垂向作用载荷相等确定，呈抛物线分布。
根据细化有限元模型的实际情况，各吊孔选择受力方向上的相邻9个Node施加抛物线分布的节点力。
止浮鞍座结构化吊码经有限元计算分析，结构合理，载荷分布均匀，变形可忽略不计，适用于液罐的整体吊装。
结构化吊马变形极小，应力最大为212MPa，最大应力集中于吊孔处，结构吊马肘板和两侧复板定位焊接后整体进行机加工开孔，确保吊孔处光滑。
液货舱在安装过程中需要与货舱内支撑座等结构进行定位浇注环氧，对于其吊装过程中的变形量有比较高的要求。而液货舱整罐吊装过程中产品的结构变形势必将影响鞍座的平面度，进而影响到环氧浇注工作，因此需要对其整吊方案实施过程进行有限元分析计算并进行方案优化。
NO.1液货舱整体吊装最大应力为79.2Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为3.8mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
NO.2、NO.3、NO.4液货舱整体吊装最大应力为109Mpa≦252Mpa，結构的强度满足安全吊装要求，最大变形为3.6mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
3研究成果和关键技术创新点
3.1 研究成果
通过研究，取得了以下成果：
1）编制了一套适用于液货舱建造流程优化的方案；
a.液货舱总段驳运方案
b.液货舱总段搁置方案
c.液货舱总段吊装方案
d.液货舱整吊方案
3.2 关键技术
1）液货舱总段的驳运技术
分体式绝缘项目实施过程中势必需要进行总段的流转驳运，在这一过程中产生结构的变形是无法避免的，同时国内现有的建造工艺技术还从未有鞍座在总段安装完成后进行转运的先例。项目应用理论计算和有限元分析相结合的方法优化设计方案保证项目实施的基本要求，解决了安装在总段安装后产生的驳运变形控制问题。 2）液货舱总段及整罐的吊装技术
项目引这对施工过程中的变形控制提出了更高的要求进吸收韩国先进的液货舱建造流程，在国内VLGC液化气船上首次采用了液货舱上下前后分为四个总段并在总段阶段安装鞍座的全新工艺。项目通过借助有限元分析模拟液货舱总段及整罐在吊装过程中的变形趋势，优化了吊点布置及加强方案，采用了结构化的整罐吊马设计方案。通过这些手段措施，吊装变形量控制在了可接受的范围内。
4成果水平评价
VLGC液化气船做为国内近几年刚进入的高附加值高技术含量的船舶市场，国内的建造工艺技术水平还处于非常初级的阶段，与韩国先进企业比较存在着非常巨大的差距。随着中国在近几年逐步进入这一市场领域，韩国企业对国内的实施了技术封锁，在核心工艺建造技术上对中国企业严防死守。本项目通过韩国技术人员引进吸收了液货舱的建造工艺技术，在建造流程、工艺方案等方面与韩国企业基本一致，达到了项目实施目的。为国内企业在VLGC液化气船市场追赶韩国企业展开订单竞争提供了必不可少的技术支持，并可以通过优化工艺逐步实现质量和效率的提升，为抢占国际市场打下坚实的基础。
5经济效益和社会效益
对于驳运搁置吊装工艺的研究是为了配合项目总段绝缘的成功实施打下基础，这一系列措施的组合能够使得公司具备液货舱平行施工的能力。原建造方案在液货舱建造过程中存在总组场地占用并产生大量闲置时间的同时总段的建造周转时间慢等问题，借助总段的同时开工建造并通过驳运吊装的方式进行节拍流转建造，能够充分利用公司周边资源，释放并充分利用公司内的平台场地资源，提升总段建造效率。通过提高场地资源利用率以及提高总段建造效率，能够实现降本增效提升产品建造的经济效益。
借助对韩国液货舱建造流程的引进吸收，结合公司场地设施能力对现有建造流程进行了优化。通过对分段总段划分以及舾装件安装阶段的优化，从设计源头上针对项目做相应优化，形成项目实施设计的基本设计原则；通过对液货舱总段驳运吊装搁置以及整罐吊装的研究，在产品施工工艺上针对该项目做了针对性的研究，形成了项目实施相关配套工艺技术的基本内容和方案。通过这一系列的研究成果，能够使得国内液货舱建造的工艺技术水平接近韩国先进企业的水平，提高国内船舶企业在液化气船这一细分领域内的竞争力，可以极大的拓宽国内船舶企业的承建产品种类，避免在低端产品上扎堆进行低价竞争进而压缩国内企业的生存空间。同时通过推广在这一高新技术产品上的建造技术突破，改变国际上对于中国船舶建造企业建造水平普遍落后低下的观念，提升中国制造这一共有品牌的国际形象。
参考文献：
[1]【美】哈罗德.科兹纳著杨爱华等译.项目管理–计划、进度和控制的系统方法（第11版）[M].北京：電子工业出版社，2013年.
[2]【美】项目管理协会著.项目管理知识体系指南（PMBOK指南）（第5版）[M].北京：电子工业出版社，2013
[3]房西苑周蓉翌著.项目管理融会贯通].北京：机械工业出版社，2010.2
[4]马旭晨主编.项目管理工具箱.北京：机械工业出版社，2011
[5]IGC CODE《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》，2014
关键词：液货舱；流程优化；总段驳运；整罐吊装
1项目概述
1.1项目来源
VLGC船（超大型液化石油气船）主要用于运输丙烷、丁烷、无水氨等货物，采用IMO独立A型货舱结构，4个货舱均为菱形，材料为碳锰合金钢。每货舱配有2台电动深井泵，采用增压泵和货舱加热系统将液化气在临界温度以下输送到岸上。
在建造83Km3 VLGC的过程中，液货舱作为VLGC船的核心系统，与日韩建造相比建造技术差距较大，主要存在建造周期长，成本高，安全性不高的问题，因此需要在液货舱建造流程优化、关键技术等方面展开研究，加速对这些关键建造技术的引进消化吸收，分析改进在VLGC生产建造过程中暴露出来的问题与不足，以不断开拓创新为公司发展保驾护航。公司通过对比中韩在液化气船建造方面的差距以及公司在船舶建造过程中的关键瓶颈短板，确定以液货舱建造方案优化为突破口，达到缩短船舶建造周期以及避免长时间占用场地资源的刚性需求实现柔性生产。
随着世界能源市场的不断发展，未来各国对液化石油气的需求预期将不断增长，必将刺激VLGC船需求的日益旺盛，大型化的趋势也日渐明朗，全冷式、多介质的VLGC船型将成为世界船舶市场的新宠儿。对此类高技术含量、高建造难度、高经济附加值的船型，各主流造船企业纷纷投入不菲的研发资金，全力抢占市场份额。
1.2研究目的
液化石油气（VLGC）因为具有燃烧值高，对大气污染小等特点而备受关注，被誉为洁净的绿色新能源，同时它还是优质的化工原料，具有广泛的应用前景。随着当今全球能源消耗量日益增加，VLGC船的需求量预期也会不断上升，在长兴重工建造VLGC之前，国际上能够自主建造VLGC船的只有四家船厂——三菱重工、川崎重工、现代重工及大宇造船，其他诸多船厂从未涉及该领域。近年，国际贸易遇冷，传统主力船型如集装箱船、散货船等订单量急剧下降，在众多船厂急需为订单量寻找新增长点之时，VLGC船订单的潜在需求预期不断提高的时候，长兴重工亦及时抓住机遇加速创新，调整产业结构，拓宽市场领域。
85Km3 VLGC液化气船是我公司承接建造由西南航运运营的首批VLGC超大型液化气船，采用全冷式A型独立液化气舱入级英国劳氏（LR）。本课题通过对超大型液化石油气船（VLGC）液货舱建造流程的进行研究，引进吸收国外先进建造技术，突破目前建造周期长、成本高、风险大的瓶颈，进而转化形成企业自有核心建造技术，并将在85K m3VLGC 实船上实施和验证。
1.3 主要研究内容
（1）液货舱建造流程优化研究
（2）液货舱驳运搁置
（3）总段吊装技术
（4）液货舱整吊技术
1.4主要技术指标
液货舱鞍座安装效率提升20%；
单个液货舱平台施工周期缩短10%以上；
液货舱无余量建造92%；
鞍座安装精度一次性到位率96%；
全船分段无余量制造率≥95% ；
2开展的研究工作和突破的关键技术
2.1液货舱建造流程优化研究
液货舱作为VLGC船的核心系统，在83Km3 VLGC液货舱的建造过程中，液货舱采用传统的外场总组后，搭设绝缘棚进行整罐绝缘施工方案，此方案不仅额外延长了液货舱的生产周期，同时也使得液货舱自总组开始即长期占用总组平台场地，总组效率不高也导致平台利用率的大幅降低。此外，传统总组方案需要搭建大型绝缘棚，本身施工周期长，人工成本高昂，同时内部作业环境不佳，也存在较多安全隐患。
基于传统总组方案存在的种种不足之处，我公司在85K m3VLGC液货舱的施工流程上对其进行全方位优化提升，以此缩短液货舱建造周期，提高建造效率，降低建造风险。新方案将吸收日韩企业的液货舱施工经验，以绝缘总段为中间产品，进一步优化传统建造方案，采用四分之一总段进棚绝缘后平台区域整罐总组的新工艺，实施对绝缘场地优化、液货舱驳运搁置、鞍座分道配送、分段总段吊装技术、液货舱整吊定位以及绝缘施工场地设备设施的统筹化创新化研发。新方案的成功实施，有力加速液货舱在平臺区域的流转充分释放总组平台场地资源，并改善绝缘施工环境，这将是国内在该类实船建造上的首次应用。
为了确保设计能够满足该项目的实施要求，公司在项目前期建造策划阶段就充分考虑了分体式绝缘这一项目实施重点内容的实施需求。分体式绝缘实施的基础是以总段为中间产品进行流转，通过总段总组成型、密性及舾装件安装完整、驳运至绝缘施工场地进行绝缘施工、液货舱整罐合拢绝缘修补等流程。要想引进吸收韩国企业的先进工艺技术，首先需要对公司液货舱的设计按照韩国的设计理念进行一次优化改进，使得详细及生产设计更贴合韩国的建造流程。经与韩国专家沟通学习，韩国企业在液货舱建造的设计理念上与公司的差异主要体现在分段总段划分以及舾装件的安装阶段。针对这一设计差距，我们做了如下的改进优化：
2.1.1 设计优化
2.1.1.1 分段总段划分优化
液货舱的分段总段划分即需要考虑公司生产场地设备的起重驳运能力等，也需要考虑场地尺寸，同时需要满足项目实施的已总段为中间产品的基本要求。经过对比83K VLGC船分段总段划分方案与韩国划分方案的差异，在85K VLGC产品上做了如下几点优化：将底部分段散吊调整为总组成底部总段，即每个液货舱上下前后总组为四个总段（两个顶部总段、两个底部总段）；并将鞍座单独划分为一个分段便于鞍座制作计划的编排；液货舱气室作为一个单独的分段。 a.每个液货舱分为四个总段，划分过程需要将总段焊缝避让鞍座，同时为了利于实施液货舱自动化焊接以及装配焊接施工，将上下对接合拢焊缝放在液货舱平台上部，满足总段绝缘施工流程中对于总段尺寸、重量、驳运等的要求。
b.原鞍座的划分方案为将其划分在分段内，作为分段组立过程中的一个小组立在特定的施工场地进行制作，鞍座完成后直送总组安装，在开工计划安排上是依据分段的开工节点施工，导致鞍座定置施工场地施工负荷不连续，并且与总组过程中的需求计划节拍不符，容易因放置时间过程而出现质量问题。因此在85K VLGC船上将每个液货舱的鞍座单独作为一个分段，根据总段的需求连续制作，借此满足总段绝缘对于结构完整性的要求。
c.原气室的划分类似于鞍座将其作为分段的一个组立，由于气室区域集中了大量的液货系统管路出口，因此预舾装施工周期相对更长，在计划上与分段组立进度节拍不匹配，拖延了分段成型周期，同时气室施工周期长也影响了液货舱内的管舾件的完整性。将气室作为一个单独的分段提前开工流转施工制造，配合总组周期，能够提前达到结构完整且有利于总段内舾装件的完整。
2.1.1.2 舾装件安装阶段优化
舾装件尤其是焊接件的总段安装完整性对于总段绝缘施工有非常大的影响，直接影响到液货舱整罐绝缘成型的施工成本以及施工周期。流转至液货舱整罐合拢后安装的液货舱外壳上舾装焊接件越多，整罐绝缘预留空间越多，导致绝缘修补的工作量就越大。通过对舾装件安装的分析，调整舾装件的设计方案及安装阶段，形成以下几点液货舱舾装件设计原则：
a.需焊接的舾装件安装阶段尽量在总段绝缘前。如下图所示
本船在设计时已经将98%以上的焊接铁舾件，在总段绝缘前安装。
优点：<1>避免后期焊接对绝缘的破坏。
<2>尽量布置在绝缘保留区域，防止分段绝缘完工后，因铁舾件后期更改或漏装，引起外板绝缘的破坏。
b.舾装件焊接位置尽量远离液货舱外板位置。
优点：
<1>可以减少焊接对液货舱外板的油漆破坏，有利于绝缘的敷设。
<2>防止分段绝缘完工后，因铁舾件后期更改或漏装，引起外板绝缘的破坏。
设计阶段的优化目的就是为了尽量保证总段阶段绝缘施工的完整性，减少绝缘后的明火工作量以降低施工安全隐患，其首要考虑的就是焊接施工对于绝缘的破坏。通过以上在设计阶段的多管齐下，对85K VLGC液货舱结构及舾装件设计优化可以明显降低绝缘后的液货舱明火作业工作量，该产品已经具备了在总段阶段实施绝缘施工的设计基础。要想实现韩国企业液货舱分体式绝缘施工工艺技术的引进吸收，实现VLGC船液货舱建造的流程再造，缩小与韩国先进船企在VLGC建造上的差距，除了在设计方案上进行优化外，项目实施过程中还对总段实施绝缘对生产设施的需求从场地资源、绝缘施工工艺以及辅助配套工艺等方面进行了深入探讨，结合公司现有的场地资源及工艺设施进行相应的技术准备及设施改造，在满足项目实施的基本需求的前提条件下尽量提升工艺技术水平，做到对韩国液货舱分体式绝缘工艺技术引进吸收提升最大化的同时更贴近国内船舶及其配套企业的设备设施能力，更利于总段作为一个中间产品的建造及流转，也有利于该技术的国内推广应用。
2.2 液货舱总段驳运方式的运用
2.2.1 顶部总段驳运搁置方案
（1）驳运方案
韩货对于液货舱的驳运采用了加装运输临时平台并用平板车驳运的方式，公司经过对场地设备以及总段重量尺寸比对后借鉴其经验采用同一工艺方案。
液货舱顶部总段的驳运方案需要重点考虑以下几个方面：
a.平板车的布置位置：
液货舱顶部总段的驳运基面由于结构少没有相应的搁置平面，不能满足平板车驳运的布置要求。因此，在设计驳运方案时在总段运输基面采用63#大型工字钢制作了一个运输平面，并用25#工字钢将运输平面与顶部强结构T型梁连接固定。
液货顶部总段的理论重量通过TRIBON M3软件调取，最大重量为234.6吨，最大重量满足375T平板车的驳运要求，因此采用单车驳运方案（。
b.驳运变形情况：
顶部液货舱总段的变形控制重点在总段大合拢缝以及顶部的止浮和防横摇装置的定位间隙控制，由于总段底部驳运基面为大开口结构，虽然在驳运过程中人为增加了63#工字钢加强的基面，但在满足驳运要求的情况下还需要满足液货舱的精度要求。
液货舱顶部总段运输最大应力为39.3Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全运输要求，最大变形为4.7mm，在结构两端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全运输要求。
2.2.2 底部总段驳运方案
（1）驳运方案
韩国企业在液货舱底部总段驳运时采用加装固定临时搁置梁的方式，经过对其方案的本土优化后采用龍门架驳运；同时韩国企业采用了模块车运输，鉴于暂未配置相应的运输模块车，因此采用两台能够实现联动运输的平板车替代。
液货舱底部总段的驳运需要重点考虑以下几个方面：
a.驳运位置
液货舱顶部总段的上部为大开口结构，由于驳运区域相对整个总段来说区域偏小，在总段驳运过程中容易产生上部结构的张口变形，因此采用25#工字钢进行结构加强。
底部液货重量最大为527.5吨，已超出了单台375吨平板车的驳运额定载荷能力，因此采用了两台370吨平板车或四台150吨模块车并车联动驳运方式，同时鞍座内需要敷设环氧因此对平面度要求比较高，搁置支撑部位需要避开鞍座。平板车驳运方式采用在底部放置运输龙门架+垫木的方式，由于需要总段在平台上搁置时采用吊车上下龙门架移至绝缘施工场地或在总组平台搁置大合拢，因此可以通过搁置支撑点以及搁置点的共用来减少绝缘保留区域。 b. 驳运变形情况
底部总段安装有鞍座，其整体平面度要求非常高，保证在总段经过驳运后鞍座的整体平面度仍能够满足精度要求是本项目实施成功的基本保障，因此需要对底部总段驳运进行有限元计算，了解其变形趋势以便开展相应的变形控制措施研究。
四个液货舱底部总段运输最大应力为40.3Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全运输要求，最大变形为4.1mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
通过总段驳运方案的运用，解决了总段移位仅能靠大型龙门吊实现的瓶颈问题，释放的吊车资源，增加了液罐总组场地的可选择几率，使多个总段可并行总组施工的措施得到了有效执行，从而缩短了液罐建造的整体周期。
2.3 总段吊装技术
在总段吊装移位过程中，由于液货舱总段尺寸大结构不规则，局部结构强度差异比较大，容易造成吊装变形，进而影响总段合拢间隙或鞍座整体精度，并产生因大量修割调整造成的绝缘破坏。对于总段的吊装方案需要充分考虑精度因素，要在充分考虑结构变形的情况下减少吊点及加强对于绝缘的破坏。通过采用有限元计算方法计对吊装工艺方案的应力应变情况进行计算，了解吊装过程中的变形趋势，能够有效的协助优化液货舱总段的吊装方案。
液货舱顶部总段吊装最大应力为36.6Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为9.1mm，在纵舱壁指端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
液货舱底部总段吊装最大应力为81.9Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为8.9mm，在纵舱壁指端处（分段缝的位置），不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
2.4液货舱整吊技术
韩国企业部分由于受到场地及起重能力限制，最终采用的是绝缘总段直接吊装入坞搭载的方式。这一方案需要在船舱内开展整罐合拢焊接以及绝缘修补工作，在空间狭小且密闭的空间内进行施工存在非常大的安全隐患，对于公司的安全管理水平要求非常高。因此，根据公司的场地设施能力，对韩国液货舱的吊装合拢流程进行优化，采用在平台敞开式区域进行液货舱整罐合拢焊接及绝缘修补工作，既能保证施工质量又能改善施工环境。
液货舱整体重量超过1400吨（详见液货舱整罐重量汇总表，表1），需要采超过了单台起重最大工况额定载荷的1000吨（即钩距达到30m以上吊装工况是龙门吊的能力），需要采用两台龙门吊进行抬吊。根据公司两台龙门吊的安全使用要求，将吊点距离控制在30m以上，使用两台龙门吊抬吊最大工况能力能够满足液货舱的整吊起重能力要求。由于钩距30m以上的要求，正好能够布置在液货舱顶部两侧止浮装置区域，借助在止浮装置上布置结构化吊马的方案既能满足吊车1000吨工况的钩距要求，又能够通过结构化吊马设计减少吊马的施工工作量。由于液货舱尺寸重量大、结构相对比较弱，其吊点的吊马形式及加强方案设计非常关键，在止浮装置上进行结构化吊马设计时需要结合其结构强度重点考虑其单个吊点的起重能力以及后续的吊马处理方案。
对结构化吊马进行有限元分析：
施加边界条件：吊码下端X=Y=Z=0；
加载载荷为集中力，中间吊码F1=539000N（55t），两翼吊码F2=269500N（27.5t），装时吊码一般斜向受力，现选择3°、9°、12°、18°分别进行计算分析。
根据Hertz接触理论分析，吊耳与卸扣吊轴之间的弹性接触力分布由Hertz公式求得，但实际工程中的结构应力计算可采用有限元简化分析方法。
采用适当的简化处理将实际接触有限元分析简化为静态有限元分析，利用MSC.Nastran计算分析，使问题简化并具有一定的工程精度，简化主要对施加载荷大小、范围等进行处理。有限元模型中用椭圆或抛物线模拟接触载荷垂向分量分布，载荷作用范围可取左右对称各30°～45°。
本文吊耳结构采用细化有限元模型，载荷以节点力的形式施加在相应的作用区域内，各节点载荷大小根据所有节点载荷与总垂向作用载荷相等确定，呈抛物线分布。
根据细化有限元模型的实际情况，各吊孔选择受力方向上的相邻9个Node施加抛物线分布的节点力。
止浮鞍座结构化吊码经有限元计算分析，结构合理，载荷分布均匀，变形可忽略不计，适用于液罐的整体吊装。
结构化吊马变形极小，应力最大为212MPa，最大应力集中于吊孔处，结构吊马肘板和两侧复板定位焊接后整体进行机加工开孔，确保吊孔处光滑。
液货舱在安装过程中需要与货舱内支撑座等结构进行定位浇注环氧，对于其吊装过程中的变形量有比较高的要求。而液货舱整罐吊装过程中产品的结构变形势必将影响鞍座的平面度，进而影响到环氧浇注工作，因此需要对其整吊方案实施过程进行有限元分析计算并进行方案优化。
NO.1液货舱整体吊装最大应力为79.2Mpa≦252Mpa，结构的强度满足安全吊装要求，最大变形为3.8mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
NO.2、NO.3、NO.4液货舱整体吊装最大应力为109Mpa≦252Mpa，結构的强度满足安全吊装要求，最大变形为3.6mm，不影响鞍座装配精度，结构的刚度满足安全吊装要求。
3研究成果和关键技术创新点
3.1 研究成果
通过研究，取得了以下成果：
1）编制了一套适用于液货舱建造流程优化的方案；
a.液货舱总段驳运方案
b.液货舱总段搁置方案
c.液货舱总段吊装方案
d.液货舱整吊方案
3.2 关键技术
1）液货舱总段的驳运技术
分体式绝缘项目实施过程中势必需要进行总段的流转驳运，在这一过程中产生结构的变形是无法避免的，同时国内现有的建造工艺技术还从未有鞍座在总段安装完成后进行转运的先例。项目应用理论计算和有限元分析相结合的方法优化设计方案保证项目实施的基本要求，解决了安装在总段安装后产生的驳运变形控制问题。 2）液货舱总段及整罐的吊装技术
项目引这对施工过程中的变形控制提出了更高的要求进吸收韩国先进的液货舱建造流程，在国内VLGC液化气船上首次采用了液货舱上下前后分为四个总段并在总段阶段安装鞍座的全新工艺。项目通过借助有限元分析模拟液货舱总段及整罐在吊装过程中的变形趋势，优化了吊点布置及加强方案，采用了结构化的整罐吊马设计方案。通过这些手段措施，吊装变形量控制在了可接受的范围内。
4成果水平评价
VLGC液化气船做为国内近几年刚进入的高附加值高技术含量的船舶市场，国内的建造工艺技术水平还处于非常初级的阶段，与韩国先进企业比较存在着非常巨大的差距。随着中国在近几年逐步进入这一市场领域，韩国企业对国内的实施了技术封锁，在核心工艺建造技术上对中国企业严防死守。本项目通过韩国技术人员引进吸收了液货舱的建造工艺技术，在建造流程、工艺方案等方面与韩国企业基本一致，达到了项目实施目的。为国内企业在VLGC液化气船市场追赶韩国企业展开订单竞争提供了必不可少的技术支持，并可以通过优化工艺逐步实现质量和效率的提升，为抢占国际市场打下坚实的基础。
5经济效益和社会效益
对于驳运搁置吊装工艺的研究是为了配合项目总段绝缘的成功实施打下基础，这一系列措施的组合能够使得公司具备液货舱平行施工的能力。原建造方案在液货舱建造过程中存在总组场地占用并产生大量闲置时间的同时总段的建造周转时间慢等问题，借助总段的同时开工建造并通过驳运吊装的方式进行节拍流转建造，能够充分利用公司周边资源，释放并充分利用公司内的平台场地资源，提升总段建造效率。通过提高场地资源利用率以及提高总段建造效率，能够实现降本增效提升产品建造的经济效益。
借助对韩国液货舱建造流程的引进吸收，结合公司场地设施能力对现有建造流程进行了优化。通过对分段总段划分以及舾装件安装阶段的优化，从设计源头上针对项目做相应优化，形成项目实施设计的基本设计原则；通过对液货舱总段驳运吊装搁置以及整罐吊装的研究，在产品施工工艺上针对该项目做了针对性的研究，形成了项目实施相关配套工艺技术的基本内容和方案。通过这一系列的研究成果，能够使得国内液货舱建造的工艺技术水平接近韩国先进企业的水平，提高国内船舶企业在液化气船这一细分领域内的竞争力，可以极大的拓宽国内船舶企业的承建产品种类，避免在低端产品上扎堆进行低价竞争进而压缩国内企业的生存空间。同时通过推广在这一高新技术产品上的建造技术突破，改变国际上对于中国船舶建造企业建造水平普遍落后低下的观念，提升中国制造这一共有品牌的国际形象。
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