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摘 要：为应对低迷的航运市场，降低船舶运营成本，提高船舶推进效率，减少燃油消耗，集装箱船球鼻首改装是船东减少营运成本方式之一。本文根据在厂改装项目NYK系列4500TEU集装箱船球鼻首改装，重点介绍球鼻首的改装流程，为类似船舶球鼻首改装提供参考。
关键词：球鼻首改装;分段划分;分段建造;坞内合拢
中图分类号：U671.99 文献标识码：A
Retrofitting of Bulbous Bow of NYK Series 4 500TEU Container Ship
WANG Jiabo， QU Fengming， WU Hongxie
（ Guangzhou Wenchong Dockyard Co.， Ltd.， Guangzhou 511462 ）
Abstract： In order to cope with the depressed shipping market， reduce ship operating cost， improve ship propulsion efficiency and reduce fuel consumption， retrofitting of the bulbous bow of the container ship is one of the ways for ship owners to reduce operating cost. Based on the retrofitting of the bulbous bow of NYK series 4500 TEU container ship， this paper mainly introduces the retrofitting process of the bulbous bow.
Key words： Bulbous bow retrofitting; Block division; Block construction; Dry dock erection
1 前言
球鼻首的作用主要是减少船舶航行的兴波阻力。但它只有在船舶航行达到设计航速时才会产生积极的效果，否则反而会给船舶的航行带来更大的阻力。目前集装箱船一般都以15 kn左右的经济航速航行，在这种低速航行条件下只有重新设计并更换球鼻首，才能进一步提高船舶推进效率，减少燃油消耗，达到降低营运成本的目的。
现以NYK系列4 500TEU集装箱球鼻首改装为例。该船的主尺度为：总长266.65 m;垂线间长250.0 m;型宽35.4 m;型深19.5 m;设计吃水10.8 m。球鼻首改装范围为：纵向从FR109-1 000∽船首;高度方向从船底∽15 060 A/B。球鼻首分段的外形尺寸为：长X宽X高= 21.9 m X 7.2 m X 15 m;改装结构重量约145 t。
2 分段划分及余量设置
2.1 分段划分
根据船厂的起重能力及码头预制场地情况，该球鼻首总段划分为4个分段在码头胎架上进行预制，分段壳、舾、涂一体化建造;利用100 t、45 t门吊将4个分段搭载成总段，由350 t浮吊将总段吊装到2#坞底的分段移位工装上，分段移位工装将总段移到安装部位，借助4台分段定位机进行精确安装定位。分段划分和余量设置，如图1所示。
分段要素及建造工艺，如表1所示。
2.2 分段余量设置
总段与原船的合拢口设置100 mm的余量;各个分段之间的合拢口至少有一个分段留有50 mm的余量;球鼻首外板加工难度大，外板四周各加放50∽100 mm加工余量。外板余量在安装前割除，分段合拢口余量在总组或搭载前割除。
3 分段建造
3.1 分段预制
（1）分段在胎架上进行预制，按分段建造方案安装肋骨、框架、平台、外板等结构，骨材靠近合拢口处留500 mm暂时不焊;
（2）预制过程中按《报验项目表清单》进行报验，对材质、下料、胎架、劃线、装配、焊接及精度测量各个环节进行严格把关;
（3）考虑到B02、B03分段完工后重量将近65 t，要求B02、B03分段必须放在100 t门吊区进行建造;
（4）分段预制完成后必须进行变形矫正，安装临时加强及吊环，并按图纸要求安装托架：整体在FR110、FR116、FR124框架位置设置3个托架;在FR130设置1个临时支撑;托架及支撑在分段预制时安装好。托架及支撑安装图，如图2所示。
3.2 分段总组
3.2.1总组顺序
分段在#3泊位预制场地总组，总组场地按要求预先布好坞墩，并在地面划出总段中心线：首先，把 B03分段吊放到垫木上，分段定好位后进行固定，防止分段在合拢过程中移动;其次，将B02分段吊放到B03分段上进行合拢，合拢完成后进行焊接;接着将B01分段吊放到B02分段上进行整体合拢;最后将B04分段吊放到垫木上，与B03+B02+BO1立体段进行合拢，分段合拢完成后进行焊接。
3.2.2总组检验要求
（1）B01/B02分段预制完成后，使用全站仪在分段外板上划出分段（总段）纵向中心线、FR109/FR117/FR118合拢口肋骨检验线、No.2 STR水平检验线; （2）B03、B04分段预制完成后，使用全站仪在分段外板上划出分段（总段）纵向中心线、FR109/FR126/FR127合拢口肋骨检验线、No.4 STR水平检验线;
（3）B03基准分段总组定位时，先调整分段中心线与门吊路轨基本平行，然后以No.4 STR平台为基准，使用门吊调整分段四个角水平，再将分段进行固定;根据B03分段中心线及FR109/FR126肋位检验线，使用全站仪在地面划出总段纵向中心线及FR109/FR117/FR118/FR126/FR127肋位检验线;
（4）B01、B02、B04分段总组定位时，分段宽度方向以B03分段中心线为基准，使用门吊及全站仪调整所有分段的纵向中心线在同一直线及铅垂面内，要求偏差≤4 mm;分段长度方向以各自的肋位检验线为基准，使用门吊及全站仪调整分段合拢口位置相邻肋位的间距为800 mm，要求偏差≤10 mm;分段高度方向以No.2 STR及No.4 STR为基准，使用门吊及全站仪调整分段四角水平及高度符合图纸要求，要求偏差≤5 mm;
（5）分段检验线划线完成后，打上洋冲点并贴上胶布。分段划线示意图，如图3所示。
4 原球鼻首分段拆除
原球鼻首结构采用整体拆除，拆除总重量约150 t。采用大型分段移位工装小车，转移至坞的北侧区域进行解体。
具体拆除步骤如下：
（1）船舶进坞前，采用拆一留一的方式，在码头拆割合拢口位置的部分骨材;
（2）船舶进坞后，使用全站仪配合对需要切割的船体部分划线，并在原船外板上打出FR108肋位线及No.2 STR水平检验线;
（3）球鼻首割除前将首部锚链卸下，并将首楼杂物间的可移动物体清走;
（4）在FR120肋位两侧做好临时支撑，支撑圆管尺寸为?406X20，临时支撑做好后拆除旧球鼻首;
（5）在FR110、FR116、FR124位置安装3套托架，每套托架直接座在分段移位工装;待以上作业完成后，拆除球鼻首水平合拢口以下300 mm范围内的构件，使其分段稳座在分段移位工装上，之后运至坞的北侧区域进行解体，如图4所示。
5 总段吊装
分段合拢成总段后总重量约150 t。首先使用350 t浮吊将总段吊装到2#坞底移位工装上，再用分段移位工装将总段运到安装部位，最后用全站仪和4台分段定位机进行精确定位。
5.1 总段吊装步骤
（1）使用350 t浮吊将总段从3泊位吊至2#坞门口位置，然后浮吊将新球鼻首总段顺时针旋转90 ? ;
（2）使用350 t浮吊将总段吊进坞内，放置到分段移位工装上，然后用分段移位工装运至分段合拢口位置，如图5所示：
5.2 坞内合拢定位
（1）船舶进坞后，用全站仪在坞底打出船体中心线，并将船体中心线延长到船头，然后用全站仪在原船外板上打出FR108肋位线及No.4 STR水平检验线，再根据FR108肋位线，用全站仪在坞底打出对应的FR109/FR127肋位线;
（2）总段与原船合拢时，用4台分段定位机进行精确定位;
（3）总段定位时，先以坞底船体中心线为基准对总段进行宽度方向定位，保证总段的纵向中心线与船体中心线在同一直线上，要求偏差≤5 mm;然后以NO.4 STR为基准对总段进行高度及水平定位，要求偏差≤5 mm;再以FR127肋位线为基准对总段进行长度方向定位，保证总段FR109肋位线与FR108肋位线平行且间距为3 160 mm，要求偏差≤±10 mm。
6 焊接顺序
（1）首先焊接不对其它焊缝形成刚性约束的焊缝;
（2）每一道焊缝焊接时，应保持其一端能自由收缩;
（3）较长的焊缝，应尽可能从焊缝中间向两端施焊;
（4）构架与板缝相交时，先焊板缝，再焊构架间对接缝，最后焊构架之间的角焊缝和构件与板的角焊缝;
（5）分段装配中的焊接，应尽可能安排双数焊工从中间向前后左右对称进行焊接，以保证构件自由和均匀收缩;
（6）坞内大合拢焊接顺序，应该按照外板立焊缝-->外板纵向焊缝-->平台板对接焊缝-->框架对接焊缝-->纵骨对接焊缝的顺序进行焊接。
7 施工流程
首先，船舶在进厂前就开始做生产设计并完成新的球鼻首分段的预制工作;待船舶进厂后对其合拢口位置进行划线，并在码头期间对其水线以上部分按照工艺进行切割;进坞后对原球鼻首分段安装支撑后，将原球鼻首整体拆除;最后采用分段移位小車把新分段移至合拢位置，并进行调节定位。
NYK系列4 500TEU集装箱船球鼻首改装，通过总结经验进行优化后形成比较成熟的施工流程，如图6所示。
球鼻首改装坞内大合拢过程，如图7所示。
8 结束语
本文介绍了NYK系列4 500 TEU球鼻首的改装流程。从球鼻首分段划分到吊装的整个建造过程中，结合了本厂的专用设备，设计了专项工艺、工装和吊装辅助装置，使该项目在整个改装过程中，无论是周期、质量、安全等方面都取得了突破性进展。经优化后，创造了生产设计周期12天、分段预制20天、分段总组7天、坞内合拢4.5天的显著成果，为今后承接类似工程提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]曹华东，朱雨雷，李付博.集装箱船球鼻首改装工艺[J].中国修船，
2015， 28（01）： 33-35.
[2]于海涛，王玉龙.船舶球鼻首换新工艺方法研究[J].中国修船，2020，
33（04）： 27-29+32.
[3]叶成冰.浅谈集装箱船球鼻首改良[J].中外船舶科技，2014（04）： 17-19.
[4]刘林.球鼻首分段建造精度控制[J].广船科技， 2012， 32（02）： 23-27.
关键词：球鼻首改装;分段划分;分段建造;坞内合拢
中图分类号：U671.99 文献标识码：A
Retrofitting of Bulbous Bow of NYK Series 4 500TEU Container Ship
WANG Jiabo， QU Fengming， WU Hongxie
（ Guangzhou Wenchong Dockyard Co.， Ltd.， Guangzhou 511462 ）
Abstract： In order to cope with the depressed shipping market， reduce ship operating cost， improve ship propulsion efficiency and reduce fuel consumption， retrofitting of the bulbous bow of the container ship is one of the ways for ship owners to reduce operating cost. Based on the retrofitting of the bulbous bow of NYK series 4500 TEU container ship， this paper mainly introduces the retrofitting process of the bulbous bow.
Key words： Bulbous bow retrofitting; Block division; Block construction; Dry dock erection
1 前言
球鼻首的作用主要是减少船舶航行的兴波阻力。但它只有在船舶航行达到设计航速时才会产生积极的效果，否则反而会给船舶的航行带来更大的阻力。目前集装箱船一般都以15 kn左右的经济航速航行，在这种低速航行条件下只有重新设计并更换球鼻首，才能进一步提高船舶推进效率，减少燃油消耗，达到降低营运成本的目的。
现以NYK系列4 500TEU集装箱球鼻首改装为例。该船的主尺度为：总长266.65 m;垂线间长250.0 m;型宽35.4 m;型深19.5 m;设计吃水10.8 m。球鼻首改装范围为：纵向从FR109-1 000∽船首;高度方向从船底∽15 060 A/B。球鼻首分段的外形尺寸为：长X宽X高= 21.9 m X 7.2 m X 15 m;改装结构重量约145 t。
2 分段划分及余量设置
2.1 分段划分
根据船厂的起重能力及码头预制场地情况，该球鼻首总段划分为4个分段在码头胎架上进行预制，分段壳、舾、涂一体化建造;利用100 t、45 t门吊将4个分段搭载成总段，由350 t浮吊将总段吊装到2#坞底的分段移位工装上，分段移位工装将总段移到安装部位，借助4台分段定位机进行精确安装定位。分段划分和余量设置，如图1所示。
分段要素及建造工艺，如表1所示。
2.2 分段余量设置
总段与原船的合拢口设置100 mm的余量;各个分段之间的合拢口至少有一个分段留有50 mm的余量;球鼻首外板加工难度大，外板四周各加放50∽100 mm加工余量。外板余量在安装前割除，分段合拢口余量在总组或搭载前割除。
3 分段建造
3.1 分段预制
（1）分段在胎架上进行预制，按分段建造方案安装肋骨、框架、平台、外板等结构，骨材靠近合拢口处留500 mm暂时不焊;
（2）预制过程中按《报验项目表清单》进行报验，对材质、下料、胎架、劃线、装配、焊接及精度测量各个环节进行严格把关;
（3）考虑到B02、B03分段完工后重量将近65 t，要求B02、B03分段必须放在100 t门吊区进行建造;
（4）分段预制完成后必须进行变形矫正，安装临时加强及吊环，并按图纸要求安装托架：整体在FR110、FR116、FR124框架位置设置3个托架;在FR130设置1个临时支撑;托架及支撑在分段预制时安装好。托架及支撑安装图，如图2所示。
3.2 分段总组
3.2.1总组顺序
分段在#3泊位预制场地总组，总组场地按要求预先布好坞墩，并在地面划出总段中心线：首先，把 B03分段吊放到垫木上，分段定好位后进行固定，防止分段在合拢过程中移动;其次，将B02分段吊放到B03分段上进行合拢，合拢完成后进行焊接;接着将B01分段吊放到B02分段上进行整体合拢;最后将B04分段吊放到垫木上，与B03+B02+BO1立体段进行合拢，分段合拢完成后进行焊接。
3.2.2总组检验要求
（1）B01/B02分段预制完成后，使用全站仪在分段外板上划出分段（总段）纵向中心线、FR109/FR117/FR118合拢口肋骨检验线、No.2 STR水平检验线; （2）B03、B04分段预制完成后，使用全站仪在分段外板上划出分段（总段）纵向中心线、FR109/FR126/FR127合拢口肋骨检验线、No.4 STR水平检验线;
（3）B03基准分段总组定位时，先调整分段中心线与门吊路轨基本平行，然后以No.4 STR平台为基准，使用门吊调整分段四个角水平，再将分段进行固定;根据B03分段中心线及FR109/FR126肋位检验线，使用全站仪在地面划出总段纵向中心线及FR109/FR117/FR118/FR126/FR127肋位检验线;
（4）B01、B02、B04分段总组定位时，分段宽度方向以B03分段中心线为基准，使用门吊及全站仪调整所有分段的纵向中心线在同一直线及铅垂面内，要求偏差≤4 mm;分段长度方向以各自的肋位检验线为基准，使用门吊及全站仪调整分段合拢口位置相邻肋位的间距为800 mm，要求偏差≤10 mm;分段高度方向以No.2 STR及No.4 STR为基准，使用门吊及全站仪调整分段四角水平及高度符合图纸要求，要求偏差≤5 mm;
（5）分段检验线划线完成后，打上洋冲点并贴上胶布。分段划线示意图，如图3所示。
4 原球鼻首分段拆除
原球鼻首结构采用整体拆除，拆除总重量约150 t。采用大型分段移位工装小车，转移至坞的北侧区域进行解体。
具体拆除步骤如下：
（1）船舶进坞前，采用拆一留一的方式，在码头拆割合拢口位置的部分骨材;
（2）船舶进坞后，使用全站仪配合对需要切割的船体部分划线，并在原船外板上打出FR108肋位线及No.2 STR水平检验线;
（3）球鼻首割除前将首部锚链卸下，并将首楼杂物间的可移动物体清走;
（4）在FR120肋位两侧做好临时支撑，支撑圆管尺寸为?406X20，临时支撑做好后拆除旧球鼻首;
（5）在FR110、FR116、FR124位置安装3套托架，每套托架直接座在分段移位工装;待以上作业完成后，拆除球鼻首水平合拢口以下300 mm范围内的构件，使其分段稳座在分段移位工装上，之后运至坞的北侧区域进行解体，如图4所示。
5 总段吊装
分段合拢成总段后总重量约150 t。首先使用350 t浮吊将总段吊装到2#坞底移位工装上，再用分段移位工装将总段运到安装部位，最后用全站仪和4台分段定位机进行精确定位。
5.1 总段吊装步骤
（1）使用350 t浮吊将总段从3泊位吊至2#坞门口位置，然后浮吊将新球鼻首总段顺时针旋转90 ? ;
（2）使用350 t浮吊将总段吊进坞内，放置到分段移位工装上，然后用分段移位工装运至分段合拢口位置，如图5所示：
5.2 坞内合拢定位
（1）船舶进坞后，用全站仪在坞底打出船体中心线，并将船体中心线延长到船头，然后用全站仪在原船外板上打出FR108肋位线及No.4 STR水平检验线，再根据FR108肋位线，用全站仪在坞底打出对应的FR109/FR127肋位线;
（2）总段与原船合拢时，用4台分段定位机进行精确定位;
（3）总段定位时，先以坞底船体中心线为基准对总段进行宽度方向定位，保证总段的纵向中心线与船体中心线在同一直线上，要求偏差≤5 mm;然后以NO.4 STR为基准对总段进行高度及水平定位，要求偏差≤5 mm;再以FR127肋位线为基准对总段进行长度方向定位，保证总段FR109肋位线与FR108肋位线平行且间距为3 160 mm，要求偏差≤±10 mm。
6 焊接顺序
（1）首先焊接不对其它焊缝形成刚性约束的焊缝;
（2）每一道焊缝焊接时，应保持其一端能自由收缩;
（3）较长的焊缝，应尽可能从焊缝中间向两端施焊;
（4）构架与板缝相交时，先焊板缝，再焊构架间对接缝，最后焊构架之间的角焊缝和构件与板的角焊缝;
（5）分段装配中的焊接，应尽可能安排双数焊工从中间向前后左右对称进行焊接，以保证构件自由和均匀收缩;
（6）坞内大合拢焊接顺序，应该按照外板立焊缝-->外板纵向焊缝-->平台板对接焊缝-->框架对接焊缝-->纵骨对接焊缝的顺序进行焊接。
7 施工流程
首先，船舶在进厂前就开始做生产设计并完成新的球鼻首分段的预制工作;待船舶进厂后对其合拢口位置进行划线，并在码头期间对其水线以上部分按照工艺进行切割;进坞后对原球鼻首分段安装支撑后，将原球鼻首整体拆除;最后采用分段移位小車把新分段移至合拢位置，并进行调节定位。
NYK系列4 500TEU集装箱船球鼻首改装，通过总结经验进行优化后形成比较成熟的施工流程，如图6所示。
球鼻首改装坞内大合拢过程，如图7所示。
8 结束语
本文介绍了NYK系列4 500 TEU球鼻首的改装流程。从球鼻首分段划分到吊装的整个建造过程中，结合了本厂的专用设备，设计了专项工艺、工装和吊装辅助装置，使该项目在整个改装过程中，无论是周期、质量、安全等方面都取得了突破性进展。经优化后，创造了生产设计周期12天、分段预制20天、分段总组7天、坞内合拢4.5天的显著成果，为今后承接类似工程提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]曹华东，朱雨雷，李付博.集装箱船球鼻首改装工艺[J].中国修船，
2015， 28（01）： 33-35.
[2]于海涛，王玉龙.船舶球鼻首换新工艺方法研究[J].中国修船，2020，
33（04）： 27-29+32.
[3]叶成冰.浅谈集装箱船球鼻首改良[J].中外船舶科技，2014（04）： 17-19.
[4]刘林.球鼻首分段建造精度控制[J].广船科技， 2012， 32（02）： 23-27.