大型PCTC船建造研究
曾宪诚
（厦门船舶重工股份有限公司 361026）
摘要 本文简单介绍PCTC船（即汽车运输船）船型特点，重点从建造技术、管理技术等方面对厦门船舶重工股份有限公司（以下简称厦船重工）PCTC船建造过程进行总结和探索，期望在类似船型的建造的应对措施上提供思路和方向。
主题词 PCTC船建造技术管理技术探索“井”式建造法
1前言
在世界汽车运输船建造技术领域里，日本、韩国、德国和法国的造船厂的建造技术一直处于世界领先地位。虽然我国船舶工业已经进入世界前三位，近二十年来国内几乎没有造船企业涉足PCTC船领域，况且由于我国汽车制造业一直处于一种较落后地位，汽车出口量少没有直接刺激汽车运输船的需求，进而也制约了我国汽车专业运输船舶的制造。
近年来，我国汽车出口量有大幅度地增长，绝大部分汽车从制造流水作业线下来后，就要通过汽车运输船发送到世界各地，因而如何解决我国汽车出口的出口运力问题，就成了当前我国各大汽车制造厂商需要考虑的首要问题。目前我国的海运企业仅有一艘用于远洋汽车出口运输的PCTC船而且是从日本海运公司租过来的，汽车整车出口基本要依赖于日韩海运企业，不仅运费普遍比日韩汽车企业多支出20％－30％，而且时间不可控。可以说我国汽车制造企业整车出口的命门被控制在日韩海运企业手里。如果我国汽车制造企业能够联合起来与中海、中远等海运集团公司一起投资建造远洋出口的汽车运输船，这一主要瓶颈问题就能得以解决。
自从1986年江南船厂造过两艘汽车运输船之后，近二十年里，中国国内船厂在汽车运输船的建造领域几乎等于空白。直到2005年6月25日厦门船舶重工股份有限公司（以下简称厦船重工）为英国泽迪雅克航运公司承造的4300PCTC船首制船顺利完成下水才填补了这个空白，同时也开创了中国船舶制造企业建造汽车运输船的新局面，为国内造船企业建造汽车运输船提供了范本和信心。同时我国远洋汽车运输船建造技术的进步无疑给中国汽车制造业发展筑就坚实的后盾。
2汽车运输船的特点
汽车运输船的最大特点是改变了传统的货物装卸方式，主要利用带轮的装卸工具通过船上自带的滚装设备完成货物的装卸。与常规船型相比较有以下几大特点：
（1）货物装卸速度快，效率高；
（2）对码头要求不高，不需要码头提供起重设备；
（3）适应现代工业发展的需要，可以装卸大型的工业设备和军事设备；
（4）机动灵活，可以为大型港口提供货物的集散服务；
（5）战时可以不作改装而作为机械化部队的运输工具；
同样的，汽车运输船与常规船型相比较也存在以下不足：
（1）舱容利用率低。一般舱容利用率仅为30%~40%，如在露天甲板装运多层集装箱船，舱容利用率可
达到70%~80%，但对船舶的稳性不利；
（2）载重量系数低。空船重量占船舶总重量的比重较大；
（3）机舱容积小。一般对机舱的布置、机舱的自动化等要求较高；
（4）单船造价较高；
另外，汽车运输船高度为普通船型的两倍，水线以下线形尖瘦，虽附加值高，但在建造上建造难度大：（1）该类型船有着与常规船不同的特殊建造工艺，其大量使用极容易变形的高强度薄板，一旦变形很难火工矫正；
（2）建造过程中各种工序频繁交叉往复，增大建造工艺难度；
（3）船体构造复杂，且又非常不规则，甚至还有很多需要现场安装的散装构件；
（4）该船的涂装作业量大而且工艺复杂。
3厦船重工建造的4300PCTC船情况介绍
厦船重工历时194天在船台完成4300PCTC首制船的建造，建造周期接近日韩造船企业在首次建造汽车运输船时的水平。现在日韩造船企业建造汽车运输船多半是在干船坞中完成，很少有在船台建造，即使有在船台建造也是在半坞式船台。厦船重工首次承造如此高难度的船型，况且又是在船台，又是在没有国内船企的建造经验可寻的情况下完成，这一点充分说明厦船重工在汽车运输船建造领域的探索是非常不易、也是非常成功的。
3.1主尺度及技术参数
船型：全封闭式纯汽车运输船（全景图如图1所示）
图1 4300PCTC船全景图
主尺度：总长 182.80m
垂线间长 170.20m
型宽 31.50m
型深 12.8m（至主甲板） 31.8m（至上甲板）
设计吃水 7.70m
结构吃水 9.00m
服务航速 20.0Kn
船级 DNV +1 A1 Car Carrier MCDK E0 (Naut-AW)
主机 MAN B&W 9S50MC-C
总高约 37m
3.2主要特点
该船为一艘单桨，柴油机驱动滚装型车辆运输船。
-该船有十二层甲板，包括坡道在内的有效汽车甲板面积总和不少于40000平方米，汽车装载量最少4293个标准单位，能装载各种车辆和集装箱，例如：小汽车、卡车、翻斗车、高蓬
车、载重车、大型客车、拖车及集装箱等。
-该船全球运营，有球鼻艏、艏侧推、方尾及带有整流罩的流线型半平衡舵，该船装有尾坡道和侧坡道与岸边连结，坡道布置在右舷。
-为了3层、5层、7层（车）甲板有足够的层高来装载大型车辆，该船设有三层升降甲板（4层、6层、8层（车）甲板），集装箱在第5层甲板。内部各层车甲板之间通过固定和可移动
的坡道来连接。
3.3 船体结构特征
船体结构重量约11650t，分段数量477个，分段平均重量24.4t。
- 主船体部分（即五甲板以下部分）分段136个，结构重量约4800t，可当作常规集装箱船来对待，其构造与有首侧推的高速集装箱船相似，只是机舱在坡道下面，空间比较狭小。
- 主船体以上部分（五甲板以上部分）分段300多个，结构重量近7000t，可以当作有很多层甲板的停车库，中间由一层一层甲板和坡道组成。
- 附有装载汽车用的RO-RO设备，外面是尾坡道和边坡道，里面有12层甲板和坡道，以及甲板上开有近10万个绑扎孔。
4 PCTC船船台建造工艺分析和应对对策
汽车运输船是一种工作量比较大，在技术和管理上比较费事的船型。在技术上主要有薄甲板的加工、装配、焊接和火工问题，绑扎孔的开孔和密试问题，甲板间的层高净高控制问题等；在管理上主要有分段数量多，甲板层数多和作业环境差等。系统归纳起来，主要存在以下工艺问题：
4.1下水问题
4300PCTC汽车运输船下水前的空船重量约14000t，船体艉部线型尖瘦而且狭长（如图2所示），使得船舶下水时尾浮时间较晚而造成“艉弯“现象或冲入水底沉没情况，因而，如何解决船舶提前艉浮是这种船型下水时首要考虑的问题。厦船重工在确保4300PCTC船下水安全时采用了以下三重措施：（一）加长滑道；
（二）艉部左右各加一个400t的浮箱（如图3所示）。在可能的情况下浮箱形式可以改进；
（三）在大潮水位下水；
图2 艉部线型尖瘦图3 下水浮箱
4.2涂装作业
4300PCTC汽车运输船的涂装面积达近30万平方米，其中五分之二是主船体和舷侧分段，五分之三是甲板分段。涂装重点要解决的问题应是风道涂装和车库涂装。厦船重工在保证这两个涂装重点时采用了两个措施：
（1）风道涂装完工漆在分段涂装就完成，局部有破损在交船前补涂；
（2）在整层车库甲板火工、铁舾件、管系等都已经完工，以及船上风机都可以使用的情况下才安排车库涂装。
4.3 机电作业
这种船型在机电作业方面没有特别明显的特征，与常规船型无异。
4.4 船体建造
4300PCTC汽车运输船船体重量达11650t，分段477个，外形看上去象182.8*31.5*31.8米的巨大方盒子。保证船体建造成功的首要问题是要重点解决精度控制、作业效率、作业安全等问题。
（1）总装工艺
a、主船体部分的建造工艺与常规集装箱船基本相似，先底部成型、再机舱、然后舷侧和首部，
中间再穿插2~5层甲板的合拢吊装；
b、主船体以上部分采用的建造工艺是最重要的，也是建造成功的关键因素之一：舷侧分段（即
8S+12S）先成型，构成深井状，然后逐层吊装6~12甲板完成深井填充以至最后成型，船
台吊装量为300吊（如图4所示）；
c、甲板分段叠层总组，将总组场地利用率提高了三倍（如图5所示）；
图4 “井”式建造法图5 甲板叠层总装
（2）精度控制措施
a、控制薄甲板的制作精度，重点在尺寸精度和平整度上；
b、主船体部分大合拢精度控制与常规集装箱船类似；
c、主船体以上部分的精度主要决定于舷侧8S+12S段。因为舷侧段高19米，主结构厚0.6米，
所以立起来后的稳定性差，易产生背弯现象或向一侧倾斜等；
d、以分段无余量建造、无余量上船台为目标，建立精度管理体系，在每艘上实施PCDA循环来
最终实现精度目标；
e、在上层甲板定位前先要测定下层甲板的水平情况，然后对立柱的余量划线切割，从而更精
确的控制每层甲板之间的净高；
（3）新工艺的采用
a、4300PCTC汽车运输船有七层甲板有水密或气密要求，而这些甲板上还有几万个绑扎孔有密
性要求，如何解决这一难题？用常规舱室密试办法是无法解决的，最后经过向外学习和自
主创新的真空箱密试新工艺才顺利解决甲板的密试问题；
b、舷侧分段辅助定位工装件，如舷外支撑管、天桥、固定支撑架等（如图6，7所示），不仅
解决分段定位问题，也解决分段的合拢精度；
图6 舷外支撑管图7 天桥
6PCTC船船体建造工艺的探索
大型汽车运输船是不适合船台建造的一种船型，但也不是不能建造，如果在资源受限而又出于经营考虑必须建造的情况下，船台也可以建造这类船型，并且也能造好、造快，厦船重工就是一个很好的范例。厦船重工4300PCTC船的建造工艺是比较成功的，尤其是在没有建造经验借鉴的情况下，但通过首制船的建造后，我认为PCTC船的船台建造要在安全、高效、低成本、短周期情况下完成，在船台船体工艺上还有值得探索的地方。
5.1现在船体总装工艺特点
优点： a、减少了舷侧8S+12S段船台的合拢工作量，焊缝从36条减少到17条；
b、舷侧段成型后就直达12甲板，然后就剩下甲板段的逐层填充工作，整个工艺思路清晰、
简单、明了；
c、填充甲板时，在时间允许的情况下，各层甲板的施工作业环境可以控制；
缺点： a、船台吊装工作量大，舷侧段上船台后300T吊车负荷量很大。事实证明由于100T吊车的高度受限，所有不论大小分段的船台吊装工作都由1台300T承担，而且吊装速度慢、成
本高；
b、安全稳定性较差，精度不容易控制。每片舷侧分段的展开尺寸为长30米、高19米、宽
0.6米，也就是说一片厚0.6米面积近570平方米的总段要立在船台，受风面积大不说，
安全性和稳定性较差，而且易产生背弯，精度不容易控制（当然在船坞中建造一般不存
在这样的问题）；
c、船台大量吊装工作都集中在船体建造作业的后期（前后期区分以舷侧8S+12S总段上船台
为界），不利于船台其它工序作业的完整性提高；
d、在船体建造后期平台作业工作量不饱和；
5.2船体总装工艺的探索
主船体部分由于船体结构复杂、不规则，因而主船体部分的总装分段不可能太大、太重，除非现有的起重设备能力有很大的提高，否则主船体部分的总装工艺不会有太大的变化。本文重点针对主船体以上部分的船台总装工艺进行探索。
5.2.1船体总装工艺探索一
由目前舷侧8S+12S段“一通到顶”再填充甲板的“井”式建造法改为舷侧分“两段式（即8S与12S 分开）”然后填充甲板的“井”式建造法。这种建造法的特点如下：
优点：a、提高了船台吊装的安全性；
b、提高了100T吊车的使用率，减少了300T吊车的负荷；
c、有利于船体精度的控制；
d、可以均衡平台与船台作业量；
缺点：a、船台吊装作业量有所增加；
b、舷侧8S+12S段船台的合拢工作量有一些增加；
5.2.2船体总装工艺探索二
在探索一的“两段式”基础上将8S段部分总装工艺不变，仍为“井”式填充建造法，而12S段部分改为将9甲板到12甲板分段与12S段合制（如图8、9所示）：
图8 12S段与甲板合制图9 12S段与甲板合制
优点：a、船台吊装的安全性更高；
b、100T吊车的使用率更高， 300T吊车的负荷更低；
c、更有利于船体精度的控制；
d、将船台作业的大量工作前移到平台完成，船台总吊装量可以控制到160吊左右；
e、有利于提高船台建造速度，缩短周期；
f、减少了成本，提高了效率；
不论是哪种总装工艺，本文仅仅是对从厦船重工建造PCTC船现有设备资源配置情况下的一点探索，主要的目的还是想说明在现代造船理念中船体总装工艺要求的是安全、高效、低成本、短周期。对任何造船企业来说，船台、船坞都是企业的核心资源，如何发挥出其潜能，就决定了企业最终的产能。因而将船台作业量前移的问题就成为企业考虑的重点，也就是说在所有船体结构汇聚到船台之前，如何把一些工作量尽可能地安排在前道或再前道工序完成就是总装工艺要重点考虑的问题。
6总结
确切的说，2005年应该是中国造船界的“PCTC年（即汽车运输船年）”。自2005年6月25日，中国建造的大型汽车运输船在厦船重工顺利下水后，同年8月25日，南通中远川崎公司为日本川崎汽船航运公司承造的5000标准车位系列汽车运输船成功交付，时隔近二十年，该类船舶又回归到了中国造船市场，应该是中国造船技术起步的结果，我们期待在中国的造船市场上有更多的汽车运输船建造，更加期望有更多更大更复杂的船型在中国船企中建造成功。因为只要我们有象厦船重工在时隔二十年后敢染指PCTC 船、沪东船厂染指LNG船这样的“敢吃螃蟹精神”，相信国内船企会在不久的将来在更多高技术、高难度、高附加值船型领域取得成功。