提高“翠華山”浮船塢使用功能的改裝工程

摘要：本文主要介紹“翠華山”浮船塢從僅滿(mǎn)足修船狀態(tài)：改裝成既具有水平船臺(tái)船舶下水功能，又具備修船功能的浮船塢，并且兩者均達(dá)到操作簡(jiǎn)便快捷的較理想狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：浮船塢； 浮態(tài)滑道； 系泊；下水

Refitting for Improvement in Functions of Floating Dock “Cui Hua Shan”

HUANG Yonghuan

(COSCO Guangdong Shipyard Co.， Ltd. Dongguan 523146)

Abstract: This paper introduces how to transform the floating dock “Cui Hua Shan” which could only satisfy ship repairing in order that it has both launching function of horizontal building berth and ship repairing function of floating dock， and these two functions could be realized simply and quickly on complicated water area.

Key words: Floating dock; Afloat slipway; Mooring; Launching

１引言

“翠華山”浮船塢是一艘在1997年至1998年建造的22 000 t舉力的單功能修船塢，由于生產(chǎn)的需要，廣東中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司決定將其改裝成一艘既具有水平船臺(tái)船舶下水功能，同時(shí)保留其強(qiáng)大的修船功能的浮船塢。改裝工程的重點(diǎn)研究有如下幾點(diǎn)：

① 做為船舶下水用的浮船塢，如何保證船塢的滑道與水平船臺(tái)滑道在同一個(gè)水平面上；

② 如何保證壓排載系統(tǒng)滿(mǎn)足使用要求；

③ 由于浮船塢橫在水平船臺(tái)與一個(gè)小島的中間，系泊作業(yè)的環(huán)境力如何確定；

④ 如何保證其原來(lái)的強(qiáng)大的修船功能。

本塢的改裝采取產(chǎn)學(xué)聯(lián)合的方針，工廠負(fù)責(zé)總體方案及設(shè)計(jì)，大學(xué)院校負(fù)責(zé)相關(guān)的理論計(jì)算，通過(guò)模擬試驗(yàn)及后來(lái)的八次船舶下水作業(yè)表明，這次“翠華山”浮船塢改造非常成功，作業(yè)安全可靠，主要功能完全滿(mǎn)足使用要求。

２高位可浮式雙層滑道

2.1滿(mǎn)足平地造船下水的需要

為了滿(mǎn)足平地造船船舶下水的需要，目前的浮船塢普遍使用較高的浮箱甲板(或水下打樁的方式)及較矮的滑道，如圖1、圖2所示。

然而，這些方案皆存有以下缺陷:

1）滑道較矮，浮箱甲板相對(duì)較高

滑道較矮，因此浮箱甲板相對(duì)較高，對(duì)于正常的修船作業(yè)就意味著塢坑必須挖深，增加投資；另外如果將浮箱甲板升高，將增加改裝成本約人民幣1 365萬(wàn)元，浪費(fèi)20天左右的塢期，間接經(jīng)濟(jì)損失約人民幣195萬(wàn)元，兩項(xiàng)合計(jì)人民幣約1 560萬(wàn)元，升高浮箱甲板，另外塢墻高度就降低了，船舶進(jìn)出塢困難，有安全隱患；如果采用在水下打樁的方式，投資更大，還浪費(fèi)舾裝碼頭。

2） 滑道較矮，每次操作時(shí)必須清除所有塢墩

滑道高度一般為500～800 mm，而塢墩的高度一般為1 300～1 500 mm，此時(shí)塢墩就成了下水作業(yè)的障礙，塢墩拆裝的工作量，需要占用4天左右的塢期，造成的塢期損失達(dá)人民幣39萬(wàn)元，按每年進(jìn)行10次計(jì)算，則損失人民幣390萬(wàn)元。

3） 每次使用須現(xiàn)場(chǎng)安裝滑道及找平浮箱甲板面

由于滑道較矮，當(dāng)進(jìn)行修船作業(yè)時(shí)，成為障礙，不得不進(jìn)行拆裝，而且還有焊接作業(yè)傷害浮箱甲板，每次拆裝需要占用塢期約8天， 對(duì)于一座舉力2萬(wàn)t級(jí)的浮船塢，一次造成的塢期損失達(dá)78萬(wàn)人民幣，一年使用10次，則損失為人民幣780萬(wàn)元。

為了克服上述缺陷，我們擬采用由廣東中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司發(fā)明的專(zhuān)利（專(zhuān)利受理號(hào)為201120050172.1）--高位可浮式雙層滑道。本案的實(shí)施，于項(xiàng)目完成后，統(tǒng)計(jì)得知總成本僅為900多萬(wàn)人民幣，節(jié)約了1 330多萬(wàn)人民幣。

2.2高位可浮式雙層滑道

所謂的高位可浮式雙層滑道，就是使滑道高出塢墩，并通過(guò)一系列的計(jì)算保證其強(qiáng)度及水面穩(wěn)性，然后設(shè)計(jì)一系列的輔助裝置如活動(dòng)浮態(tài)滑道、端部固定短滑道、水密塢門(mén)、卡箱、定位標(biāo)桿、找平小塢墩，使其象船舶進(jìn)出塢那樣方便快捷的定位在浮船塢里，籍此提高滑道施工作業(yè)的效率，達(dá)到提高船塢修船產(chǎn)能的目的。整船于隨滑道進(jìn)入塢后的橫剖面如圖3所示。

2.3滑道高度的確定

根據(jù)大連理工大學(xué)設(shè)計(jì)配載計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果和本塢的作業(yè)周期及潮汐的變化，確定了本塢的滑道高度的最佳值在2.4 m至2.8 m，取2.4 m。

３配載計(jì)算機(jī)及配載系統(tǒng)

3.1配載計(jì)算機(jī)

為了保證船舶下水的安全，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中均有充足的壓載水配合浮船塢的姿態(tài)調(diào)整，大連理工大學(xué)為本塢設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)用的配載計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)具有距離、高差、潮高實(shí)時(shí)報(bào)告的強(qiáng)大功能。

3.2配載系統(tǒng)

原來(lái)的配載系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足新增功能的要求，為此根據(jù)功能要求對(duì)原來(lái)的管系進(jìn)行了改造，具體如下:

① 自然進(jìn)水，機(jī)械排水的管路功能保留。

② 機(jī)械進(jìn)水可達(dá)到各艙。

③ 各艙的連通管增加一路DN600的管路，以利于各泵之間的備用功能的快速代替。

４橫江作業(yè)的環(huán)境力及橫江系泊方案

4.1 作業(yè)環(huán)境力的確定

“翠華山”作業(yè)由于受到小島堵塞效應(yīng)，作業(yè)的環(huán)境力勢(shì)必增加，為了確定該力的大小，上海交通大學(xué)采用CFD，求出船塢在作業(yè)時(shí)的環(huán)境力。

4.2四點(diǎn)定位方案

即塢首在塢墻頂甲板上安裝兩臺(tái)定位絞車(chē)采用左舷拋錨及右舷固定沉塊、塢尾岸上在塢的左右舷絞車(chē)定位，上海交通大學(xué)根據(jù)系泊方案及作業(yè)的環(huán)境力，確定各系泊繩受力的最大值，據(jù)此判斷選定的系泊絞車(chē)、錨鏈、系泊繩的負(fù)荷是否滿(mǎn)足使用要求。

4.3塢首的江中系泊

塢首的江中系泊左舷采用拋錨，右舷采用的是固定沉塊，很顯然，拋錨方式比沉塊系泊更加簡(jiǎn)單。為何要采用兩種不同的方式，原因是由于浮船塢作業(yè)時(shí)右舷處于上游，在退潮的時(shí)候潮流速度為退潮潮流速度及上游水流速度之和，退潮時(shí)水流速度大很多，另外，由于潮流的沖刷，上游的河床為疏松的沙質(zhì)，錨的抓力打了折扣，在模擬試驗(yàn)的時(shí)候，拉力計(jì)上顯示的拉力尚未達(dá)到設(shè)計(jì)拉力的一半，上游的錨卻突然松動(dòng)，導(dǎo)至失敗。為此，我們?cè)谏嫌尾扇“惭b沉塊的錨固方案。采用該方案帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題就是鋼絲繩的重量太大，系泊頗為艱難，不便操作，后來(lái)在鋼絲繩的端部加裝一段迪尼麻繩，由于該繩具有強(qiáng)度高重量輕的優(yōu)點(diǎn)，才解決了問(wèn)題。

4.4塢尾與岸上的系泊

根據(jù)計(jì)算，左右塢尾系泊力需120 t。本案于岸上左右側(cè)采用兩臺(tái)35 t拉力的絞車(chē)，配以雙并滑車(chē)四股迪尼麻繩的增力方案，解決尾部與岸上的系泊問(wèn)題。

５塢坑系泊操作及移塢作業(yè)系統(tǒng)

水平船臺(tái)造船采用浮船塢接駁船舶下水技術(shù)，浮船塢的塢坑一般不會(huì)直接對(duì)正水平船臺(tái)，而是距離船臺(tái)很遠(yuǎn)。如本案需同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)船臺(tái)的下水要求，離船臺(tái)的距離約有1.5 km。所以每次作業(yè)都牽涉到從塢坑到船臺(tái)再?gòu)拇_(tái)到塢坑的移塢及船塢固定作業(yè)的問(wèn)題。該系統(tǒng)操作是否方便，直接關(guān)系到船塢的使用效率。另外“翠華山”浮船塢塢坑的尾部就是舾裝碼頭，修船作業(yè)如果直接從塢尾進(jìn)入，就會(huì)占用舾裝碼頭，這樣就必須設(shè)計(jì)一套牽引系統(tǒng)，解決問(wèn)題。

5.1塢坑系泊系統(tǒng)

1） 常規(guī)的浮船塢的塢坑系泊系統(tǒng)一般采用：抱柱系泊及沉塊錨鏈系統(tǒng)。如上所述，抱柱系泊顯然不能滿(mǎn)足要求。至于第二種沉塊錨鏈系泊方式，錨鏈同船塢的連接多數(shù)采用插栓式方式，且沉塊較多，還需有領(lǐng)水錨，這種系固方式對(duì)于需要經(jīng)常進(jìn)行移塢作業(yè)的翠華山浮船塢來(lái)說(shuō)，效率太低，并且如果采用常規(guī)的領(lǐng)水錨，也無(wú)法滿(mǎn)足作業(yè)的要求。

2） 本塢采用四點(diǎn)錨鏈定位，由于錨鏈與縱向夾角較大，在船塢靠岸邊的右舷前后各布置一個(gè)浮筒，浮筒與船塢使用迪尼麻繩系泊，既解決了船塢縱向約束力太小起到前后領(lǐng)水錨的作用，又解決了移塢及固定塢初定位問(wèn)題及船舶進(jìn)出塢作業(yè)的尾部適當(dāng)偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題。

5.2 塢尾移泊系統(tǒng)

為了保證進(jìn)出塢的船舶不影響?hù)秆b碼頭船舶的工作，就必須安裝一套使船塢的尾部能夠偏離其原中心線(xiàn)的牽引系統(tǒng)，這樣船塢同碼頭成一定角度，塢尾便向江中偏移，以實(shí)現(xiàn)該功能。為了節(jié)約投資及不影響塢吊的正常動(dòng)作，該系統(tǒng)由兩臺(tái)二手錨機(jī)及安裝在左右塢墻上的兩個(gè)外飄平臺(tái)及相應(yīng)的錨泊附件構(gòu)成。錨鏈及沉塊既可固定船塢也具有偏移拉移功能。進(jìn)行偏移作業(yè)時(shí)，左(右)收(放)錨鏈，同時(shí)收放浮筒上的迪尼麻繩，該操作可以十分便捷的完成。作業(yè)水域總布置見(jiàn)圖4。

６提高打沙作業(yè)的效率及改善勞動(dòng)條件

本次改裝在頂甲板上加裝了四個(gè)沙池，其容積滿(mǎn)足一個(gè)塢期的用沙量，這樣提高了裝沙效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了沙塵對(duì)環(huán)境的污染及對(duì)勞動(dòng)者的傷害。

在塢墻內(nèi)安裝四個(gè)沙缸房及12臺(tái)固定沙缸，沙缸房與其值班室采用帶玻璃觀察孔的門(mén)分隔，并在值班室安裝空調(diào)，免去了每次進(jìn)出塢作業(yè)拆裝沙缸的麻煩，提高了打沙的效率。特別是將值班室與沙缸房分開(kāi)，極大的減少了沙塵對(duì)施工者的傷害。

７結(jié)論

從改造后成功進(jìn)行的8次整船平地下水的使用情況來(lái)看，本改造方案是相對(duì)經(jīng)濟(jì)便捷，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，為企業(yè)節(jié)省了大量成本，取得了顯著的成效。