千斤頂導(dǎo)向滑輪在沉船打撈工程中的應(yīng)用及改進(jìn)探討

【摘要】本文介紹了導(dǎo)向滑輪的初步設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及其在“暢通”輪艉段打撈工程中的應(yīng)用，分析工程實(shí)際應(yīng)用的一些不合理性，提出了改進(jìn)措施并且提出了其替代方案，最后利用ANSIS軟件進(jìn)行了有限元強(qiáng)度計(jì)算校核。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)向滑輪；有限元分析；ANSYS

Abstract：This article describes the preliminary design of the guide pulley，production and the application in the salvage of the aft part of ChangTong，analyzes some of the irrational aspect of the practical application，demeonstrates some improvement and figure out its alternative plan，and finally utilizes ANSIS software to finish its strength calculation.

Keywords：guiding pulley；FEM；ANSYS

1.滑輪的設(shè)計(jì)方案

1.1 導(dǎo)向滑輪用途及基本要求

（450噸*2）導(dǎo)向滑輪是為了實(shí)現(xiàn)煙臺(tái)打撈局打撈沉船作業(yè)與450噸提升千斤頂?shù)南到y(tǒng)配套而設(shè)計(jì)制造的。（450噸*2）導(dǎo)向滑輪共計(jì)14臺(tái)套，安置在打撈抬浮駁船或作業(yè)場(chǎng)地上。為提升千斤頂?shù)匿摻g線與連接的打撈沉船（或組塊）鋼絲繩起導(dǎo)向作用，在沉船起浮過程中能夠作為可靠的承力支點(diǎn)。

450噸*2導(dǎo)向滑輪根據(jù)海上絞車的使用工況獨(dú)立設(shè)計(jì)，煙臺(tái)打撈局要求整套450噸*2導(dǎo)向滑輪采用雙（寬槽）導(dǎo)向滑輪、固定式滑輪軸、鋼結(jié)構(gòu)支架式，由寬槽導(dǎo)向輪、鋼軸、軸座和鋼結(jié)構(gòu)支架等部分組成。

在450噸*2導(dǎo)向滑輪上需有安裝固定用的鏍栓孔和基座聯(lián)接。要求運(yùn)輸、吊裝和安裝使用操作方便，適應(yīng)復(fù)雜的海上使用工況，能適應(yīng)長期的船甲板上的作業(yè)使用。

1.2 技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求

1.2.1 設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)450噸*2導(dǎo)向滑輪的使用工況，其設(shè)計(jì)應(yīng)參照船用設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，滿足海上工況的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

1.2.2 450噸*2導(dǎo)向滑輪主要性能參數(shù)

單臺(tái)450噸*2導(dǎo)向滑輪的抗拉載荷：不小于900噸

單（寬槽）導(dǎo)向滑輪的載荷：不小于450噸

額定工作狀態(tài)下的速度要求：30轉(zhuǎn)/小時(shí)

圖1 導(dǎo)向滑輪安裝示意圖

1.2.3 主要部件

（寬槽）導(dǎo)向滑輪：采用45#鑄鋼材料。滿足450T載荷，內(nèi)孔配裝錫青銅銅套，與軸加工為動(dòng)配合，并有能給其注油油槽及油咀。輪兩側(cè)面各加裝6MM不銹鋼墊圈。

固定式滑輪軸：采用45#鋼材料。滿足雙（寬槽）導(dǎo)向滑輪載荷要求，與滑輪配合加工為動(dòng)配合。

軸支座：采用35-45#鑄鋼材料。滿足雙（寬槽）導(dǎo)向滑輪載荷要求，座分上下兩半，羅栓緊固，便于輪軸拆裝?？着c軸配合加工為靜配合。

鋼結(jié)構(gòu)支架式：采用Q345鋼板結(jié)構(gòu)焊制。單臺(tái)滿足450噸*2導(dǎo)向輪支架的載荷不小于900噸，支架底板需配有滿足相應(yīng)載荷的安裝固定用的羅栓和基座聯(lián)接。

1.2.4 在打撈駁船上的安裝固定

導(dǎo)向滑輪下設(shè)工字鋼底座，焊固在甲板的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)之上，在打撈駁船上的安裝示意圖和現(xiàn)場(chǎng)圖如圖1和圖2所示。

圖2 導(dǎo)向滑輪現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

2.通”艉段工程中的導(dǎo)向滑輪

由于是初次使用而且準(zhǔn)備時(shí)間比較倉促，所設(shè)計(jì)生產(chǎn)的導(dǎo)向滑輪存在一些不合理性。

2.1 向滑輪高度過高導(dǎo)致掛千斤鋼絲繩難度增加，經(jīng)由工字鋼底座固定于甲板的導(dǎo)向滑輪總高度達(dá)到了1590mm，無形中給打撈人員加大了作業(yè)難度，如圖3所示。

圖3 “暢通”艉段工程中的掛千斤現(xiàn)場(chǎng)圖

2.2 導(dǎo)向滑輪探出舷外的距離不夠，導(dǎo)致難船容易擠到駁船，如圖4所示。原本設(shè)計(jì)的滑輪輪槽內(nèi)沿距離舷側(cè)為200mm；但是由于其工字鋼底座安裝尺寸的問題，現(xiàn)場(chǎng)千斤繩到船舷的理想距離為130mm，在實(shí)際中受沉船擠壓等作用大大縮小。

圖4 難船擠壓打撈駁船現(xiàn)場(chǎng)圖

2.3 導(dǎo)向滑輪輪槽過深；在提升大噸位、高干舷難船時(shí)，難船主甲板上升到一定高度后易卡在滑輪上，限制了打撈工程對(duì)難船的提升高度。

3.滑輪改進(jìn)方案

3.1 救撈工程處技術(shù)人員根據(jù)“暢通”艉段工程中的經(jīng)驗(yàn)，在原有導(dǎo)向滑輪上進(jìn)行了設(shè)計(jì)改動(dòng)，在不影響強(qiáng)度的前提下，一是最大可能地降低了其高度；二是減少了輪槽深度，使之與千斤鋼絲繩相符合。改動(dòng)后的導(dǎo)向滑輪不僅僅降低了打撈作業(yè)中的掛鋼絲繩難度，而且加大了打撈駁船和難船之間的間隙，為沉船的順利抬浮減少阻礙。改動(dòng)設(shè)計(jì)后的導(dǎo)向滑輪示意圖如圖5所示。

圖5 改動(dòng)后的導(dǎo)向滑輪

3.2 改動(dòng)后有限元計(jì)算：

圖6 改動(dòng)后有限元計(jì)算

圖7 未來打撈駁船的舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)想圖

圖8 ANSYS對(duì)其的有限元分析

4.滑輪替代方案

為了滿足未來抬浮力打撈沉船的需求，煙臺(tái)打撈局?jǐn)M建造大型打撈工程甲板駁船，使之搶險(xiǎn)打撈時(shí)可以將救撈設(shè)備安裝于主甲板上進(jìn)行打撈工程作業(yè)；考慮到導(dǎo)向滑輪在未來的打撈駁船安裝的不便，鑒于“暢通”艉段工程中的經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)人員提出了在打撈駁船舷側(cè)焊固圓弧形加強(qiáng)板代替導(dǎo)向滑輪；一是為了取消導(dǎo)向滑輪安裝的工程量，節(jié)約費(fèi)用；二是便于千斤鋼絲繩的掛裝，減少打撈人員工作量和施工風(fēng)險(xiǎn)。駁船船舷結(jié)構(gòu)如圖7所示，圖8所示為ANSYS對(duì)其的有限元分析。

5.結(jié)束語

2009年10月10日“暢通”艉段的起浮成功，在我國打撈史上有著劃時(shí)代的意義。煙臺(tái)打撈局首次將用于垂直提升的千斤頂轉(zhuǎn)用與海上救撈的水平牽引提拉，新技術(shù)的成功應(yīng)用不僅大大減少了沉船打撈的作業(yè)量、提高了打撈效率縮短了工期，而且進(jìn)一步成熟運(yùn)用后，將有望徹底改變傳統(tǒng)浮筒和浮吊打撈，更易于完成大型和復(fù)雜的沉船沉物打撈任務(wù)。

450T*2導(dǎo)向滑輪在“暢通”艉段工程中發(fā)揮了重要作用，作為千斤鋼絲繩的承力支點(diǎn)，在起浮過程中14臺(tái)導(dǎo)向滑輪經(jīng)受了沉船擠壓、局部過載等重重考驗(yàn)，證明了初步設(shè)計(jì)可行，生產(chǎn)質(zhì)量可靠。但由于為本次工程專門設(shè)計(jì)并且沒有任何案例可循，所設(shè)計(jì)的導(dǎo)向滑輪不可避免存在一些不合理性，隨著后期技術(shù)人員針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的不斷改進(jìn)完善，相信導(dǎo)向滑輪會(huì)給以后的打撈工程提供堅(jiān)強(qiáng)保證。

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