超大型海洋結(jié)構(gòu)物液壓托舉滾軸裝船工藝

宋崢嶸，田旺生，楊風(fēng)艷，周 武

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島266520）

0 引言

海洋工程結(jié)構(gòu)物一般先在陸上進(jìn)行預(yù)制組對(duì)總裝，然后再裝船運(yùn)輸?shù)胶Ｉ习惭b。傳統(tǒng)的裝船方法是通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將結(jié)構(gòu)物拖拉滑移上船，滑靴與滑道間的摩擦系數(shù)為0.1～0.2，適用于中小噸位的大剛度結(jié)構(gòu)物。而通常的超大型海洋結(jié)構(gòu)物（如TLP，SPAR等）存在整體剛度柔、沒(méi)有大剛度支撐點(diǎn)等特點(diǎn)，如果采用傳統(tǒng)的滑移技術(shù)裝船，滑移摩擦力則隨結(jié)構(gòu)物重量增加而線性增大，導(dǎo)致拖拉成本大幅增加，另一方面裝船滑靴受力集中，裝船過(guò)程易產(chǎn)生單腿懸空、局部受力和變形過(guò)大等工況。并且，傳統(tǒng)裝船工藝使用的滑靴不具有通用性，施工成本高［1］。

通過(guò)介紹一種可應(yīng)用于超大型海洋結(jié)構(gòu)物的裝船工藝，克服傳統(tǒng)裝船工藝中可能出現(xiàn)的摩擦力大、結(jié)構(gòu)物局部受力過(guò)大、船舶調(diào)載困難等缺點(diǎn)，達(dá)到有效減少裝船作業(yè)的費(fèi)用及風(fēng)險(xiǎn)的目的，促進(jìn)海洋工程制造水平的提升，具有良好的工程應(yīng)用前景。

1 液壓托舉滾軸裝船

1.1 液壓托舉滾軸裝船系統(tǒng)

液壓托舉滾軸裝船系統(tǒng)的主要部件如圖1、圖2所示［2］。

圖1 海洋結(jié)構(gòu)物液壓托舉滾軸裝船的側(cè)面圖

通過(guò)液壓托舉過(guò)程中的液壓控制技術(shù)，使得結(jié)構(gòu)物在移位過(guò)程中千斤頂能夠適應(yīng)地面不斷變化，使支點(diǎn)的受力保持在設(shè)定范圍之內(nèi)，避免局部懸空或受力集中。另外，常規(guī)的滾軸及滾道，在長(zhǎng)距離移動(dòng)過(guò)程中往往存在跑偏、局部受力過(guò)大、滾軸受彎曲應(yīng)力等缺陷，因此，利用導(dǎo)向板和循環(huán)鏈軸設(shè)計(jì)，解決了循環(huán)鏈軸在導(dǎo)向板上滾動(dòng)和滑靴在循環(huán)鏈軸移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向問(wèn)題，并且，在結(jié)構(gòu)物移動(dòng)過(guò)程中循環(huán)鏈軸只受壓力，避免了彎曲應(yīng)力，從而大大改善了滾軸的受力特性。液壓托舉滾軸裝船調(diào)載過(guò)程中的載荷轉(zhuǎn)移是通過(guò)滾軸的滾動(dòng)將載荷轉(zhuǎn)移到駁船上，通過(guò)不同的支點(diǎn)載荷分配技術(shù)，同時(shí)采用載荷局部調(diào)整技術(shù)可以大大改善裝船過(guò)程結(jié)構(gòu)物對(duì)碼頭邊沿的應(yīng)力集中。根據(jù)分析和試驗(yàn)研究，利用滾軸裝船技術(shù)可大幅度降低摩擦系數(shù)至0.03～0.04，從而使裝船過(guò)程的牽引力、滑輪組、鋼絲繩、卡環(huán)等載荷相應(yīng)地大幅度降低。

1.2 液壓托舉滾軸裝船工藝流程

如圖3所示，在海洋結(jié)構(gòu)物建造之前，先在滑道上布置好液壓托舉滾軸裝船系統(tǒng)的軌道及滑靴，然后在滑靴上建造海洋結(jié)構(gòu)物。

圖3 海洋結(jié)構(gòu)物建造的平面布置圖

海洋結(jié)構(gòu)物建造完成后，將液壓千斤頂裝置在滑靴內(nèi)，連接液壓系統(tǒng)，布置控制系統(tǒng)及牽引裝置［3］。液壓千斤頂將海洋結(jié)構(gòu)物托舉一定高度，拆除建造用臨時(shí)支撐。牽引裝置帶動(dòng)滑靴及滑靴上的海洋結(jié)構(gòu)物在滾軸上移動(dòng)，同時(shí)滾軸在軌道上滾動(dòng)。滾軸上的限位塊可以保證滾軸、滑靴及海洋結(jié)構(gòu)物的前進(jìn)方向。

傳統(tǒng)的裝船方法在地面不平整的工況下，容易出現(xiàn)局部受力過(guò)大，導(dǎo)致海洋結(jié)構(gòu)物損壞。利用液壓托舉滾軸裝船工藝，可以通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)千斤頂?shù)捻斏叨茸詣?dòng)進(jìn)行調(diào)整，保證海洋結(jié)構(gòu)物局部受力安全（如圖4所示）。

圖4 地面不平自動(dòng)調(diào)節(jié)圖

海洋結(jié)構(gòu)物拖拉上駁船時(shí)由于潮位的變化，容易出現(xiàn)與地面不平的類似工況，導(dǎo)致局部受力過(guò)大，同樣，液壓托舉滾軸裝船工藝可以對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物上船過(guò)程進(jìn)行壓載艙水位調(diào)載計(jì)算，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力，對(duì)千斤頂承力進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)，避免水位調(diào)載不足和異常情況［4］（如圖5所示）。

圖5 裝船過(guò)程示意圖

海洋結(jié)構(gòu)物前進(jìn)至指定位置后，滑靴內(nèi)千斤頂全部回縮，由滑靴承受超大型海洋結(jié)構(gòu)物的重量，完成超大型海洋結(jié)構(gòu)物的裝船作業(yè)（如圖6所示）。

圖6 海洋結(jié)構(gòu)物裝船就位圖

2 液壓托舉滾軸裝船工藝的優(yōu)點(diǎn)

液壓托舉滾軸裝船工藝采用液壓控制技術(shù)及新型滑靴，使支撐點(diǎn)受力可調(diào)節(jié)，克服了傳統(tǒng)工藝可能出現(xiàn)的局部受力過(guò)大、調(diào)載困難等缺點(diǎn)，達(dá)到超大型海洋結(jié)構(gòu)物安全高效裝船的效果，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)物的支撐反力，結(jié)合滑靴內(nèi)置千斤頂?shù)姆植己湍芰?，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化和分解，實(shí)現(xiàn)載荷分配與控制，保證結(jié)構(gòu)物的安全，同時(shí)降低對(duì)地基的承載能力要求；

（2）采用滾軸軌道及多點(diǎn)支撐，可減少裝船過(guò)程的摩擦力；

（3）可進(jìn)行模塊化拼裝，適用于不同噸位的結(jié)構(gòu)物裝船需求；

（4）采用液壓控制技術(shù)，地面不平整時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；

（5）利用滾軸限位塊，提高對(duì)結(jié)構(gòu)物裝船前進(jìn)方向的控制精度；

（6）根據(jù)結(jié)構(gòu)受力，對(duì)千斤頂承力進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)，避免水位調(diào)載不足和異常情況，保證裝船調(diào)載安全性；

3 結(jié)論

液壓托舉滾軸裝船工藝作為一種全新的裝船工藝，與傳統(tǒng)的裝船工藝相比，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性和安全性上均具有較大優(yōu)勢(shì)，特別是在超大型海洋結(jié)構(gòu)物的裝船施工中具有重要的作用，其未來(lái)的應(yīng)用前景十分廣闊。

［1］梅孝恒，周延?xùn)|，樊之夏.帶有間斷不對(duì)稱式滑靴的大型結(jié)構(gòu)物拖拉滑移裝船技術(shù)［J］.中國(guó)海上油氣（工程），1997，9（2）：1-7.

［2］API RP2A-WSD.海上固定平臺(tái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造的推薦作法［S］.2007.

［3］王福山，朱熙耕，董津?qū)?，?拖拉滑移裝船液壓設(shè)備 ［J］.液壓與氣動(dòng)，2008（5）：42-45.

［4］翟曉崗，章 青，劉桂濤.大型結(jié)構(gòu)物滑移裝船系統(tǒng)測(cè)控軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國(guó)海洋平臺(tái)，2005，20（1）：51-54.