我國內(nèi)河船用起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】本文根據(jù)我國現(xiàn)階段內(nèi)河水運(yùn)需求，提出浮吊在未來內(nèi)河水運(yùn)中將起到巨大的作用，并對(duì)我國現(xiàn)階段浮吊設(shè)備的技術(shù)水平和應(yīng)用情況進(jìn)行分析，針對(duì)我國內(nèi)河浮吊設(shè)計(jì)和應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析，并提出我國內(nèi)河浮吊未來的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】?jī)?nèi)河；浮吊；發(fā)展

1、起重船概述

起重船（以下簡(jiǎn)稱浮吊）廣泛應(yīng)用于外海（7500噸級(jí)的“藍(lán)鯨”號(hào)），在內(nèi)河（500噸級(jí)的“龍?！碧?hào)）也有應(yīng)用，既可以在岸邊配合港口船舶進(jìn)行起吊作業(yè)，進(jìn)行各種港口的建設(shè)和配套的水上作業(yè)，也可以用于外海和內(nèi)河的水庫、水壩、公路、橋梁的建設(shè)等。隨著生產(chǎn)需要和設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)起重船的需求和設(shè)計(jì)有了新的變化。

2、內(nèi)河起重船應(yīng)用現(xiàn)狀

起重船是水上工程建設(shè)必不可少的工程船舶，國外從二十世紀(jì)四十年代開始研究改造起重船[1]。

在這之后的幾十年里，隨著海上資源的開發(fā)和海上工業(yè)的發(fā)展，如海上鉆井平臺(tái)、跨海大橋等，這些項(xiàng)目的施工都需要水上大噸位起重機(jī)配合，即大噸位起重機(jī)（也稱浮吊）。大噸位的起重船不僅可以配合海上作業(yè)，也可以對(duì)海上的突發(fā)事件進(jìn)行救助和打撈，因此，海上起重船得到了快速發(fā)展。世界各主要臨海工業(yè)國家在起重船的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上都是領(lǐng)先的，擁有數(shù)艘千噸級(jí)的大型起重船[2]，世界上最大的起重船是荷蘭Heerma公司的Thialf和意大利Saipem公司Saipem生產(chǎn)的7000噸起重船。

我國上世紀(jì)在這方面的研究稍顯落后，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸跟上這些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的腳步。目前，在北海有12000噸和14000噸起重量的起重船。上海救撈局擁有亞洲最大起重船“大力”號(hào)和國內(nèi)最大起重船“勇士”號(hào)，可進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，起吊重量可達(dá)4000噸。2007年，為架設(shè)杭州灣大橋建造的“天一號(hào)”起重船起重量也達(dá)到3000噸。2008年5月7號(hào)，我國自主研制的7500噸海上全回轉(zhuǎn)自航起重船“藍(lán)鯨號(hào)”在上海建成起吊，創(chuàng)下單吊起重世界之最。這些大噸位的起重船為海上的工業(yè)發(fā)展和海上救助提供了必須的保障，大大促進(jìn)了海上各種作業(yè)的快速發(fā)展[3]。

內(nèi)河航道在近幾十年的發(fā)展中不斷改善起重船，可通行的船舶噸位有所提高，但同時(shí)帶來了沉船打撈上的問題。目前，國內(nèi)處理航道清障通常采用原始的雙駁抬架法實(shí)施清障作業(yè)，每次清障任務(wù)要使用600噸-1000噸級(jí)駁船1-2艘、推拖輪1-2艘、錨艇1艘和相應(yīng)的器材，每次清障參與人員不少于50人。2010年10月，浙江內(nèi)河“力氣最大”的起重船（浮式起重機(jī)），在嘉興浙北造船有限公司（平湖東港船廠）順利通過航行試驗(yàn)，該船的最大起吊重量達(dá)到150噸，主要用于內(nèi)河A級(jí)航區(qū)從事起重作業(yè)，如橋梁構(gòu)件起吊、船舶打撈等。隨著內(nèi)河航道的持續(xù)發(fā)展和通行船舶的噸位不斷變大，以前的小噸位起重船已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在以及未來內(nèi)河航道的發(fā)展，應(yīng)該著力發(fā)展大噸位的起重船。航道應(yīng)急清障、航道整治及與之相配套的工程項(xiàng)目建設(shè)，都需要研制開發(fā)出較大噸位的內(nèi)河打撈起重船[4]。

新研制的船舶既要滿足在等級(jí)航道限制條件下的調(diào)遣航行，又要較大幅度地提高船舶的起吊重量和起吊高度。現(xiàn)在內(nèi)河應(yīng)用較廣的是將起重機(jī)與駁船結(jié)合使用。將履帶式起重機(jī)整機(jī)裝載于承載駁船上的型式的起重船（如圖1-1），在黃浦江大型救助中有過實(shí)例（如圖1-2），在近海風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝施工中多有應(yīng)用（如圖1-3）。

內(nèi)河航運(yùn)由于其吃水深度等因素限制發(fā)展緩慢，但是隨著內(nèi)河航道的發(fā)展，必然需要大噸位的起重船保證內(nèi)河上的作業(yè)安全。

3、內(nèi)河起重船研究現(xiàn)狀

海上對(duì)起重船的需求遠(yuǎn)大于內(nèi)河，于是對(duì)海上起重船特性的研究相對(duì)于內(nèi)河要開展得更早、研究得更深入。起重船的設(shè)計(jì)中，對(duì)起重船橫搖工況下的動(dòng)態(tài)特性的研究格外重要，研究主要集中在對(duì)起重臂的設(shè)計(jì)和整船在波浪中的穩(wěn)定性的問題上。

2002年，上海交通大學(xué)針對(duì)浮動(dòng)平臺(tái)上作業(yè)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體分析，分析中將系統(tǒng)都定義為剛體，忽略其彈性變形，建立了浮基多剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程，討論了浮基多剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程在三類情況下的求解途徑。2003年，上海交通大學(xué)針對(duì)浮動(dòng)平臺(tái)上面上作業(yè)的起重船的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，分析了其軌跡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但是仍然沒有分析結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彈性變形時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性。2008年，華中科技大學(xué)針對(duì)浮動(dòng)平臺(tái)上工作的起重機(jī)，考慮實(shí)際作業(yè)條件，將起重臂作為柔性體，并考慮了吊物系統(tǒng)對(duì)整船的影響，進(jìn)行了整船的剛?cè)狁詈辖?，進(jìn)一步完善了對(duì)海上起重船的動(dòng)力學(xué)特性的研究。2010年，上海交通大學(xué)對(duì)我國最大噸位海上起重船“藍(lán)鯨”號(hào)進(jìn)行了研究，研究中主要針對(duì)大波浪中的船體受到的外載荷帶來的應(yīng)力變化和動(dòng)力學(xué)特性。同年，繼續(xù)針對(duì)在規(guī)則波浪中工作的“藍(lán)鯨”號(hào)起重船，進(jìn)行整船靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析，為以后研究在波浪中運(yùn)動(dòng)的船體的力學(xué)特性提供了較好的分析方法。

在海上起重船研究愈加深入的同時(shí)，目前對(duì)內(nèi)河中使用的起重船的研究明顯不夠。現(xiàn)階段在內(nèi)河中使用的最大噸位起重船是500噸級(jí)的“龍?！碧?hào)，它的設(shè)計(jì)是按照傳統(tǒng)方法的設(shè)計(jì)完成的，在設(shè)計(jì)中先考慮靜水中的受力，然后設(shè)定較大的安全系數(shù)，用以保證在大波浪中船體具有一定的強(qiáng)度。因此，對(duì)內(nèi)河波浪下進(jìn)行工作的起重船的力學(xué)特性的研究顯得尤為重要。

內(nèi)河起重船系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)受船體與吊臂、風(fēng)浪載荷的影響。隨著內(nèi)河起重船的噸位逐漸增大，起重船的結(jié)構(gòu)特性愈加明顯——船體變大、起重臂變長(zhǎng)，這樣的結(jié)構(gòu)，使得起重船臂架的柔性特點(diǎn)凸現(xiàn)出來，柔性臂架會(huì)受到來自于起吊物和船體運(yùn)動(dòng)造成的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，同時(shí)也對(duì)船體產(chǎn)生了一定的動(dòng)載荷，在今后的內(nèi)河大噸位起重船的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮起重臂的動(dòng)力學(xué)特性。

4、內(nèi)河起重船發(fā)展趨勢(shì)

隨著對(duì)內(nèi)河水運(yùn)需求量的增加，內(nèi)河水域的發(fā)展加速，對(duì)內(nèi)河水域的上的起重船的需求量不斷增加、起重量不斷提高。綜合內(nèi)河現(xiàn)階段發(fā)展情況，內(nèi)河起重船發(fā)展趨勢(shì)主要由以下幾個(gè)方面[5]：

（1）用于吊裝或安裝、拆卸（平臺(tái)、大件、結(jié)構(gòu)物等）的大型起重船（大部分裝設(shè)回轉(zhuǎn)起重機(jī)）。

（2）用于大型水上工程吊裝的起重船，其上多數(shù)裝設(shè)固定臂架式起重機(jī)，也有用于針對(duì)單項(xiàng)工程使用的專用起重船。

（3）用于內(nèi)河上救援和打撈沉船的起重船，大部分是回轉(zhuǎn)式起重機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉振輝，譚衛(wèi)衛(wèi)，譚家華.超大型海洋工程起重系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國海洋平臺(tái)，2006，4（2）：1-5.

[2]祁斌.重貨運(yùn)輸船最新發(fā)展動(dòng)向[J].中國船檢，2011（10）：64-68.

[3]李樂；汪保青.“海洋石油201”深水鋪管起重船項(xiàng)目總線通訊問題研究[J].船舶工程，2010：36-39.

[4]許向東.在內(nèi)河封閉通航水域利用社會(huì)力量開展義務(wù)救助模式研究[C].中國航海學(xué)會(huì)，2007年度學(xué)術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文集，中國航海學(xué)會(huì)，2007：56-57.

[5]丁振東.大型浮吊海浪作用下結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)性能研究[D].上海交通大學(xué)，2010.