“雪龍”號大型吊機(jī)改裝技術(shù)淺析

陳 英

（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

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“雪龍”號大型吊機(jī)改裝技術(shù)淺析

陳 英

（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

［摘 要］“雪龍”號科學(xué)考察船是我國目前唯一專門從事極地考察、后勤物資補(bǔ)給和人員運(yùn)輸?shù)牡?代極地考察破冰船。文章主要針對此次大型維修改造過程中貨艙兩套雙吊的拆卸改裝技術(shù)、工藝等進(jìn)行分析研究，并對有效利用原船吊機(jī)底座及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)做進(jìn)一步的分析介紹。

［關(guān)鍵詞］科學(xué)考察船；貨艙雙吊；拆卸；安裝；底座及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

引 言

“雪龍”號科學(xué)考察船（以下簡稱：“雪龍”號）是我國目前唯一專門從事極地考察、后勤物資補(bǔ)給和人員運(yùn)輸?shù)牡?代極地考察破冰船，由烏克蘭赫爾松船廠于1993年3月建造完成。原設(shè)計(jì)為北極地區(qū)多用途運(yùn)輸船，具有B1級破冰能力，設(shè)計(jì)破冰厚度為1.1 m，可調(diào)螺旋槳，船體用D、E級鋼板制作，可耐受-40℃的嚴(yán)寒氣候。歷經(jīng)3次局部改造，船上安裝了多學(xué)科的科考儀器設(shè)備，還有約687 m2的科考實(shí)驗(yàn)室，從而使該船不僅能完成極地補(bǔ)給運(yùn)輸任務(wù)，還可承擔(dān)一定的兩極海洋科學(xué)與氣象學(xué)的科研考察任務(wù)。本文主要針對此次大型維修改造過程中貨艙兩套25 t-22 m雙吊的拆卸改裝技術(shù)和工藝等進(jìn)行分析研究，以供后續(xù)改造船舶參考。

1　吊機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)分析

“雪龍”號貨艙雙吊需要具有作業(yè)環(huán)境溫度低、破冰振動(dòng)大、極地環(huán)境風(fēng)載荷頻繁、無外部支持條件下維修性要求高等特點(diǎn)。本次改造對貨艙雙吊作了以下改進(jìn)［5］：

（1）將絞車移進(jìn)塔身內(nèi)部，提高了設(shè)備的可靠性和可維修性；

（2）吊臂結(jié)構(gòu)由桁架改為箱型結(jié)構(gòu)，減小了原桁架臂易積雪、結(jié)冰的影響；

（3）采用具有抗腐蝕性、阻燃性、環(huán)保無毒的發(fā)泡材料，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)艙、司機(jī)室的保溫防護(hù)；

（4）低溫環(huán)境下增加了吊機(jī)機(jī)艙自動(dòng)加熱保溫功能；

（5）通過對液壓系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決了低溫環(huán)境易漏油的問題。

（6）采用海工吊的規(guī)范設(shè)計(jì)，對筒體等作了加厚處理，以便雙吊能在極地等無碼頭?？凯h(huán)境下使用。

2　吊機(jī)拆卸技術(shù)分析

由于吊機(jī)為雙體式，體積龐大，如何拆裝及與原船結(jié)構(gòu)形成最合理對接是此次技術(shù)改造的難點(diǎn)所在。

現(xiàn)在主要針對吊機(jī)拆裝技術(shù)作進(jìn)一步分析介紹。

原船兩套25 t-22 m雙吊下方筒體結(jié)構(gòu)是嵌入甲板桅屋形式的，在吊機(jī)本體與船體結(jié)構(gòu)之間采用錐形過渡段連接，錐形段與下方筒體的焊縫在桅屋平臺(tái)以下約300 mm處。詳見圖1和圖2所示。

圖1　原船吊機(jī)底座及結(jié)構(gòu)

為最大程度減少現(xiàn)場施工量，本次改造應(yīng)盡可能保留下方筒體底座。從平臺(tái)上看，桅屋上方平臺(tái)在筒體連接處為焊縫裸露的凹陷結(jié)構(gòu)，所以考慮從錐形段與下方筒體連接的焊縫處割除原吊機(jī)設(shè)備。橙色部分為錐形過渡段，綠色部分為下方筒體底座（見圖3）。

圖2　原船吊機(jī)筒體過渡處

圖3　原船吊機(jī)筒體連接處

原船吊機(jī)規(guī)格為2×25 t@3.0-22 m，每套雙吊自重約150 t，吊桿重約1.2 t，單個(gè)吊鉤配件重約480 kg，雙吊本體（不含過渡段）高約12 464 mm，吊臂長（水平狀態(tài)）24 476 mm，最寬處（雙體回轉(zhuǎn)盤處）約9 360 mm。

拆卸方案如下：

（1）將吊機(jī)放置在吊臂擱置位置；

（2）測量并充分利用原船雙吊上的現(xiàn)有眼板起吊；

（3）拆除起升、變幅鋼絲繩，斷開船上為吊機(jī)供電的電源，拆開聯(lián)接電纜；

（4）拆開吊臂根部絞點(diǎn)安裝螺栓，將吊臂從船上吊離；

（5）松開單吊回轉(zhuǎn)支承與回轉(zhuǎn)臺(tái)安裝螺栓，將塔身從船上吊離；

（6）松開回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承與基柱法蘭安裝螺栓，將回轉(zhuǎn)臺(tái)從船上吊離；

（7）采用自動(dòng)切割機(jī)從甲板面上焊縫處沿垂直錐筒面割掉上部基柱。

3　吊機(jī)安裝技術(shù)分析

新吊機(jī)規(guī)格與原來相同，自重約115 t，吊臂長度與原設(shè)備相近。雙吊在碼頭拼裝后由岸吊吊至船上，設(shè)備廠家提供錐形過渡段，由船廠焊接至原下方筒體底座上。由于原船圖紙缺少尺寸標(biāo)注，筒體結(jié)構(gòu)板厚等無法得知。根據(jù)現(xiàn)場勘測，下方筒體直徑約2 400 mm（圖紙測量為2 400 mm，現(xiàn)場測量包括板厚約為2 417 mm），錐形過渡段上方筒體直徑約3 500 mm（圖紙測量為3 500 mm，現(xiàn)場測量包括板厚約為3 550 mm），過渡段（滑環(huán)距離下方直筒體焊縫處）經(jīng)圖紙測量高約2 000 mm。

方案1：設(shè)備廠家提供2 100 mm高的錐形過渡段，錐形段下方直徑為2 400 mm（包括板厚），開好開坡口。船廠切割原錐形段后通過焊縫填平與新錐形段的板厚差異。

方案2：設(shè)備廠家提供約2 300 mm（200 mm為余量）高的錐形過渡段，錐形段下方直徑小于2 400 mm（包括板厚）。船廠切割原錐形段后實(shí)際測量下方筒體直徑及板厚，切割廠家根據(jù)實(shí)際尺寸提供的過渡段下口200 mm余量，直至直徑與下方筒體結(jié)構(gòu)相吻合，再開坡口對接焊，下口余量切割需要保證水平。

方案1的優(yōu)點(diǎn)在于預(yù)舾裝工作準(zhǔn)備充分，減少船上作業(yè)時(shí)間，便于安裝。但是由于原船筒體壁厚沒有資料，實(shí)船無法測量，風(fēng)險(xiǎn)難以把控。方案2采取留余量的方式，現(xiàn)場切割可以保證筒體對接的精度，但實(shí)際上由于筒體下方是錐形過渡段，要精確切割出所要求的直徑也是非常困難的。根據(jù)建造精度要求，對接筒體建造精度偏差Δφ≤3 mm（極限偏差Δφ≤5 mm）［1］。為保證精度要求，最終采取方案二。在過渡段焊接之前對底座尺寸、板厚及水平度進(jìn)行精確測量。底座切割好以后對直徑進(jìn)行測量，再根據(jù)錐度換算出新筒體的高度，避免反復(fù)測量引起的變形，有效保證對接精度。

在底座切割以后，切割面需要保證水平，平面度誤差≤0.20 mm。過渡段焊接至下方筒體后，必須檢查、測量法蘭水平度，如果水平度達(dá)不到要求，需進(jìn)行機(jī)加工修正［2］。過渡段及筒體底座必須保證垂直，垂直度偏差為≤1H/1 000（極限偏差≤1H/1 000）［1］。筒體對接后再對焊縫進(jìn)行100%超聲波探傷檢查［3］，合格率為100%。

4　結(jié) 論

本船大型吊機(jī)的拆卸和安裝是通過測量和預(yù)估筒體厚度，在船還沒有進(jìn)塢改造時(shí)，吊機(jī)及筒體已完成設(shè)計(jì)并生產(chǎn)，因而整個(gè)設(shè)計(jì)交貨期縮短至9個(gè)多月。此次所采用的專門拆裝工藝，不僅有效利用了原船吊機(jī)底座及結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，也為本次改造贏得了大量時(shí)間。

［參考文獻(xiàn)］

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［4］ 中國船級社.鋼質(zhì)海船入級規(guī)范［M］. 北京：人民交通出版社，2006.

［5］ 江創(chuàng)宏，1 700 TEU船克令吊筒柱的改進(jìn)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2001.

retrofi t technique of giant crane on “Xuelong”scientifi c research ship

CHEN Ying

(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

Abstract:“Xuelong” scientific research ship is the third generation of the polar expedition ice-breaker that only serves as scientific research, logistics supplies people transportation. This paper studies the dismounting and retrofitting technique of the two union purchase derricks in the cargo hold, and analyzes and introduces the effective utilization of the original crane base and the structure reinforcement.

Keywords:scientific research ship; giant grane; disassemble; retrofit; structural reinforce

［中圖分類號］U664.4+3

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A

［文章編號］1001-9855（2016）02-0077-03

［收稿日期］2015-05-07；［修回日期］2015-11-16

［作者簡介］陳 英（1981-），女，高級工程師，研究方向：船舶舾裝與科考設(shè)備。