一種面向中小修船領(lǐng)域的物流裝備系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

蔣革 朱偉杭

摘 要：文章結(jié)合重大件物流搬運的特點，設(shè)計了一種面向中小修船領(lǐng)域的物流裝備。該裝備通過液壓平板車潛入水下后將船舶夾緊托起，采用一體化控制技術(shù)，運用自動變量泵對平板的下潛、上移、升舉、潛降、剎車進行控制，將船舶安全平穩(wěn)地從水中移載到陸地進行維修改造或從陸地移運到水域，填補了國內(nèi)10 000噸級以下船舶無需進船塢便可進行有效修理的市場空白。通過船廠應(yīng)用，表明該物流裝備能大大降低中小船廠承接修船業(yè)務(wù)的門檻，有效改善修船作業(yè)環(huán)境，縮短船舶維修和保養(yǎng)周期。

關(guān)鍵詞：修船；物流裝備；液壓平板車；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：F253.9 文獻標識碼：A

Abstract： This paper proposes a logistics equipment used in small and medium shipyards. The equipment is designed according to the characteristics of heavy-lifts material handling. In this system， a hydraulic pallet transporter can dive to be under a ship， clamp it and push it up. With integrated control technology， automatic variable pumps are used to control the diving， floating， lifting， depressing and braking of the transporter flatbeds. The ship can be moved from water to land safely and smoothly for repair or maintenance， or moved from land back to water. This system allows ships of under 10 000 tons to be repaired and maintained without docking. The system has been implemented in a shipyard. The case study demonstrates that the logistics equipment can help bring in new business opportunities in ship maintenance and repair for small and medium shipyards， effectively improve ship maintenance and repair environment， and reduce maintenance and repair cycle time.

Key words： ship maintenance and repair； logistics equipment； hydraulic pallet transporter； system design

隨著我國裝備制造、石化、冶金、能源等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，重大件物流需求日益增長[1]。目前，常用的重大件物流移運裝備有輥輪小車、船臺小車、氣囊和自行式液壓模塊組合運輸車（SPMT）等[2]。輥輪小車單車載重能力強，尺度小，在某些不宜布置過多移運設(shè)施的工程上是一種很好的選擇；船臺小車是一種傳統(tǒng)的移運設(shè)施，功能相對完備，工廠對其操作熟悉，雖然受軌道限制，但在批量建造領(lǐng)域仍不失一種較好的選擇；氣囊雖然價格便宜，場地要求低，但由于其安全隱患以及不確定性多，一般僅限于在小型或臨時性工程運用；SPMT功能完備，安全性、操作性均較好，且移動速度較快，組合靈活，載荷分配均勻，是較理想的移運設(shè)施，但價格高昂，限制了其大面積推廣運用。

現(xiàn)有的重大件物流裝備雖各具特色，并在一定范圍和領(lǐng)域得到應(yīng)用，然而在性價比方面都難以滿足受當前激烈的市場競爭影響而急需轉(zhuǎn)型的中小造船企業(yè)的需求。在船舶運營中，與船舶維修與保養(yǎng)相關(guān)的影響因素包括成本、周期、質(zhì)量、安全、環(huán)境和市場等[3]。美國《船舶維修與保養(yǎng)手冊》為此提供了全面而具體的船上維修解決方案以及指南[4]。國外學(xué)者如Dev and Saha[5-6]，

Apostolidis， Koakarakis and Merikas[7]等通過建模，對船舶維修與保養(yǎng)過程中的時間消耗、人工成本、船塢費用等開展了相關(guān)的分析和研究工作，研究表明，船塢費用是船舶總運營費用中重要的因素。因此，在缺乏船塢等大型修船設(shè)施的情況下，能否利用現(xiàn)有條件（地域、岸線和水域等條件），通過低成本流程優(yōu)化或技術(shù)改造，提出一種經(jīng)濟高效的重大件物流裝備或系統(tǒng)，既能滿足修船行業(yè)規(guī)范要求，又能順利完成產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，成為中小造船企業(yè)非常關(guān)注的話題。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

該裝備主要包括控制系統(tǒng)、液壓管路、平板車等系統(tǒng)，由泵房、集控室、液壓管路、液壓馬達、液壓千斤頂、平板車等設(shè)備組成。其結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖1。

平板車系統(tǒng)通過對重大件的頂升和移動，實現(xiàn)不同位置的物流移運功能，由液壓頂升平板車和平移平板車組成。液壓頂升平板車包括艏板、舯板和艉板三部分，每一部分由一個中頂升平臺和左右兩側(cè)兩個可調(diào)式頂升平臺組成，負責(zé)將維修船舶依次頂起從碼頭移運至陸地船臺區(qū)，主要執(zhí)行頂升功能（詳見圖2）。

橫移平板車負責(zé)將維修船舶從船臺區(qū)域移至修船區(qū)，主要執(zhí)行移動功能（詳見圖3）。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）液壓驅(qū)動控制

驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括液壓系統(tǒng)與機械系統(tǒng)的參數(shù)匹配、差力控制及差速控制、全局功率匹配、功率極限載荷控制等。該裝備主液壓系統(tǒng)供油采用比例排量調(diào)節(jié)變量泵，其主要目的是使系統(tǒng)供油隨工況不同而實時改變，降低液壓系統(tǒng)的能力損失，減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量。通過液壓管路遠距離輸送控制，液壓系統(tǒng)總油量達6 000升，油箱總?cè)莘e達7 000升，采用風(fēng)冷循環(huán)冷卻，液壓管路控制長度100米，最大控制長度可調(diào)節(jié)到130米，液壓管路累計總長度1 000米。管路間采用硬管與軟管相結(jié)合的方式實現(xiàn)快速聯(lián)接，硬管最大口徑3吋，最小口徑1.5吋，系統(tǒng)最高工作壓力32MPa，正常工作壓力15MPa。每個系統(tǒng)設(shè)有斷電、泄壓、超壓自動保護裝置，確保液壓系統(tǒng)各機構(gòu)工作安全可靠。圖4為該物流裝備的液壓驅(qū)動原理圖。