重大件海上整機(jī)運輸技術(shù)

朱建國，倫燦章

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

重大件海上整機(jī)運輸技術(shù)

朱建國，倫燦章

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 200125）

結(jié)合振華重工多年的經(jīng)驗，對重大件海上整機(jī)運輸技術(shù)、整機(jī)裝卸技術(shù)及海運綁扎技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分類和分析。重點闡述了這三種技術(shù)的主要難點以及應(yīng)用范圍，并分析經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，為重大件海上整機(jī)運輸提供技術(shù)參考，對于保證重大件的運輸與裝卸安全具有重要意義。

重大件；整機(jī)運輸；海運綁扎

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，把在制造廠總裝調(diào)試好的大型設(shè)備、設(shè)施以整機(jī)狀態(tài)交付，已逐漸成為用戶采購合同的基本條件，也是制造商的實力象征之一。上海振華重工經(jīng)過20多a的探索、創(chuàng)新，逐漸形成了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大件海上整機(jī)運輸體系，開發(fā)了數(shù)十項處于世界水平的運輸、裝（卸）船及綁扎技術(shù)。

1 整機(jī)運輸技術(shù)

1.1 混裝運輸

通過綜合分析貨物、運輸船、裝（卸）船碼頭、航線、交貨期等因素，合理安排船運計劃，結(jié)合橫裝、縱裝、錯裝等多種裝載方式，同船可混裝不同類型的產(chǎn)品，最大限度發(fā)揮運輸船潛能，節(jié)約運輸成本。

1.2 超大軌距產(chǎn)品的運輸

港口機(jī)械伴隨著運輸船舶的大型化和技術(shù)進(jìn)步的不斷更新?lián)Q代，科技含量越來越高。其目前的技術(shù)現(xiàn)狀趨于大型化和高速化[1]。部分產(chǎn)品的軌距已經(jīng)突破了40 m，甚至出現(xiàn)了60 m以上的超大軌距。通常，運輸船的型寬不足42 m，顯然，常規(guī)裝載方式已經(jīng)滿足不了需求，為此，開發(fā)了系列大軌距產(chǎn)品的特殊運輸方法。

1）海側(cè)船舷局部加寬。

2）海側(cè)船舷局部加寬，產(chǎn)品陸側(cè)大車行走在船上頂升轉(zhuǎn)向。

3）船舷不加寬，產(chǎn)品陸側(cè)安裝“假腿”。

4）船舷不加寬，產(chǎn)品海陸側(cè)安裝“假腿”（圖1）。

1.3 超重產(chǎn)品的運輸

港口機(jī)械的大型化也使運輸船的能力愈顯不足，經(jīng)常受到穩(wěn)性超標(biāo)的困擾。以下解決方案，用較小的投入，取得了良好的效果。

圖1 海陸側(cè)“假腿”Fig.1 "Fake legs"on sea side and land side

1）降低貨物重心高度，以提高裝載穩(wěn)性，如：放平產(chǎn)品前大梁、拆除大車行走，甚至將上部結(jié)構(gòu)整體降低等。

2）降低船舶重心、減少自由液面，以提高裝載穩(wěn)性，如：底艙增加固定配重、增加雙層底、分隔壓載水艙等。

3）對新改造運輸船，選用裝載能力更強的“超巴拿馬”原型船。

1.4 大標(biāo)高碼頭產(chǎn)品的運輸

對于大標(biāo)高碼頭，按常規(guī)整機(jī)裝（卸）船技術(shù)，即使型深較大的運輸船也往往無法勝任。采取高軌方案，即加高運輸船上軌道，挖深裝（卸）船碼頭前沿水深，巧妙地解決了大標(biāo)高碼頭產(chǎn)品的整機(jī)裝卸問題。

1.5 通過高空障礙產(chǎn)品的運輸

在產(chǎn)品運輸?shù)暮降郎?，往往有跨海大橋或越江電纜等高空障礙，常規(guī)整機(jī)狀態(tài)一般無法通過。為解決這一難題，開發(fā)了系列整機(jī)過橋技術(shù)，按照通航高度缺口及實施難易程度依次為：

1）產(chǎn)品前大梁放平，在航道水深允許情況下，運輸船舶啟動船上的壓載水泵進(jìn)行壓載，以降低水面以上的整體高度[2]，擇低潮時通過。

2）拆除產(chǎn)品大車行走機(jī)構(gòu)降低整機(jī)高度。適用于通航高度缺口1～3 m。裝船前，將產(chǎn)品頂起，拆除大車行走，換成較低的臨時臺車。裝船后，在船上二次頂升，拆除臨時臺車，將產(chǎn)品直接放置于甲板胎架，進(jìn)一步降低高度，擇低潮通過高空障礙。卸船為裝船的逆過程。

3）放低產(chǎn)品梯形架降低整機(jī)高度（圖2）。適用于通航高度缺口3～10 m。產(chǎn)品海側(cè)梯形架及后拉桿采用銷軸連接結(jié)構(gòu)，牽引裝置安裝于海陸側(cè)梯形架頂端。過高空障礙前，運輸船在錨地壓載，牽引裝置將海側(cè)梯形架放低，擇低潮通過高空障礙。抵達(dá)卸貨碼頭后，將產(chǎn)品的梯形架拉起并裝配復(fù)位，再以常規(guī)整機(jī)方式卸船。

圖2 放低產(chǎn)品梯形架Fig.2 Lower the pylon of quayside crane

4）產(chǎn)品上部結(jié)構(gòu)整體放下降低整機(jī)高度（圖3）。適用于通航高度缺口10～30 m，也稱“提升”技術(shù)。裝船前，提升機(jī)構(gòu)將產(chǎn)品上部結(jié)構(gòu)整體降至門腿處擱座。通過高空障礙，運抵卸貨碼頭后，按常規(guī)整機(jī)方式卸船，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)提升復(fù)位。如果障礙物還有限寬要求，甚至可將大梁前端折起。

圖3 上部結(jié)構(gòu)整體下放Fig.3 Lower the topside structure ofquayside crane

5）“高位截腿”降低整機(jī)高度。適用于通航高度缺口3～20 m，是“提升”技術(shù)的一個變種，針對“放低梯形架”或常規(guī)“提升”技術(shù)無法實現(xiàn)的產(chǎn)品。將產(chǎn)品立柱在聯(lián)系橫梁位置設(shè)計成法蘭結(jié)構(gòu)，按常規(guī)整機(jī)方式裝船后，在產(chǎn)品門框內(nèi)拼裝可拆式提升架，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)降低，擱于船甲板加強墩臺，門腿移至兩側(cè)綁固。通過高空障礙，運抵卸貨碼頭后，提升機(jī)構(gòu)將上部結(jié)構(gòu)提升復(fù)位，再按常規(guī)整機(jī)方式卸船。

1.6 船廠龍門吊運輸

龍門吊具有超大、超重、超高的特性，長期以來，業(yè)界一般采用工廠結(jié)構(gòu)分段制造，散件運輸，現(xiàn)場拼裝主梁和剛?cè)嵝酝冉Y(jié)構(gòu)，然后采用大型履帶式吊裝設(shè)備，或者采用塔架加鋼鉸線液壓缸系統(tǒng)提升等方法安裝[3]。但這種方式也存在諸多缺點，如：占用現(xiàn)場資源多、安裝周期長、綜合成本高，且質(zhì)量不易保證等。通過攻關(guān)，科研人員開發(fā)了多種龍門吊運輸技術(shù)。

1）整機(jī)運輸

①龍門吊用浮吊在自航運輸船上總裝，以完整狀態(tài)運抵用戶碼頭后，整機(jī)滾卸上岸（圖4）。

②龍門吊用浮吊在駁船上總裝，大車行走在用戶碼頭預(yù)先安裝到位。整機(jī)運抵后，利用潮水的落差和駁船的調(diào)載系統(tǒng)實現(xiàn)龍門吊與大車行走的對接，完成總裝。

2）半整機(jī)運輸

該技術(shù)適用于以下場合：

①途徑航道有高空障礙，整機(jī)狀態(tài)無法通過；

②整機(jī)運輸?shù)暮＿\綁扎要求無法滿足；

③整機(jī)運輸狀態(tài)，運輸船穩(wěn)性不足。

根據(jù)航行（通航）狀態(tài)總高度要求，選擇合適位置將剛、柔腿截斷，上部主結(jié)構(gòu)置于運輸船甲板加強墩臺，下部剛、柔腿分別綁固于主結(jié)構(gòu)兩側(cè)，以此降低狀態(tài)航行并通過高空障礙?？客仔敦洿a頭后，船上提升機(jī)構(gòu)將主結(jié)構(gòu)提起，移入下部剛、柔腿并對接，再以整機(jī)狀態(tài)卸船（圖5）。

圖4 龍門吊整機(jī)運輸Fig.4 Gantry crane integraltransportation

圖5 龍門吊半整機(jī)運輸Fig.5 Gantry crane semi-integraltransportation

1.7“半潛”運輸

“半潛”運輸是指利用半潛船進(jìn)行運輸?shù)捻椖?。與常規(guī)貨船相比，半潛船有其獨特的貨物裝載方式：先在壓載艙內(nèi)打入壓載水，使船半潛到水面下一定深度，然后將漂浮在水面上的大型貨物定位到主甲板上方，再通過排放壓載水使船上浮將貨物托出水面并使其承載在主甲板上進(jìn)行運輸[4]。盡管這是一個剛剛涉足的運輸領(lǐng)域，但迄今已擁有40多航次的業(yè)績，貨物涵括：鉆井平臺、鋪管船、船塢、模塊、塢門、工程船舶等。

1.8 大型鋼結(jié)構(gòu)運輸

大型鋼結(jié)構(gòu)具有尺度大、重量重、規(guī)整性差、海運防變形及防腐要求高的特點，是海上運輸?shù)囊淮箅y題。隨著舉世矚目的美國新海灣大橋、英國風(fēng)電基礎(chǔ)管樁、港珠澳人工島鋼圓筒等項目的成功實施，諸多世界性海運難題被相繼攻克，獨創(chuàng)了多點支承、多層疊裝、接觸式綁扎、防變形、防水包扎等多項技術(shù)。

1）美國新海灣大橋鋼結(jié)構(gòu)運輸

大橋鋼結(jié)構(gòu)分為鋼箱梁和鋼塔兩種類型。鋼箱梁兩層疊放運輸，采取了內(nèi)部輔助加強，周邊支架接觸式擋固，開放式箱體防水包扎等措施，最大程度保證了產(chǎn)品的完整性。鋼塔平放運輸，為解決現(xiàn)場安裝問題，設(shè)計了一個翻身滑道裝置，鋼塔運抵現(xiàn)場后，可利用固定吊直接豎起并安裝，不僅操作簡單、方便，而且大大節(jié)省了海運工裝及綁扎成本。

2）英國風(fēng)電管樁運輸

為降低海運成本，在滿足運輸船裝載穩(wěn)性的前提下，基礎(chǔ)樁和過渡樁進(jìn)行了最大程度的混裝?；A(chǔ)樁采用多支點3層疊放、弧形支座、橫向擋架的接觸式固定方式。過渡樁為垂直裝載，充分利用了運輸船裝載基礎(chǔ)樁后剩余的狹窄區(qū)域甲板空間。

開發(fā)了大型運輸船全甲板豎直裝載9根鋼圓筒、可重復(fù)利用海運綁扎、四點駐位錨泊的運輸及卸筒等新技術(shù)。120根鋼圓筒的成功運輸及振沉，為港珠澳大橋人工島島隧工程的建設(shè)立下了首功。

2 整機(jī)裝（卸）船技術(shù)

根據(jù)航道、碼頭、貨物、運輸船的特點，整機(jī)裝（卸）船技術(shù)可分為：“滑裝滑卸”、“吊裝吊卸”、“叉裝叉卸”、“滾裝滾卸”、“浮裝浮卸”、“平板車裝卸”、“過駁裝卸”等。

2.1 滑裝滑卸

利用了雪橇負(fù)載重物在冰雪上滑行的原理，產(chǎn)品置于數(shù)個類似雪橇的滑移支承架，滑移支承架滑行于一組低摩擦系數(shù)的復(fù)合滑板，滑板放置在槽形滑道梁內(nèi)，滑道梁與地面間設(shè)置若干個承重裝置，產(chǎn)品的移動由數(shù)組液壓推進(jìn)裝置或其他牽引設(shè)備實現(xiàn)。

2.2 吊裝吊卸

利用大型浮吊將調(diào)試好的產(chǎn)品從制造廠碼頭整機(jī)吊裝到運輸船上，運抵目的港碼頭后，再用浮吊吊卸。

2.3 叉裝叉卸

適用于“叉裝”式運輸船的一種整機(jī)裝（卸）船方式（圖6）。其原理是利用水的浮力將產(chǎn)品整體叉離地面，船上的牽引裝置將其拖曳到適當(dāng)海運位置實現(xiàn)裝船。抵達(dá)目的港后，逆過程將產(chǎn)品叉卸到用戶碼頭。

獨立學(xué)院發(fā)展歷史較短，其社會服務(wù)性配套如住房分配與購置、子女教育、醫(yī)療設(shè)施等較公辦大學(xué)有較大差距，這些差距在很大程度上影響了獨立學(xué)院教師工作的積極性與穩(wěn)定性，獨立學(xué)院投資方應(yīng)根據(jù)實際情況或與地方政府有關(guān)部門密切聯(lián)系，有步驟、有計劃地建立和完善相應(yīng)的服務(wù)配套設(shè)施，盡可能減少、消除教師對在獨立學(xué)院工作的種種顧慮，這對教師潛心教學(xué)與科研將產(chǎn)生重要作用。

圖6 叉裝叉卸Fig.6 "Fork"loading and offloading

2.4 滾裝滾卸

1） 利用產(chǎn)品行走機(jī)構(gòu)“滾裝滾卸”。將產(chǎn)品下部臺車組旋轉(zhuǎn)90°，行走機(jī)構(gòu)沿預(yù)先鋪設(shè)的臨時軌道牽引上船（岸）。

2） 利用頂升臺車“滾裝滾卸”。臺車內(nèi)置液壓千斤頂，安裝于產(chǎn)品大車行走的小平衡梁下。裝船時，臺車頂起，裝船后，臺車降下，大車行走坐落于船上臨時縱向軌道。卸船時，臺車頂起，卸船后，臺車降下，大車行走坐落于碼頭上臨時側(cè)向滑移軌道，由牽引裝置在保護(hù)狀態(tài)下拖曳產(chǎn)品緩慢滑入碼頭軌道。

2.5 浮裝浮卸

通過壓載水調(diào)節(jié)將半潛船裝貨甲板下潛至水下一定深度，貨物浮在水面移動至甲板正上方，排出壓載水的同時將貨物托出水面[5]。

2.6 平板車裝（卸）船

自驅(qū)升降式多軸平板車具有承載能力強、移動靈活、液壓均載、自帶頂升裝置、自動化程度高、操控簡單的特點，廣泛應(yīng)用于移位大型工業(yè)設(shè)備、船舶分段、港口機(jī)械、海洋石油平臺等場合。

2.7 過駁裝（卸）船

為保證貨物遠(yuǎn)洋運輸?shù)陌踩约敖?jīng)濟(jì)性，一般都以大型運輸船裝載數(shù)臺產(chǎn)品，然而，這一方式又會遇到因裝（卸）船港口條件限制使大型運輸船無法進(jìn)港的難題。針對此情況，相繼開發(fā)了整機(jī)“過駁叉裝”、“過駁滾裝”裝（卸）船方式，成功解決了整機(jī)裝卸運輸?shù)乃拇箅y題：

1）裝（卸）船港的港池狹窄，大型運輸船無法?？?。

2）裝（卸）船港流速過大，叉裝船無法安全停靠及準(zhǔn)確定位。

3）裝（卸）船港航道水深過淺，大型運輸船舶無法進(jìn)入。

4）裝（卸）船港口航道限寬，側(cè)靠式大型運輸船無法進(jìn)入。

3 海運綁扎技術(shù)

重大件海上運輸，為克服運輸船在風(fēng)浪中航行時由橫搖、縱搖、升沉運動產(chǎn)生的各個方向的慣性力以及風(fēng)載荷，必須對貨物進(jìn)行海運綁扎，以防止在航行中出現(xiàn)貨物橫移、縱移和橫向傾覆[6]，同時貨物自身結(jié)構(gòu)也須保證在上述工況下的安全可靠。

根據(jù)運輸船的類型、運輸方式、貨物的結(jié)構(gòu)形式等，可設(shè)計成不同的綁扎形式，如：剛性綁扎、浮動綁扎、柔性綁扎、彈性綁扎等。

3.1 剛性綁扎

采用鋼管對貨物進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強，并與運輸船船體臨時焊接固定。

3.2 浮動綁扎

產(chǎn)品與運輸船的固定采用“抗剪板-壓緊梁”浮動綁扎系統(tǒng)，抗剪板及內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強已在產(chǎn)品設(shè)計階段加以考慮并預(yù)制，最大程度保證了產(chǎn)品的完整性。

3.3 柔性綁扎

將懸索橋預(yù)應(yīng)力高強度拉索引入到港機(jī)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)加強。這種綁扎方式采用銷軸連接，易裝、易拆，綁扎件可多次重復(fù)使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用。

3.4 彈性綁扎

主要應(yīng)用于“半潛運輸”工況，有以下幾種形式（圖7）：

1）擋箱式，綁扎件與貨物采用接觸式固定，只限制水平位移，垂直位移沒有約束；

2）彎板式，綁扎件與貨物采用焊接固定，只限制水平位移，垂直位移通過彎板曲率半徑的變化釋放；

3）擋架式，約束方式類似“彎板式”，但具有更大的安裝便利性。

圖7 彈性綁扎Fig.7 Flexible sea-fastening

4 經(jīng)濟(jì)和社會效益

至2015年底，作為世界港口物流和能源裝備的知名服務(wù)商，振華重工已制造了1萬多臺套各類港口機(jī)械、大型鋼結(jié)構(gòu)、海上重工產(chǎn)品，并以整機(jī)形式遠(yuǎn)銷93個國家和地區(qū)的200多個港口，其中港口機(jī)械連續(xù)18 a占據(jù)世界市場份額第一，近10 a占有率均在70%以上，2016年更是達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的82%。這些成就的取得，關(guān)鍵因素之一是通過自主創(chuàng)新，建設(shè)并發(fā)展了自己的運輸船隊及系列整機(jī)運輸技術(shù)。

2008年金融危機(jī)之前，公司龐大的船隊基本用于運輸自己的產(chǎn)品，甚至當(dāng)運力不足時，還會花費巨資向同行租船。金融危機(jī)后，隨著訂單的下滑，為了消化過剩的運輸能力，逐漸瞄準(zhǔn)了國際重大件航運市場。借助強大的公司品牌及海運設(shè)計研發(fā)能力，短短幾年時間，一躍成為世界航運市場一支強大的生力軍，尤其在半潛運輸市場，搶走了許多老牌國際航運公司的大量訂單。

5 展望

創(chuàng)新無止境，振華重工并不滿足在重大件海運領(lǐng)域取得的成就，已將目光瞄準(zhǔn)了蛋糕更大、準(zhǔn)入更難、技術(shù)含量更高的重大件海上安裝市場，并正在積極培養(yǎng)人才，儲備技術(shù)。相信在不久的將來，振華重工一定能在這個領(lǐng)域創(chuàng)造新的輝煌。

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Heavy cargo sea integral transportation technology

ZHU Jian-guo，LUN Can-zhang
（Shanghai Zhenhua Heavy Industries Co.,Ltd.,Shanghai200125,China）

Combined with many years ofexperience of ZPMC,we classified and analyzed the technologies of the heavy cargo sea integral transportation,loading/offloading and sea-fastening,focused on the major difficulties and application range of these three technologies.Furthermore,and analyzed the economic and social benefits.The results of the study provided a technical reference for the heavy cargo sea integral transportation,which is very important to ensure the safety of transportation and loading/offloading for heavy cargo.

heavy cargo;integral transportation;sea-fastening

U653.921

A

2095-7874（2017）02-0068-06

10.7640/zggwjs201702014

2016-09-22

2016-11-08

朱建國（1967— ），男，上海市人，高級工程師，主要從事重大件海上運輸與安裝設(shè)計工作。E-mail：zhujianguo@zpmc.net