縱向斜船臺滑道并列造船止滑器布置研究

聞 鳴

(中船第九設(shè)計研究院工程有限公司，上海 200063)

縱向斜船臺滑道并列造船止滑器布置研究

聞 鳴

(中船第九設(shè)計研究院工程有限公司，上海 200063)

為避免止滑器與滑板卡扣碰撞，縱向油脂滑道的止滑器要求安裝在滑道的外側(cè)，以避開滑道內(nèi)側(cè)的滑板卡扣。并列造船的船臺，為滿足不同船型的下水要求，主滑道兩側(cè)均需安裝止滑器，由此帶來了止滑器與卡扣干擾的問題。本文結(jié)合工程實際，對止滑器布置進行研究分析，根據(jù)實際需求采用不同的布置方式，解決止滑器與滑板卡扣干擾碰撞問題，保證了滑道下水安全。

斜船臺滑道；油脂滑道；止滑器；并列造船

0 引 言

縱向斜船臺滑道是一種傳統(tǒng)的造船設(shè)施，船舶在斜船臺上建造，建造完成后依靠自身重力沿斜滑道下水。

常規(guī)斜船臺僅用于單艘船舶建造，船臺面上對稱布置2根斜滑道。隨著部分船臺開始配置大型門式起重機，為了提高門式起重機的利用率，加快船臺建造能力，部分業(yè)主提出在船臺上并列造船。并列造船對止滑器的布置提出了新的要求，本文結(jié)合實際項目，對并列造船的船臺止滑器布置進行分析研究。

1 項目概況

1.1 船廠概況

埃及某船廠位于地中海南岸亞歷山大市，始建于20 世紀(jì) 50 年代，建有2萬噸級半塢式斜船臺2座，為埃及最大造船廠。改造前船臺破舊，船臺兩側(cè)起重設(shè)備基本處于報廢狀態(tài)，整個船臺處于停工狀態(tài)，已不具備造船能力。為提升本國造船能力，埃方要求對亞歷山大船廠的南船臺進行升級改造，使其具備建造5萬噸級船舶的能力。

1.2 初步改造方案

南船臺原為半塢式船臺，長180 m、寬28 m，坡度為1∶20。為滿足5萬噸級船舶的建造和下水的要求，將船臺加寬至38 m、接長至220 m，坡度保持不變。船臺面對稱布置斜滑道2根，滑道中心間距8 m，長213 m，寬1.5 m，坡度同船臺。根據(jù)亞歷山大船廠方要求，改造后仍采用油脂木滑道，即在混凝土滑道梁表面安裝滑道木，下水前在滑道木表面澆涂油脂作為潤滑。為提高造船能力，船臺上配置300 t門式起重機，門式起重機跨船臺及側(cè)方總組平臺，軌距96.5 m。

1.3 埃方補充要求

在項目即將改造施工前，埃方提出，考慮到其國內(nèi)小型船舶需求量較大，且未改造的北船臺現(xiàn)已基本不具備造船能力，要求改造后的南船臺要具備同時建造2艘船寬不大于11.5 m、下水重量不大于1 000 t 的小型船舶的能力。

改造后南船臺寬38 m，具備2艘小型船舶并列建造的條件，但并列建造的船舶下水至少需要2對下水滑道，為節(jié)約投資，設(shè)計考慮在原設(shè)計的2根主滑道的外側(cè)各增加1根副滑道，主、副滑道中心間距5.0 m。5萬噸級船舶下水使用中間的2根主滑道，小型船舶下水使用同一側(cè)的主、副滑道。

2 并列造船止滑器干擾問題

2.1 止滑器選型

止滑器的作用是利用止滑構(gòu)件頂住滑板來克服船舶的下滑力，以保證船舶在滑道上待命下水。止滑器荷載按下式計算：

式中：P為每個止滑器荷載，kN；K2為左、右止滑器的不均系數(shù)，取2；F為船舶下水重量沿滑道面之下滑力，kN；α為滑道面與水平面夾角，滑道坡度=1/20，α≈2.860；μ為油脂的靜摩擦系數(shù)，取0.02；N為下水重量對滑道面的正壓力，kN；WL為下水重量，t；n2為同時開啟的止滑器數(shù)量，取2。

根據(jù)計算，50 000 t船舶待命下水配置3 500 kN止滑器1對，1 000 t小型船舶待命下水配置450 kN止滑器1對。為保持較好的同步性，止滑器采用多級杠桿式。多級杠桿式止滑器具備同步性佳、技術(shù)成熟、打開快速、操作簡單等優(yōu)點，其主要結(jié)構(gòu)包括基板以及固定在基板上的多級杠桿、鋼索等部件。

WL/tP/kN 50 000 t 船舶11 0003 291.3 1 000 t 船舶1 000299.2

止滑器工作時，第一級杠桿（止滑器）超出滑道上表面，頂住滑板外側(cè)的止滑塊，使船舶在滑道上保持靜止。下水時，松開操縱鋼索，各級杠桿依次松脫，使滑板失去支撐下滑。

2.2 止滑器安裝

船舶沿滑道滑行下水時，在滑板支撐反力的作用下，兩側(cè)滑板有向外側(cè)滑移的趨勢，為防止滑板向外滑出滑道，在滑板內(nèi)側(cè)端頭設(shè)有下垂的卡扣。為避免止滑器與滑板下垂的卡扣干擾碰撞，止滑器則要求安裝在滑道的外側(cè)面。

滑道側(cè)面止滑器安裝位置處，滑道梁內(nèi)預(yù)埋定位板，止滑器基板通過螺栓、焊接與預(yù)埋定位板連接固定。止滑器基板、杠桿均有一定厚度，且有一定的安裝間隙，則止滑器整體會突出滑道梁一定厚度。本工程3 500 kN止滑器、450 kN止滑器最大厚度分別為322 mnm，230 mm。

2.3 止滑器干擾問題

當(dāng)50 000 t船舶下水時，使用中間2根主滑道，滑板卡扣位于主滑道內(nèi)側(cè)，3 500 kN止滑器安裝在主滑道的外側(cè)，如圖3和圖4所示。

當(dāng)1 000 t小型船舶下水時，使用同一側(cè)的主、副滑道各1根，主滑道上的滑板卡扣位于外側(cè)，主滑道上的450 kN止滑器則需安裝在滑道內(nèi)側(cè)，如圖5和圖6所示。

中間 2 根主滑道分別用于50 000 t船舶和1 000 t 船舶下水，其滑道兩側(cè)均要求安裝止滑器，按常規(guī)止滑器布置方式，主滑道兩側(cè)均有止滑器突出，當(dāng)50 000 t船舶、1 000 t 船舶分別滑行下水時，滑板的卡扣將分別與450 kN止滑器、3 500 kN止滑器發(fā)生碰撞，導(dǎo)致無法安全滑行下水。

副滑道用于1 000 t船舶下水，僅在副滑道的外側(cè)安裝有止滑器，無干擾問題。

3 止滑器干擾解決方案

3.1 臨時拆除不相關(guān)止滑器（方案1）

50 000 t船舶下水時，拆除主滑道內(nèi)側(cè)的450 kN止滑器，僅保留滑道外側(cè)的3 500 kN止滑器；同樣1 000噸船舶下水時，僅保留主滑道內(nèi)側(cè)的450 kN止滑器，拆除滑道外側(cè)的3 500 kN止滑器。一側(cè)止滑器拆除后，滑板卡扣側(cè)滑道側(cè)面無突出物，滑板可以順利下滑。

本方案優(yōu)點：船舶下水時完全無干擾，安全性好，且無需調(diào)整止滑器、滑道結(jié)構(gòu)等設(shè)計方案。

本方案存在問題：安裝好的止滑器拆除時需整體拆除，帶有杠桿的止滑器形狀不規(guī)則，難以保管，且止滑器安裝精度較高，基板需與預(yù)埋板焊接固定，拆除后安裝需再次進行調(diào)試，反復(fù)拆裝極容易導(dǎo)致止滑器損壞。

若1 000 t船舶僅近期有建造需求，遠(yuǎn)期船臺專用于5萬噸級船舶建造，則本方案較為合適。近期僅需安裝450 kN止滑器，用于1 000 t船舶止滑固定；遠(yuǎn)期徹底拆除450 kN止滑器，在主滑道外側(cè)安裝3 500 kN止滑器，用于5萬噸級船舶止滑固定。

經(jīng)與亞歷山大船廠方溝通，埃方表示遠(yuǎn)期也需要兼顧小型船舶并列建造，止滑器反復(fù)拆裝，對安全不利，故不采納本方案。

3.2 止滑器安裝高度下移，增長第一杠桿長度（方案2）

止滑器在工作狀態(tài)（即第一杠桿頂住滑板止滑塊狀態(tài)），第一杠桿高出止滑器基板頂面；止滑器松開狀態(tài)時，各級杠桿處于自然垂落狀態(tài)，均不高出基板頂面，也不高出滑道頂面。

當(dāng)5萬噸級船舶下水時，主滑道內(nèi)側(cè)的450 kN止滑器處于松開狀態(tài)；同理，當(dāng)1 000 t船舶下水時，主滑道外側(cè)的3 500 kN止滑器也處于松開狀態(tài)。若將止滑器整體下移，使基板頂面低于滑板卡扣下緣，則船舶下滑時，滑板卡扣可以從松脫的止滑器上方通過，不影響滑行下水安全。

以450 kN止滑器安裝為例，滑板卡扣高度150 mm，若止滑器安裝時，基板頂面高度低于滑道上表面180 mm，則即便不計滑道上表面的油脂厚度，止滑器基板頂面至少低于卡扣下緣30 mm，滑板卡扣可以從止滑器上方下滑通過。

止滑器降低安裝高度后將導(dǎo)致止滑器杠桿受力增大?；逯够瑝K中心（止滑器第一杠桿受力點）一般高出滑道表面100～300 mm。降低安裝高度，止滑器第一杠桿受力點位置并不改變，但距離杠桿固定端的力臂距離卻有增加，導(dǎo)致杠桿、止滑器基板荷載增大，對止滑器設(shè)計要求高。

450 kN止滑器止滑力僅為450 kN，荷載相對較小，即便降低安裝高度后導(dǎo)致力臂長度增加，對止滑器整體設(shè)計影響不大，可以通過加強基板、杠桿、固定螺栓等解決。3 500 kN止滑器所受止滑力較大，如果降低安裝高度，對止滑器整體設(shè)計影響較大，止滑器所用材質(zhì)、杠桿級數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、打開方式等均要相應(yīng)調(diào)整，止滑器設(shè)計、制作困難，且無類似的工程經(jīng)驗。為保證工程安全，建議本方案用于小型止滑器布置。

3.3 止滑器凹入式安裝（方案3）

止滑器突出滑道側(cè)面的厚度包括基板、杠桿、鎖緊螺母以及安裝間隙等。以3 500 kN止滑器為例，其最外緣鎖緊螺母處突出厚度為322 mm，在滑板卡扣下垂高度150 mm范圍內(nèi)突出厚度為235 mm（包括基板、杠桿厚度）。

如果將止滑器凹入滑道安裝，使止滑器突出部分與滑板卡扣在空間上錯開，滑板下滑時，卡扣可以從止滑器突出部分的外側(cè)錯過，避免與止滑器碰撞。主滑道寬1.5 m，滑道表面橫向并排布置0.3 m×0.3 m的木方5根，在3 500 kN止滑器安裝位置，擬取消外側(cè)1根木方，則該段滑道寬1.2 m，與上下段滑道相比較，該段滑道向內(nèi)凹入0.3 m，大于止滑器杠桿部分突出的厚度。主滑道用于下水1 000 t船舶時，外側(cè)的3 500 kN止滑器不工作（杠桿均處于松脫狀態(tài)），滑板卡扣可以從止滑器杠桿外緣錯過。

4 工程選用方案

經(jīng)與亞歷山大船廠方充分溝通，本工程最終選用方案為：主滑道內(nèi)側(cè)的450 kN止滑器降低安裝高度；外側(cè)的3 500 kN止滑器凹入安裝。針對450 kN，3 500 kN止滑器采用了不同的方案，避免了滑板卡扣與止滑器干擾碰撞，該方案獲得了外方咨詢工程師的認(rèn)可。

450 kN止滑器降低安裝高度后，僅增加了止滑器第一杠桿的受力力臂長度，對止滑器重新加強設(shè)計。

3 500 kN止滑器凹入0.3 m安裝，考慮到單根滑板長度約8～10 m，而止滑器安裝段長度僅為4.9 m，小于單根滑板長度，下滑的滑板不會卡入縮入段。同時在止滑器安裝段缺口下沿將滑道削角，平面上形成斜邊，并加強滑板的縱向剛性連接，提高滑行下水的安全性。

3 500 kN止滑器安裝段滑道寬度較其余段滑道窄20%（0.3 m），為防止該段滑道木上的油脂承壓過大，需對油脂承壓能力進行復(fù)核。油脂承壓按下式計算：式中：ps為油脂壓強，kPa；k為兩根滑道間不平衡系數(shù)，取1.1；WL為5萬噸級船舶下水重量，11 000 t；n為滑道根數(shù)，取2；ls為每根滑道上的滑板總長度，取165 m，bsw為滑道木的寬度，1.2 m。則ps=305.6 kPa。

油脂正常承壓能力為 200～300 kPa，經(jīng)復(fù)核，3 500 kN止滑器安裝段油脂承壓305.6 kPa，略超出正常承壓能力。同時考慮到亞歷山大夏季氣溫較高，建議船廠采用熔點較高、承壓能力較強的硬質(zhì)油脂，避免局部油脂受壓過大，確保下水安全。

5 結(jié) 語

為避免止滑器與滑板卡扣碰撞，常規(guī)縱向油脂滑道的止滑器均安裝在滑道的外側(cè)。本工程由于并列造船要求，主滑道分別用于不同船型的滑行下水，兩側(cè)均需安裝止滑器。根據(jù)不同船型的止滑要求，本工程對相應(yīng)的止滑器提出了不同的布置方案，解決了止滑器與滑板卡扣干擾碰撞的問題，保證了并列造船的船臺下水安全，對同類型有并列造船要求的斜船臺設(shè)計有一定的參考意義。

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Studies about the stopping triggers arrangement on parallel inclined berths

WEN Ming
(China Shipbuiding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

In case the collision between stopping triggers and slide fastener, the triggers on longitudinal greased slipway are installed on the outboard of the skid ways. In order to meet the launching requirements for different types of ships, triggers ought to be installed on each side of the skid ways for berths in parallel leading to a conflict issue between triggers and slide fastener. Combined with engineering practice, the essay analyzes the triggers’ arrangements, proposes different schemes, and then solves the problems of collision, finally ensures the launching safety.

inclined berth；greased slipway；stopping trigger；shipbuilding parallel

U673.31

A

1672 – 7649(2017)08 – 0114 – 05

10.3404/j.issn.1672 – 7649.2017.08.024

2016 – 06 – 28；

2016 – 08 – 22

聞鳴(1981 – )，男，高級工程師，從事船廠水工工藝研究。