雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝介紹

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雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝介紹

牛康寧 金桐君 蔣 巖 王偉平

“世越號”沉船打撈采用托底鋼梁雙駁船抬吊整體起浮方法，當“世越號”被提升到吃水9米時將和兩條抬浮駁“招商重工1號”和“招商重工3號”一起轉(zhuǎn)移進半潛船，由半潛船進行整體起浮出水。在整個過程中，“世越號”將與兩條抬浮駁組成超大型結(jié)構(gòu)，操作起來非常困難。以“世越號”打撈工程為例對雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝進行詳細介紹，內(nèi)容包括拖航移位、沉船進檔和重量轉(zhuǎn)移三個作業(yè)環(huán)節(jié)，此工藝尤其適合大噸位沉船的整體打撈。

“世越號”打撈；雙駁抬吊；浮裝半潛船；拖航移位；重量轉(zhuǎn)移

隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和航運的興旺，造船技術(shù)和能力不斷提高，海上運輸行業(yè)的發(fā)展迅速，導(dǎo)致船舶事故頻繁發(fā)生。船舶發(fā)生海損之后，若影響到通航、港口作業(yè)及涉及遇險人員尋找往往需要對沉船進行打撈。

目前傳統(tǒng)打撈鋼質(zhì)沉船的方法主要有封艙抽水打撈、封艙充氣抽水打撈、壓氣排水打撈、浮筒抬浮打撈、浮吊打撈以及解體打撈。但是對于一些具有特殊要求（保持難船原貌、整體打撈）的大型沉船來說，上述打撈方法無法滿足要求。托底鋼梁雙駁船抬吊打撈法在“世越號”打撈中首次使用，在抬吊過程中沉船受力均勻，能夠很好地防止沉船遭到破壞，特別適合大型沉船的整體打撈。當難船被提升到一定吃水時，將其和兩條抬浮駁一起轉(zhuǎn)移進半潛船，由半潛船進行整體起浮出水。

兩條抬浮駁抬吊沉船浮裝半潛船的過程主要有拖航移位、沉船進檔和重量轉(zhuǎn)移三個環(huán)節(jié)。在整個過程中，沉船將同兩條抬浮駁“招商重工1號”（ZSZG1）和“招商重工3號”（ZSZG3）組成超大型結(jié)構(gòu)，使得施工過程非常困難。在拖航移位環(huán)節(jié)，由于整個拖航系統(tǒng)尺寸非常龐大，周圍環(huán)境因素對拖航安全影響較大。在進檔環(huán)節(jié)，由于駁船和半潛船之間間隙較小，操作起來非常困難。如何保證拖航過程中整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使抬浮駁和沉船所組成的大型結(jié)構(gòu)順利地進半潛船，安全地將沉船重量轉(zhuǎn)移給半潛船，這是之前打撈工程中所不涉及的。本文以“世越號”打撈工程為例，深入分析雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝。

一、沉船的拖航移位

雙駁抬吊沉船浮裝半潛船的第一個環(huán)節(jié)為拖航移位。沉船和兩條抬浮駁（ZSZG1和ZSZG3）組成一個龐大的整體，在拖航過程中受水流的影響較大。為了保證拖航過程中系統(tǒng)的安全性以及正確有效地布置拖航船舶，在設(shè)計之初需要對整個系統(tǒng)在拖航過程中所受到的阻力進行計算。當沉船被提升到一定吃水后，需要在沉船和ZSZG1、ZSZG3之間通過帶纜固定沉船，進而保證沉船在拖航過程中的安全性。

1. 拖航阻力計算

圖1為抬吊系統(tǒng)示意圖，包括ZSZG1、ZSZG3和“世越號”，相應(yīng)的主尺度及參數(shù)如表1所示。

表1 船舶主尺度及參數(shù)

在拖航作業(yè)過程中要求風速不超過8米/秒，有義波高不超過1米，流速不超過0.8米/秒。盡管整個系統(tǒng)可能處于橫流的環(huán)境當中，但是只有流速在1節(jié)以下時系統(tǒng)才進行轉(zhuǎn)向。

整個拖航系統(tǒng)在風、浪、流同向時受力最大，在計算過程中假定風、浪、流同向。經(jīng)過計算，拖航系統(tǒng)縱向所受最大合力為56.75噸，橫向所受最大合力為59.98噸。在拖航過程中，“華銘”作為主拖輪，其他4艘4 000馬力全回轉(zhuǎn)拖輪在4個角處輔助，船舶布置見圖2，校核結(jié)果見表2。

圖2 “世越號”拖航設(shè)計圖

2. 沉船的綁扎固定

在“世越號”出水至與ZSZG1甲板相平的時候，在“世越號”和抬浮駁之間、抬浮駁和抬浮駁之間開始帶纜，完成帶纜后繼續(xù)提升。“世越號”上的帶纜點利用了之前施工中為安裝橡皮浮筒開的孔。這次抬浮作業(yè)前，潛水員已經(jīng)在這些孔上連接了系固的短千斤。此次帶纜共用24根纜繩和8根鋼絲繩，每條抬浮駁和“世越號”之間帶纜13根，其中5根負責橫向力，全部為纜繩，8根負責縱向力，纜繩和鋼絲繩各4根。為了保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定，兩條抬浮駁首部和尾部分別帶3根纜繩，避免在拖航過程中系統(tǒng)發(fā)生橫向晃動，詳細的帶纜圖見圖3。

表2 校核結(jié)果

圖3 抬吊系統(tǒng)帶纜圖

3. 船舶布置及拖航方法

當“世越號”被提升到吃水9米時，調(diào)整ZSZG1和ZSZG3兩條抬浮駁的壓載使“世越號”保持水平。接下來抬浮駁起錨，兩條駁船的布置圖見圖4，僅保留ZSZG1的8#錨，即圖4中的8。等待合適的流速和流向。

當流速和流向滿足要求后，起最后一個錨準備拖航。整個船隊由9 000千瓦的大馬力遠洋拖輪“華銘”輪領(lǐng)拖，出3根主拖纜分別帶到ZSZG1、ZSZG3和“世越號”尾軸上，同時4條全回轉(zhuǎn)港作拖輪輔助帶拖，將整個船隊從“世越號”抬浮現(xiàn)場拖帶到1.7海里之外的半潛船White Marlin沉放點。此時，半潛船已經(jīng)按照預(yù)先設(shè)計沉放到吃水26米位置?！笆涝教枴蓖虾绞┕D見圖5。

圖4 抬浮系統(tǒng)拋錨圖

圖5 “世越號”拖航施工圖

二、沉船進檔

半潛船White Marlin尾浮箱和首樓之間的距離為158米，ZSZG3總長152.5米，ZSZG3首尾和半潛船之間的最小距離之和只有5.5米，對于操作整個抬吊系統(tǒng)這樣龐大的結(jié)構(gòu)進入如此狹小的空間非常困難。而為了能夠把“世越號”安全放置到位，在進檔過程中拖航船隊通過周圍拖輪的輔助以及利用半潛船上的絞車收緊抬吊系統(tǒng)的纜繩來慢慢移動。

在拖航船隊起錨前，半潛船開始壓載下潛。半潛船處于逆流環(huán)境當中，為了提高半潛船的穩(wěn)定性，船首需要拋錨并且需一拖輪頂流拖帶，半潛船布場圖見圖6。

圖6 半潛船布場圖

半潛船上共布置錨機14臺，船首8臺，船尾6臺，防撞梁緊貼首樓，詳細位置及編號見圖7。

圖7 半潛船錨機和防撞梁布置圖

當拖航船隊到達半潛船附近后，半潛船首3#錨機帶纜到ZSZG3船尾，7#錨機帶纜到ZSZG3船首，2#、3#錨機帶纜到ZSZG1船尾，10#錨機帶纜到ZSZG1船首，4#、6#錨機交叉帶纜到ZSZG1右舷，保持ZSZG1首尾和半潛船之間的間隙。1#、2#拖輪在ZSZG3左舷帶纜，3#、4#拖輪在兩艘抬浮駁船尾帶纜，5#拖輪在半潛船船尾帶纜，作為應(yīng)急之用。6#、7#大馬力拖輪分別在半潛船、抬浮駁船首帶纜，輔助船隊控制相對位置，見圖8。

通過收緊半潛船與抬浮駁之間的纜繩，拖輪協(xié)助船隊沿防撞導(dǎo)向樁向半潛船船中位置平移。1#和5#纜繩分別帶到ZSZG1船首和船尾用于穩(wěn)定船位。4#拖輪與ZSZG1解纜，與ZSZG3船尾帶纜，見圖9。

圖8 步驟一

圖9 步驟二

船隊橫向進檔20米左右，沉船即將進入半潛船。首1#錨機帶纜到ZSZG3船首，解除4#、6#錨機交叉纜，4#錨機帶纜到ZSZG1船尾，6#錨機帶纜到ZSZG1船首。4#拖輪與ZSZG3解綁，移船到半潛船左后方待命，見圖10。

圖10 步驟三

ZSZG1繼續(xù)平移至半潛船左舷，調(diào)整1#、2#錨機纜繩位置，5#、3#錨機分別帶纜到ZSZG3首尾，解除10#錨機纜繩將9#錨機纜繩帶到ZSZG1船首。為避免半潛船船首3#橫纜和半潛船船體相碰，需在相碰之前進行解除。此時ZSZG3即將進入半潛船，注意調(diào)整船位避免與半潛船相撞。4#拖輪與ZSZG1船尾帶纜，控制ZSZG1姿態(tài)，見圖11。

船隊繼續(xù)平移直至將沉船轉(zhuǎn)移到半潛船載貨區(qū)域，1#錨機帶纜到ZSZG3船尾，分別增加8#和首2#纜繩到ZSZG1首尾固定船隊位置。半潛船船尾浮箱上鋼絲纜連接到沉船上，固定沉船。最終沉船和抬浮駁相對于半潛船的位置見圖12。

圖11 步驟四

圖12 沉船和抬浮駁相對于半潛船的位置

三、重量轉(zhuǎn)移

船隊在完成進檔之后，半潛船開始排載起浮作業(yè)。此時半潛船甲板上的支撐軌道距離托底鋼梁還有平均2米多的間隙。在半潛船吃水達到23.6米時，兩條抬浮駁ZSZG1和ZSZG3鋼絞線受力有所減小，表明半潛船軌道已開始接觸托底鋼梁。停止起浮。

由于“世越號”不同于一般的海上浮運貨物，船體內(nèi)已經(jīng)進水，基本沒有浮力，同時貨物的準確重量重心位置根本無法準確確定。這給起浮過程中的穩(wěn)性帶來了極為不利的影響。

根據(jù)設(shè)計程序，轉(zhuǎn)移重量的過程需要抬浮駁壓載和半潛船排載交替進行。首先在半潛船吃水23.6米時，兩條抬浮駁分別壓載增加吃水，轉(zhuǎn)移部分重量至半潛船，使半潛船吃水繼續(xù)增加至24.3米；之后半潛船開始排水繼續(xù)起浮至24.0米吃水停止；抬浮駁繼續(xù)壓載，半潛船吃水到達24.3米后繼續(xù)起浮至24.0米……，如此程序反復(fù)進行，“世越號”重量逐漸全部轉(zhuǎn)移到半潛船上。

最終，抬浮駁繼續(xù)壓載時，半潛船吃水保持在24.0米不變，則可認為“世越號”重量已完全轉(zhuǎn)移至半潛船。此時抬浮駁上的鋼絞線大部分已經(jīng)呈松弛狀態(tài)，可以逐步拆除鋼絞線錨頭與起吊鋼絲的連接，然后兩條抬浮駁遠離半潛船，見圖13。最后由 “大力號”回收半潛船鋼絞線，見圖14。

圖13 鋼絞線拆除示意圖

圖14 鋼絞線回收示意圖

四、總結(jié)

本文通過“世越號”打撈工程對雙駁抬吊沉船浮裝半潛船工藝進行了詳細介紹，內(nèi)容包括：拖航之前的綁扎固定、阻力計算，拖航過程中船舶配置；進檔過程中纜繩的布置以及變換，輔助拖輪的布置；重量轉(zhuǎn)移以及兩條抬浮駁解纜的過程。此工藝解決了無自浮力或自浮力不足的大型結(jié)構(gòu)物海上裝載運輸?shù)募夹g(shù)難題，同時克服了大型船組進入半潛船時容易發(fā)生碰撞等實際操作的難點，給一些特殊海洋結(jié)構(gòu)物裝載運輸提供了一種可靠的方法。

10.16176/j.cnki.21-1284.2017.09.004

?？祵帲?989—），男，交通運輸部上海打撈局，工程師，碩士。

金桐君（1983—），男，交通運輸部上海打撈局，工程師。

蔣巖（1962—），男，交通運輸部上海打撈局，副局長/總工程師，碩士。

王偉平（1960—），男，交通運輸部上海打撈局工程船隊，黨委書記/高級工程師。