深水海洋工程船水平船臺下水工藝優(yōu)化研究

尹 龍，張 楠

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

深水海洋工程船是大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司（以下簡稱“公司”）為世界航運(yùn)巨頭丹麥馬士基建造的系列船舶（共計(jì)4條）。該系列船長 137.6 m，型寬27 m，型深11 m，吃水8 m，載員120人，載重量9 788 t，目前是世界上最新型的超深水海工作業(yè)船（作業(yè)深度可達(dá)3 000 m），同時(shí)也是中國船廠首次承接的馬士基海工項(xiàng)目。該系列船舶在公司東區(qū)船臺實(shí)行整船建造，采用滑道平移的方式（摩擦介質(zhì)為特氟龍與白鋼板，涂抹潤滑油）將其移至兩萬噸舉力的浮船塢上，然后移至沉駁坑下沉，漂浮后完成整個(gè)下水過程[1]。

1 方案優(yōu)化研究

1.1 研究目的

為了改善中小型船舶拖移牽引方式，本文設(shè)計(jì)出一種新式拖移工裝，即將牽引吊耳安裝在首節(jié)下水滑道梁上。此方式可提高船舶拖移下水的安全性能，避免船舶與木墩產(chǎn)生相對滑動(dòng)，降低特氟龍滑板在長期使用過程中，因摩擦系數(shù)增大而產(chǎn)生的安全隱患。本文對原下水支架型號進(jìn)行改進(jìn)后，設(shè)計(jì)出一種新型斜支撐座工裝，避免其與外板焊接造成外板油漆破壞。同時(shí)，將下水箱型梁之間的連接方式改為活性連接，盡量避免采用燒焊封固板的連接方式。

1.2 傳統(tǒng)拖移方式

深水海洋工程船項(xiàng)目的前2條船采用公司傳統(tǒng)船舶拖移牽引方式，即在船體外板上設(shè)置牽引眼板，利用滑板形式進(jìn)行牽引，并以特氟龍為介質(zhì)，使用船臺上卷揚(yáng)機(jī)將船舶拖移進(jìn)浮船塢[2]，見圖1。

圖1 傳統(tǒng)拖移方式

1.2.1 現(xiàn)狀及問題描述

1）船舶拖移牽引眼板安裝在船體外板處，數(shù)量為8枚（根據(jù)船型、自重及摩擦系數(shù)大小確定眼板數(shù)量）。牽引眼板在使用完畢后將被切除，而后需要對船體外板重新補(bǔ)涂油漆，增加了安裝、修復(fù)的成本及周期。

2）裝卸索具、切除牽引點(diǎn)等工序需高空作業(yè)，且在拖拽過程中，牽引眼板距離地面較高，船舶在拖拽過程中易產(chǎn)生頓挫運(yùn)動(dòng)，所以連接牽引眼板的索具有上下晃動(dòng)的現(xiàn)象，且范圍較大，工作人員不能靠近。因此，在拖移過程中對眼板及索具的安全隱患監(jiān)察較困難，所需安全護(hù)欄范圍較大。

3）相鄰下水箱型梁的連接方式為使用封固板進(jìn)行燒焊，數(shù)量較多。安裝、切割均會(huì)產(chǎn)生較大成本（包括鋼板、焊材、材料、人工、相關(guān)施工設(shè)備等費(fèi)用），并且下水準(zhǔn)備時(shí)間較長。

4）艏艉部線型較大區(qū)域使用下水支架燒焊在船體外板處支撐固定。

5）在船舶拖移進(jìn)塢階段，船舶與拖移箱型梁之間發(fā)生約200 mm的相對位移（見圖2），導(dǎo)致拖移箱型梁上支撐工裝因與箱型梁剪切作用發(fā)生向前傾倒變形（見圖3），最終導(dǎo)致局部外板受力極大而發(fā)生變形（見圖4），嚴(yán)重影響船舶下水的安全性。

圖2 箱型梁上墊木與船舶發(fā)生位移示意

圖3 支撐工裝前傾示意

圖4 支撐安裝位置外板變形

1.2.2 相對位移產(chǎn)生原因分析

若箱型梁上的特氟龍介質(zhì)與滑道的摩擦系數(shù)（約0.05）小于船舶與箱型梁上墊木之間的摩擦系數(shù)（約0.2），則船舶與箱型梁理論上應(yīng)同步前移[3]。在船舶被拖移進(jìn)塢的過程中，箱型梁與滑道摩擦系數(shù)突然發(fā)生變化，摩擦力大于箱型梁與船舶和墊木之間的摩擦力，導(dǎo)致船舶與箱型梁之間產(chǎn)生相對位移，距離約200 mm。

現(xiàn)對箱型梁與滑道之間摩擦力變大可能產(chǎn)生的具體原因分析如下。

1）在船舶進(jìn)浮船塢的過程中，塢的調(diào)載沒有跟上船舶的進(jìn)塢速度，船塢產(chǎn)生縱向傾斜，導(dǎo)致箱型梁下端鑲嵌的特氟龍板與塢上滑道“硬”接觸，導(dǎo)致摩擦力增大。

2）在船舶拖移過程中，若拖移速度控制不當(dāng)，卷揚(yáng)機(jī)提供的拉力不均勻，使得箱型梁在滑道產(chǎn)生橫向偏移，導(dǎo)致箱型梁與滑道側(cè)立板接觸，摩擦力增大。

3）因兩萬噸舉力浮船塢外租，其抬船甲板上滑道曾被割除，再次安裝滑道時(shí)其水平度、平面度、直線度均超標(biāo)。倘若滑道對接縫未處理好，也會(huì)導(dǎo)致箱型梁滑移受阻，摩擦力變大。

1.3 改善方案

為避免今后重復(fù)出現(xiàn)上述問題，與相關(guān)部門共同分析研究后，決定在該項(xiàng)目后續(xù)2條船的拖移下水方案中，變更傳統(tǒng)拖移方式，優(yōu)化內(nèi)容如下。

1）改造首節(jié)箱型梁（見圖5）。將下水牽引眼板設(shè)置在首節(jié)箱型梁前端，以卷揚(yáng)機(jī)拖拽首節(jié)箱型梁的方式將船舶拖移至浮船塢內(nèi)。將船舶拖移進(jìn)塢后，工作人員可隨時(shí)轉(zhuǎn)移首節(jié)箱型梁并用于其他項(xiàng)目的拖移下水工作。

圖5 首節(jié)箱型梁改造圖（單位：mm）

2）設(shè)計(jì)出一種新型斜支撐座工裝。此工裝與木方配合起到受力支撐的作用，可替代原下水支架，防止其與外板焊接造成外板油漆破壞。同時(shí)，此舉可增大彈性壓縮量，避免木方大量破損及船體結(jié)構(gòu)變形。

3）直接拖移箱型梁。箱型梁之間拉力變大（尤其前幾節(jié)），如繼續(xù)采用燒焊的方式連接工裝，工作量將增大。經(jīng)過有限元分析，采用活連接的方式將相鄰箱型梁連接在一起，具體采用銷軸方式連接，見圖6。

圖6 相鄰箱型梁連接示意圖

將2種方案進(jìn)行對比，改善后的方案優(yōu)點(diǎn)如下：1）提高了船舶拖移的安全性，牽引點(diǎn)安裝在首節(jié)箱型梁上，并且牽引滑車工裝設(shè)在滑道上，方便觀察，避免因特氟龍滑板摩擦系數(shù)增大而使得船舶與箱型梁之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，從而減少支撐墩、木墩因受力較大而發(fā)生變形的可能性，消除了安全隱患；2）牽引工裝和新型斜支撐工裝可避免對船體外板油漆產(chǎn)生破壞，節(jié)省了材料及人工費(fèi)用，且該工裝可重復(fù)使用，減少了工裝耗材，有效降低了船舶建造成本；3）船舶拖移平穩(wěn)，可簡化箱型梁上臨時(shí)支撐的結(jié)構(gòu)型式；4）采取“軟”連接的方式拖移箱型梁。采用插銷形式，安裝及拆卸方便，箱型梁的連接可重復(fù)使用，減少了焊接工作量，節(jié)約了工裝焊材。

2 結(jié)束語

目前，公司已成功應(yīng)用優(yōu)化后的拖移方式完成了深海工程船項(xiàng)目后續(xù)2條船的下水工程。實(shí)踐證明，此種下水工藝是安全可靠的，它能滿足水平船臺船舶建造的下水要求，有效降低船舶建造下水的成本，為后續(xù)承接的船舶建造下水項(xiàng)目提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。