深水海洋工程船船臺建造半拖技術(shù)

尹 龍，于福友，孫鳴遠(yuǎn)

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧 大連 116113）

0 引 言

以大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司（以下簡稱“公司”）為馬士基公司建造的4艘深水海洋工程船（Subsea Supply Vessel, SSV）為例，對SSV舶臺建造半拖技術(shù)進(jìn)行研究。受建造場地的限制，該SSV項目系列船計劃在東區(qū)船臺3#線串聯(lián)建造。為提高東區(qū)船臺的建造效率，并考慮在船臺建造階段采用海吊搭載生活區(qū)總段，計劃在1號船下水之后采用半拖滑移方式將2號船（未建造完成）拖移到1號船原始建造位置，定位固定之后繼續(xù)建造，后續(xù)船可參照該方式建造。

1 拖移前技術(shù)準(zhǔn)備

SSV項目系列船總長137.6m，型寬27m，型深11m，半拖前的質(zhì)量約為8500t。為確保船舶拖移工程順利實(shí)施，在滑移前做好以下準(zhǔn)備工作。

1.1 滑道布置和牽引吊耳設(shè)計

船臺拖移設(shè)計使用2條滑道（能利用原船臺滑道1條，新鋪設(shè)滑道1條），對稱布置在距離船體中心6.25m的位置處，滑道寬度為1.80m，有效寬度為1.43m，建造墩高度約為1.25m，設(shè)計滑道總高度為1.20m[1]；在船舶外板上設(shè)置8只牽引吊耳，左右舷各4個，對稱布置。

1.2 滑移箱型梁鋪設(shè)和撤墩

每條滑道鋪設(shè)14節(jié)箱型梁，總計28節(jié)箱型梁。將鑲好特氟龍高分子材料滑板的箱型梁從艉部方向放置在滑道上，通過卷揚(yáng)機(jī)鋼絲帶動箱型梁從滑道上魚貫順入船底，相鄰箱型梁之間首尾相連直至艏部。箱型梁擺放到位并確認(rèn)連接牢靠之后，將斜木楔兩兩一組，由兩側(cè)塞入箱型梁與船底之間的空隙中并打緊，每組木楔之間盡量不留縫隙。木楔全部打緊并檢查確認(rèn)之后，用長繩對其進(jìn)行串聯(lián)并將其固定在箱型梁上。拆除砂箱墩和建造墩，船舶的重力全部由2條滑道承擔(dān)。檢查確認(rèn)所有墩都已脫離船底，無干涉。

1.3 船舶準(zhǔn)備

船舶在船臺建造階段只有完成以下工程才能滿足拖移的條件：

1) 在滑移之前主船體分段合攏焊接結(jié)束（即主甲板以下的分段合攏焊接結(jié)束），只有這樣才能保證主船體形成剛性體，防止滑移造成主船體變形；

2) 對于主甲板以下艙室內(nèi)的所有設(shè)備，原則上至少保證大型設(shè)備能順利進(jìn)艙，小型設(shè)備能從工藝孔進(jìn)艙的可后續(xù)進(jìn)入，因此需準(zhǔn)確控制大型設(shè)備到貨納期；

3) 艉部軸系和舵系安裝工程完畢；

4) 滑移前需完成主尺度和水尺檢驗（與艏止點(diǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)除外），因為主尺度和水尺檢驗的依據(jù)是船臺基準(zhǔn)線，滑移之后不一定能恢復(fù)到原來的位置，可能造成主尺度和水尺等產(chǎn)生精度誤差。

2 半拖技術(shù)方案

SSV項目系列船在東區(qū)船臺 3#線串聯(lián)建造，待 1#船拖移下水之后，2#船主船體成型，將其拖移到 1號船原始建造位置定位固定，繼續(xù)建造。使用 12000t舉力的下水駁拖移船臺，拖移到位之后使用海吊安裝生活區(qū)結(jié)構(gòu)，半拖布置示意見圖1。

圖1 半拖布置示意

2.1 半拖拉力計算

根據(jù)特氟龍板廠家提供的試驗報告，特氟龍板在不同介質(zhì)下與鏡面不銹鋼板之間的摩擦因數(shù)見表1。

表1 特氟龍板在不同介質(zhì)下與鏡面不銹鋼板之間的摩擦因數(shù)

按照公司滑道設(shè)計，考慮到滑道制作安裝的平整度誤差和現(xiàn)場灰塵雜物的影響，取摩擦因數(shù)為0.05；按照主船體質(zhì)量8500t，滑道等工裝質(zhì)量約500t，拖移質(zhì)量總計9000t計算，摩擦力為4410kN。共計4臺卷揚(yáng)機(jī)，單臺應(yīng)提供的拉力（不均衡系數(shù)為1.2）為1323kN。

跑繩端的拉力[2]為

式(1)中：T30t為卷揚(yáng)機(jī)跑繩端拉力；f為滑輪阻力系數(shù)（青銅套滑動軸承阻力系數(shù)為1.04）；n為工作繩數(shù)，取為10；m為滑輪數(shù)（動、定滑輪數(shù)），取為10；k為導(dǎo)向滑輪數(shù)，取為2；G為摩擦力，取為1323kN。

結(jié)論：滿足卷揚(yáng)機(jī)拉力的要求。

2.2 半拖滑移強(qiáng)度分析

根據(jù)船舶質(zhì)量和拖移拉力進(jìn)行模型有限元分析，拖移眼板位于應(yīng)力集中區(qū)域，最大應(yīng)力約為136MPa（見圖2），滿足規(guī)范的要求。

圖2 拖移腹板位置應(yīng)力圖

2.3 半拖滑移操作要求

船舶滑移的原理是使用4臺30t卷揚(yáng)機(jī)連接船體外板上設(shè)置的牽引眼板拖移船舶，由于箱型梁上特氟龍介質(zhì)與滑道之間的摩擦因數(shù)約為0.05，遠(yuǎn)小于船舶外板與墊木之間的摩擦因數(shù)0.2，箱型梁與船舶同步前移。

拖移分為2個階段，其中：第一階段利用臥式千斤頂助推，將船舶由靜止轉(zhuǎn)為運(yùn)動；第二階段將船舶拖移到碼頭前沿指定的位置處。

1) 第一階段助推千斤頂與拖曳絞車同時運(yùn)行，前期以助推千斤頂為主，待船舶開始移動之后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐酝弦方g車為主，進(jìn)入第二階段。

2) 第二階段在進(jìn)行拖移操作時需注意拖移的直線度，發(fā)現(xiàn)偏移之后及時調(diào)整左右絞車的拖曳速度，防止箱型梁在軌道內(nèi)橫向滑動，增加多余的摩擦力和牽引拉力[3]。保證整個拖移過程順利進(jìn)行，直到艏部第一節(jié)箱型梁頂?shù)交郎现箵豕ぱb時停止拖移工程，拖移距離約為147m，所用時間約為3h。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

為確保船舶拖移到位之后船舶建造精度滿足要求，主要解決二次布墩和精度調(diào)整及半拖精度控制等關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 二次布墩和精度調(diào)整技術(shù)

船舶拖移到位之后，重新在船臺指定位置處鋪設(shè)建造墩和砂箱墩，二次布墩示意見圖3。

圖3 船舶拖移到位后二次布墩示意

3.1.1 頂升方案

在二次布墩時需利用千斤頂對建造墩進(jìn)行頂升，抵消下沉量，最大限度地保證建造精度滿足要求。在對建造墩進(jìn)行頂升時，需按照一定的規(guī)律操作，可分3步進(jìn)行，先鋪設(shè)頂升滑道內(nèi)側(cè)（船中位置）支撐墩，再鋪設(shè)舷側(cè)區(qū)域支撐墩，最后加設(shè)艏部、艉部支撐管，具體沙箱墩、建造墩頂升步驟見圖4。

圖4 沙箱墩、建造墩頂升步驟

3.1.2 有限元強(qiáng)度分析

在利用千斤頂回調(diào)時，選取艉部艙室區(qū)域的建造墩為研究對象（鋪墩時結(jié)構(gòu)最弱區(qū)域）進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析。

3.2 半拖精度控制技術(shù)

船舶滑移前的精度控制：在主船體搭載和焊接基本完工之后，在滑移前的一周時間內(nèi)對船舶進(jìn)行精度測量，最少測量3次，在早、中、晚等3個時間段測量，測量記錄要標(biāo)明測量時間、測量溫度和天氣狀況（晴、陰或雨），以便掌握天氣對船體造成的影響[4]。

測量船體的長、寬、高，將地面的船體中心基準(zhǔn)線和船舶基準(zhǔn)線全部延伸到主船體平臺上，并做好標(biāo)記。

主船體滑移到指定的位置之后，在船體底部鋪設(shè)建造墩。精度人員在主船體平臺上測量滑移前設(shè)置的水平點(diǎn)，以滑移前測量的水平數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，調(diào)整船舶的水平狀態(tài)使其與滑移前測量的水平數(shù)據(jù)相符。船舶水平調(diào)整合格之后，精度人員將滑移前在主船體上設(shè)置的船體中心基準(zhǔn)線、寬度線和基準(zhǔn)線延伸到船臺地面上，在地面上重新劃出船體中心線和半寬線[5]。

4 結(jié) 語

通過對船舶串聯(lián)建造半拖工藝的研究，解決了深水海洋工程系列船項目（SSV）船臺不足的問題，縮短了SSV項目在東區(qū)船臺下水的周期，使東區(qū)船臺年下水能力得到了提高。同時，省卻了改造其他碼頭區(qū)域，節(jié)約了改造費(fèi)用。該技術(shù)的成功應(yīng)用確保了在船臺建造階段使用海吊搭載生活區(qū)，降低生活區(qū)總段合攏的難度。船舶串聯(lián)建造半拖技術(shù)為后續(xù)船舶建造提供了新的思路。