自航絞吸挖泥船的內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件

（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011）

引 言

目前國內(nèi)外自航絞吸挖泥船使用鋼樁定位來實現(xiàn)挖泥定位功能［3］，但鋼樁定位系統(tǒng)抗風浪性不強，且無法在較深的水域定位。為在更惡劣的環(huán)境下完成挖泥作業(yè)，需要一種新的定位系統(tǒng)來提高船舶的作業(yè)性能。

三纜定位作業(yè)海況條件為：作業(yè)海域最大流速3 kn、最大風速17.1 m/s、有義波高2.1 m、波浪周期7.5 s。三纜定位系統(tǒng)的作業(yè)海況較鋼樁定位海況更惡劣。本文介紹的定位系統(tǒng)由3個定位錨、3根鋼絲繩和3臺定位絞車來實現(xiàn)定位功能，使船舶可以在較惡劣海況下作業(yè)。但受特種功能的需求，自航絞吸挖泥船在首部上甲板或首樓甲板以及尾部主甲板區(qū)域布置了大量大型工程設(shè)備，使定位系統(tǒng)布置區(qū)域大大受限；且對于工作絞刀頭位于尾部的自航絞吸挖泥船，為減小船舶航行時的阻力，該定位系統(tǒng)需要置于船體內(nèi)部，從而給整個定位系統(tǒng)的布置和設(shè)計帶來很大難度［4］。

1 定位系統(tǒng)組成及功能介紹

內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)是在船體內(nèi)部設(shè)一個月池，定位系統(tǒng)的大部分結(jié)構(gòu)件都在月池內(nèi)設(shè)置，月池的內(nèi)徑約3 m，這種內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)可在甲板面上占用較少空間，且能減少航行時的阻力。內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)包括3臺定位錨絞車、3只定位錨、3根鋼絲繩、1個可拆筒體結(jié)構(gòu)、上/下導(dǎo)向滑輪、上/下固定裝置、提升裝置、導(dǎo)軌等裝置。其中絞車置于甲板上， 其他構(gòu)件均置于月池內(nèi)。 內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)布置見圖1。

鋼絲繩由定位錨絞車經(jīng)上導(dǎo)向滑輪、可拆筒體結(jié)構(gòu)及下導(dǎo)向滑輪與定位錨相連，2個定位錨布于船尾，1個定位錨布于船首（參見圖2）。

圖2 定位筒體鋼絲繩走向橫剖面圖

當3臺定位錨絞車全部收緊鋼絲繩時，可以實現(xiàn)船舶定位，且船體可圍繞筒體中心線擺動。而通過收緊與船尾定位錨相連的錨絞車，同時放松與船舶后部定位錨相連的錨絞車，便可使船舶向前移位［1］。

在內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)作業(yè)時，下導(dǎo)向滑輪位于船底板以下（如圖1所示），保證定位鋼絲繩與船體間沒有接觸；航行時， 為減少航行阻力，下導(dǎo)向滑輪收至船底板以上；需要檢修時，整個筒體及下導(dǎo)向滑輪可以從月池內(nèi)提起，便于滑輪檢修。

2 定位系統(tǒng)主要特殊結(jié)構(gòu)

2.1 可拆筒體結(jié)構(gòu)

三纜定位筒體結(jié)構(gòu)是三纜定位系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，起著承接整個系統(tǒng)各個零部件的作用。在三纜筒體結(jié)構(gòu)上部和下部設(shè)有固定裝置，將筒體結(jié)構(gòu)固定在船體上。三纜筒體頂端和底部均設(shè)3個導(dǎo)向滑輪，頂端3個滑輪上的鋼絲繩經(jīng)過滑輪導(dǎo)入三纜筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，后經(jīng)筒體底部3個滑輪導(dǎo)出，連接到3個定位錨上。

另外，筒體底部的3個導(dǎo)向滑輪需要定期維護，筒體需提升到一定的高度來保證此維護空間，所以三纜筒體結(jié)構(gòu)既要滿足多種功能需求，又要便于觀察維護。由于筒體結(jié)構(gòu)較重而實船起吊能力有限，無法將筒體結(jié)構(gòu)及滑輪等零部件整體提升，所以筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計還需要考慮實際提升能力的限制。

基于三纜筒體的功能和船舶上的限制條件，需要一種可拆式的筒體結(jié)構(gòu)。 圖3中的三纜定位系統(tǒng)可拆筒體結(jié)構(gòu)即解決了上述功能和船舶上的限制。

圖3 三纜定位系統(tǒng)可拆筒體結(jié)構(gòu)圖

可拆筒體結(jié)構(gòu)設(shè)于月池開孔內(nèi)，筒體結(jié)構(gòu)包括筒體上圍板、筒體下圍板、連接法蘭和上端部裝置，筒體上圍板下端和筒體下圍板上端之間通過連接法蘭相連。上端部裝置為箱型結(jié)構(gòu)且固定在筒體上圍板上端，上端部裝置設(shè)置在上固定裝置上，且上端部裝置上可設(shè)置3個導(dǎo)向滑輪； 筒體下圍板的外壁設(shè)有銷子，銷子可插入月池內(nèi)下固定座內(nèi)，且銷子外壁固定有一端板，端板與軌道配合可使筒體沿月池內(nèi)軌道提升和降落。筒體上圍板上部和下圍板上部沿水平方向開設(shè)有一上圍板開槽，開槽配合橫桿使用可使筒體結(jié)構(gòu)固定在所需位置。

上述可拆筒體結(jié)構(gòu)可在三纜定位系統(tǒng)位于船體內(nèi)時，連接筒體結(jié)構(gòu)上的各個零部件，并保證整個筒體結(jié)構(gòu)及其附屬零部件的穩(wěn)定可靠，且整個筒體可通過絞車卷筒及提升鋼絲繩進行整體提升，并在起吊能力有限時，對筒體結(jié)構(gòu)進行拆分吊出，便于對筒體結(jié)構(gòu)及其各個導(dǎo)向滑輪等結(jié)構(gòu)拆裝和維修。

2.2 上固定裝置

對于在船體內(nèi)設(shè)置月池以安裝定位筒體的三纜定位系統(tǒng)，需要一種特殊的裝置來對定位筒體進行有效固定，以防定位筒體移動，且該固定裝置應(yīng)便于對定位筒體進行快捷檢修與拆裝。

圖4 所示的上固定裝置由至少兩個對稱的固定裝置構(gòu)成，中間不連接。

圖4 上固定裝置結(jié)構(gòu)圖

上固定裝置呈倒“凸”形，上固定裝置的中間凸起部嵌入月池中，上固定裝置的邊緣凸出部設(shè)置在月池外側(cè)，上固定裝置中間設(shè)置有通道，使定位筒體貫穿通過。定位筒體的上端部設(shè)置在上固定裝置的上部，上固定裝置通道的內(nèi)徑大于定位筒體的外徑，上固定裝置的上表面設(shè)置有定位裝置［2］。

上固定裝置的邊緣凸出部設(shè)置有限位裝置，用于與船體進行連接并限制上固定裝置的位置。上固定裝置設(shè)置有缺口，缺口貫穿上固定裝置的上表面與下表面。

此種結(jié)構(gòu)的新型三纜定位筒體的上固定裝置，設(shè)置在通孔上部，定位筒體的上端部擱置在上固定裝置上，能夠支撐定位筒體的大部分質(zhì)量；上固定裝置上表面設(shè)置有定位裝置，能夠與定位筒體上的不同位置的插銷孔連接，使定位筒體處于不同高度位置，滿足航行、作業(yè)或檢修等不同狀態(tài)下的需要；上固定裝置的邊緣設(shè)置有限位裝置，與船體進行連接，防止上固定裝置出現(xiàn)位移；上固定裝置設(shè)置有缺口，使三纜定位系統(tǒng)的滑輪以及鋼絲繩順利通過；上固定裝置由兩個對稱的固定裝置組合而成，固定裝置之間不連接，便于對上固定裝置各組成的固定裝置進行檢修或更換，降低上固定裝置的維護難度及成本。

上述的可拆筒體結(jié)構(gòu)和上固定裝置為內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，其與三纜定位系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)件一起，保證三纜定位系統(tǒng)工作的可靠性及維修便利性。

3 結(jié) 語

本文介紹了一種用于自航絞吸挖泥船的內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)的功能和特殊的結(jié)構(gòu)件。起吊能力有限時，筒體結(jié)構(gòu)可以進行拆分吊出，便于對筒體結(jié)構(gòu)及其各個導(dǎo)向滑輪等結(jié)構(gòu)拆裝和維修；另外，這種形式的三纜定位系統(tǒng)可使船舶在較惡劣海況下持續(xù)作業(yè)，不僅提高了船舶的環(huán)境適應(yīng)性和可作業(yè)性，也不會對船舶航行阻力造成影響。內(nèi)置式三纜定位系統(tǒng)使大型自航絞吸挖泥船的可作業(yè)性和經(jīng)濟性提升顯著。