一種塢墩移位裝置的研究與應(yīng)用

王文 李金蘭

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

公司船塢在建船舶外底板坐落的塢墩經(jīng)常因出塢配載方案增加墩位承載重量、動(dòng)火作業(yè)導(dǎo)致油漆破損等情況需要增加、偏移塢墩。但船底至塢底高度僅有1760mm～1800mm，塢墩重量約4T，增加、偏移的塢墩無(wú)法使用汽車(chē)吊、叉車(chē)在船底下進(jìn)行移位，也無(wú)法用人工直接用手或肩抬，現(xiàn)場(chǎng)施工人員只能依靠原始的撬棒法一點(diǎn)一點(diǎn)的挪移，耗費(fèi)大量的人力物力和時(shí)間。

本文針對(duì)此種情況，研究一種能在船塢外底板以下能簡(jiǎn)便快速進(jìn)行塢墩移位的裝置，并使用于現(xiàn)場(chǎng)，提高塢墩移位效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到降本增效的目的。

1 塢墩移位現(xiàn)狀

在船舶建造過(guò)程中，船塢搭載分段是坐落在塢墩上面搭載成整船，而船塢塢墩又因?yàn)槌休d船舶的安全性，適用性，經(jīng)濟(jì)性等方面因素考慮，有嚴(yán)格的高度要求。公司所使用的塢墩為水泥墩，高度為1400mm，加上塢墩上墊設(shè)墩木的高度，正常情況下船塢基面距離外底板為1760mm 高度，見(jiàn)圖1。

圖1 常規(guī)塢墩

而船舶在船塢建造過(guò)程中起浮、出塢時(shí)，需要加壓載水，或者根據(jù)同塢次起浮坐墩需要調(diào)配壓載水，以及外板動(dòng)火作業(yè)油漆破損等因素導(dǎo)致需要塢墩移位、拆除或增加等情況時(shí)，高度限制無(wú)法使用汽車(chē)吊、叉車(chē)等設(shè)備移位塢墩；再加上塢墩單個(gè)重量約有4T，現(xiàn)場(chǎng)施工人員也無(wú)法直接人工肩挑手推，只能依靠原始的多人原木撬棒法一點(diǎn)一點(diǎn)的移位。

而起重工人穿戴勞防用品后，在1760mm 的高度空間下，直立行走尚有困難，而在外底板以下使用撬棒移動(dòng)塢墩時(shí)需要騰挪利用的空間就更加拘束，安全帽與外底板的多次剮蹭會(huì)導(dǎo)致油漆破損，見(jiàn)圖2。同時(shí)防止撬棒過(guò)長(zhǎng)碰撞外底板致油漆破損，施工人員就必須彎著腰，這增加了工作難度，見(jiàn)圖3。據(jù)統(tǒng)計(jì)，移位一個(gè)塢墩至目標(biāo)距離25 米（不含裝木頭及打緊工作），需要6 個(gè)工人師傅，花費(fèi)3 個(gè)小時(shí)，造成了嚴(yán)重的人力、物力、財(cái)力的損失，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

圖2 外底板下方塢墩放置及人員活動(dòng)情況

圖3 現(xiàn)場(chǎng)起重人員使用撬棍移位塢墩情況

2 塢墩移位裝置策劃設(shè)計(jì)

圖4 方式一塢墩移位裝置結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況及使用部門(mén)的要求，研究采用一種滾輪工裝小車(chē)形式，裝置高度控制在塢墩高度以下，以千斤頂頂升方式提升塢墩，使塢墩提升至離空地面一定高度后滾輪移位。根據(jù)工作任務(wù)分析法策劃了兩種塢墩移位裝置的組成方式。

2.1 塢墩移位裝置方式一

該方式的塢墩移位裝置主要結(jié)構(gòu)由車(chē)框架、承重挑桿、推車(chē)扶手、頂升架、限位角鋼、5T 千斤頂、直徑φ100mm 的萬(wàn)向輪等構(gòu)件組合而成，整車(chē)重量約180KG，見(jiàn)圖4。

使用時(shí)，把工裝小車(chē)推進(jìn)水泥墩兩側(cè)，然后把承重挑桿穿過(guò)水泥墩叉車(chē)孔，依靠千斤頂頂起頂升架上升100mm，推動(dòng)小車(chē)，見(jiàn)圖5。然后把水泥墩推到所需目標(biāo)位置，見(jiàn)圖6。

2.2 塢墩移位裝置方式二

方式二塢墩移位裝置的結(jié)構(gòu)是左右單獨(dú)分開(kāi)，左右兩側(cè)的小車(chē)結(jié)構(gòu)一樣，其主要由車(chē)框架、承重挑桿、頂升架、導(dǎo)向桿、5T 千斤頂、防落鋼管、直徑φ100mm 的萬(wàn)向輪等構(gòu)件組合而成，見(jiàn)圖7。

圖5 方式一塢墩移位裝置使用示意圖

圖6 方案一裝置移位示意圖

圖7 方式二塢墩移位裝置結(jié)構(gòu)圖

使用時(shí)，把左右兩臺(tái)移位小車(chē)分別推進(jìn)塢墩兩側(cè)同步對(duì)稱(chēng)位置，把承重挑桿搭在一側(cè)小車(chē)的頂升架上，穿過(guò)塢墩的叉車(chē)孔，并搭在另一側(cè)的小車(chē)頂升架的限位孔上，使用千斤頂頂起頂升架上升100mm，然后兩側(cè)推動(dòng)小車(chē)，把塢墩移位到所需的目標(biāo)位置。

2.3 移位裝置方式確定

結(jié)合使用部門(mén)與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，方式一移位裝置因?yàn)閴]墩自重較大以及塢底地面摩擦系數(shù)較大因素存在，不便于操作移位。方式二移位裝置采用左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)單獨(dú)分開(kāi)，操作更為靈活，安全，更能適合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終選擇了方式二的塢墩移位裝置。

2.4 移位裝置受力分析

2.4.1 承重挑桿受力分析

方式二的塢墩移位裝置主要結(jié)構(gòu)有車(chē)框架、承重挑桿、頂升架、導(dǎo)向桿、5T 千斤頂（行程150mm）、防落鋼管、車(chē)輪等構(gòu)件，設(shè)計(jì)人運(yùn)用PATRAN 有限元系統(tǒng)建模對(duì)主要的承重構(gòu)件受力情況進(jìn)行分析。承重挑桿由60mm*60mm*5mm 的矩形管以及其他零部件焊接而成，根據(jù)實(shí)際使用受力情況模擬約束邊界，并根據(jù)塢墩的重量，對(duì)承重挑桿施加了1.5[1]倍塢墩載荷，見(jiàn)圖8。經(jīng)有限元系統(tǒng)分析表明，在所施加的載荷作用下，承重挑桿強(qiáng)度及變形滿(mǎn)足要求。

圖8 承重挑桿約束邊界及施加載荷圖

圖9 頂升架約束邊界及施加載荷圖

圖10 塢墩移位裝置生產(chǎn)圖

圖11 三維模型示意圖

2.4.2 移位裝置頂升架受力分析

塢墩移位裝置的頂升架結(jié)構(gòu)主要為H 型材，根據(jù)實(shí)際使用受力情況模擬約束邊界，并根據(jù)塢墩的重量，對(duì)頂升架施加了1.5 倍塢墩載荷，見(jiàn)圖11。經(jīng)有限元系統(tǒng)分析表明，在所施加的載荷作用下，頂升架強(qiáng)度及變形滿(mǎn)足要求。

2.4.3 移位裝置車(chē)框架受力分析

塢墩移位裝置的車(chē)框架結(jié)構(gòu)主要為H 型材與鋼板焊接組合而成，根據(jù)實(shí)際使用受力情況模擬約束邊界，并根據(jù)塢墩的重量，對(duì)車(chē)框架施加了1.5 倍塢墩載荷。經(jīng)有限元系統(tǒng)分析表明，在所施加的載荷作用下，車(chē)框架強(qiáng)度及變形滿(mǎn)足要求。

2.4.4 塢墩移位裝置圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)有限元系統(tǒng)的受力分析，塢墩移位裝置滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)使用的工況要求，在受力的基礎(chǔ)上，對(duì)塢墩移位裝置進(jìn)行了生產(chǎn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，見(jiàn)圖10，并用Solidwork 軟件建立了三維模型，見(jiàn)圖11。

3 塢墩移位裝置的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)有限元系統(tǒng)的分析，生產(chǎn)圖紙的設(shè)計(jì)，塢墩移位裝置在制作完成后應(yīng)用于了現(xiàn)場(chǎng)，見(jiàn)圖12。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用驗(yàn)證，移位一個(gè)塢墩至目標(biāo)距離25 米（不含裝木頭及打緊工作），現(xiàn)場(chǎng)2 個(gè)工人師傅，共花費(fèi)約30 分鐘。比原來(lái)的需要6 個(gè)工人師傅，花費(fèi)3 個(gè)小時(shí)，效率明顯提高。一次性消耗成本降低了94%以上，大大的降低了生產(chǎn)成本。

而據(jù)我司2#塢起運(yùn)部門(mén)師傅反饋上一個(gè)塢次塢內(nèi)船舶使用與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果基本相符，已申請(qǐng)追加制作一套該工裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖12 現(xiàn)場(chǎng)使用圖

外底板以下塢墩撬棒移位法工作一直是現(xiàn)場(chǎng)起重人員眼中的“原始人”式工作，本塢墩移位裝置的研究與應(yīng)用實(shí)施，從“原始人”式進(jìn)化為“現(xiàn)代”式，改變了人力撬棒移位的現(xiàn)狀，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，同時(shí)也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外底板下塢墩移位工裝方法上的空白。