基于半潛駁與機(jī)械牽引的船舶下水方式

陳鋅

摘? ? 要：本文介紹一種通過牽引絞車?yán)?、半潛駁配合完成船舶下水的方式。其主要流程：船舶在水平船臺(tái)作業(yè)完成后換墩到移船小車上，通過絞車牽引移船小車沿軌道將船舶拉到半潛駁上，然后下沉半潛駁使船舶上浮完成船舶下水。

關(guān)鍵詞：牽引絞車;半潛駁; 下水方式

中圖分類號(hào)：U671.5? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces a method of launching a ship by means of traction winch and semi-submersible barge. The main processes are as follows： after the completion of the horizontal slipway operation， the ship changes the pier to the moving trolley， pulls the ship along the track to the semi-submersible barge by the winch， sinks the semi-submersible barge to float the ship to launch the ship.

Key words： Traction winch;? Semi-submersible barge;? Launching method

1? ? ?前言

船舶下水是船舶建造過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文結(jié)合公司承接的船舶，介紹在平地船臺(tái)搭載后采用牽引絞車、半潛駁完成移船下水的方式。

2? ? 船舶下水方式

船舶下水方式主要有以下幾種：

（1）重力式下水

船舶在傾斜船臺(tái)上建造，當(dāng)建造到具備一定條件后解除約束，船舶依靠自身重力實(shí)現(xiàn)下水。

（2）漂浮式下水

船舶在船塢內(nèi)建造，當(dāng)建造到具備一定條件后打開塢門進(jìn)水使船舶上浮實(shí)現(xiàn)下水。

（3）機(jī)械式下水

采用下水牽引設(shè)備直接將船舶移入水中，或移到下水升降平臺(tái)通過平臺(tái)下降實(shí)現(xiàn)下水。

機(jī)械式下水包括：起重機(jī)起吊下水;氣囊配合下水;半潛駁配合下水等方式。

上述幾種下水方式中：

（1）重力式下水速度最快、后續(xù)投入的維護(hù)費(fèi)用不高，是船廠較早選用的下水方式。但這種方式由于受到航道寬度的限制，從而限制了船廠生產(chǎn)的規(guī)模;

（2）干塢漂浮式下水基本上不受航道限制且方式安全。但干塢的建造成本和后期維護(hù)成本較高，主要在中、大型船廠采用較多;

（3）機(jī)械式下水采用全套自動(dòng)化頂升拉移設(shè)備可提高下水速度，但相應(yīng)的投入也較多;如果采用牽引設(shè)備配合移動(dòng)設(shè)備下水則相對(duì)靈活，但下水準(zhǔn)備時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);如果采用氣囊做為移動(dòng)設(shè)備，則目前多數(shù)由專業(yè)氣囊公司負(fù)責(zé)，費(fèi)用增加且時(shí)間上也會(huì)受到影響。

通過對(duì)上述各種下水方式的對(duì)比，結(jié)合公司碼頭、航道位置及資源、產(chǎn)品情況，最后決定采用牽引絞車、移船小車、半潛駁三位一體配合的平地機(jī)械式下水方式。

3? ? 設(shè)施設(shè)備

公司主要建造產(chǎn)品定位在64 000 DWT散貨船及以下規(guī)格的船型，據(jù)此配備相應(yīng)船臺(tái)、半潛駁、移船小車等設(shè)施設(shè)備：

（1）船臺(tái)

下水最大重量設(shè)定為16 000 t，主要包括船舶重量、工裝重量;船臺(tái)有效搭載長(zhǎng)度255 m;路軌地基單邊線載荷75 t/m;設(shè)置兩條移船路軌。

（2）牽引絞車

船臺(tái)左右兩側(cè)各設(shè)置一臺(tái)額定拉力為75 t牽引絞車作為下水拉移的動(dòng)力，絞車統(tǒng)一由布置在船臺(tái)的集控室操控;選用額定載荷為500 t的5餅滑輪組與絞車配合實(shí)現(xiàn)需要的拉力;下水重量16 000 t、靜摩擦系數(shù)按0.04，所需牽引力為16 000x0.04=640 t、單邊為320 t;5餅滑輪組工作繩數(shù)為10股、效率取0.82，絞車所需拉力為320/（10*0.82）=39.0 t;轉(zhuǎn)向滑輪兩個(gè)、效率取0.96，實(shí)際拉力為39.0/（0.96x0.96）=42.3 t。75 t拉力滿足要求。

（3）軌道

沿船臺(tái)線載荷布置左右各1條固定式小車軌道，軌道中心與船臺(tái)中心的距離為6 m;軌道選用標(biāo)準(zhǔn)重軌QU70，高120 mm;碼頭區(qū)域因有吊車，該區(qū)域的軌道為可拆式;碼頭與半潛駁對(duì)接處在船進(jìn)駁過程中水平高度存在小幅度的變化，此處預(yù)留一截活動(dòng)式軌道，其與碼頭和半潛駁上的軌道不焊接，如圖1所示。

（4）移船小車

船體在船臺(tái)完成合攏后，由船臺(tái)墩位轉(zhuǎn)移到移船小車上。小車設(shè)計(jì)載荷為150 t，縱向外形尺寸為1.6 m，每隔2 m布置一臺(tái)小車，在兩條100 m的軌道長(zhǎng)度范圍內(nèi)各布置50臺(tái)。

（5）半潛駁

公司原有的浮船塢，平時(shí)主要用于船舶修理。在新船進(jìn)行下水作業(yè)時(shí)，在浮船塢上增加一段高約2.5 m的臨時(shí)可拆式下水滑道結(jié)構(gòu)，改裝成半潛駁，舉力為22000 t，能滿足總長(zhǎng)230 m、型寬36 m以下的船舶下水。

（6）橫梁

船體首尾區(qū)域無法直接落到小車上，因此在首尾區(qū)域需布置一定數(shù)量的橫梁，橫梁設(shè)計(jì)載荷為500 t。橫梁架在兩側(cè)的小車上，船體重量由橫梁傳遞到小車上。

（7）其它輔助設(shè)備

下水作業(yè)時(shí)在碼頭前沿設(shè)置全站儀，用以觀察移船時(shí)浮船塢與船臺(tái)的直線度;另外，還配備有固定浮船塢用的系泊設(shè)備、拖船等。

4? ?船舶下水的過程

4.1? 技術(shù)工藝文件的準(zhǔn)備

船舶下水作業(yè)過程涉及的危險(xiǎn)源比較多，因此船廠在船舶下水之前項(xiàng)目組需編制一份《項(xiàng)目下水策劃書》，內(nèi)容包括：計(jì)劃、技術(shù)工藝要求、安全檢查等內(nèi)容;技術(shù)部門需編寫《項(xiàng)目下水工藝》，內(nèi)容包括：下水方案概述、下水條件、下水前準(zhǔn)備、船舶下水、應(yīng)急措施、工具工裝需求等。其中，包含移船小車布置圖、牽引系統(tǒng)布置圖及半潛駁系泊圖、穩(wěn)性計(jì)算書等附件：

（1）移船小車布置圖主要包括以下內(nèi)容：小車詳細(xì)位置、各區(qū)域受力情況說明等。平行舯體區(qū)域，小車通過墊木工裝可直接支撐船體，因此主要畫出小車的數(shù)量及工裝墊木的鋪設(shè)細(xì)節(jié);首尾區(qū)域需通過下水橫梁將船體的重量轉(zhuǎn)移到小車上，因此小車的位置需按肋位明確標(biāo)記。

換墩步驟及注意事項(xiàng)：移船前，船體整體重量將從船臺(tái)支撐墩轉(zhuǎn)移到移船小車，因此對(duì)換墩的操作步驟以及橫梁與小車、船體之間墊木鋪設(shè)節(jié)點(diǎn)等需明確標(biāo)示，減少因此帶來的對(duì)船體的變形損害。

每輛小車左右兩邊設(shè)計(jì)有連接耳板，通過插銷將工裝與耳板連接，實(shí)現(xiàn)縱向串聯(lián)（見圖2和圖3），在首尾或重量集中區(qū)域視實(shí)際情況進(jìn)行局部加強(qiáng);左右軌道小車橫向不做連接。

圖4 為移船小車布置圖局部截圖。

（2）《牽引系統(tǒng)布置及半潛駁系泊圖》

主要包括以下內(nèi)容：牽引拉力計(jì)算;鋼絲繩選用、滑輪組穿繩細(xì)節(jié);絞車、鋼絲繩、滑輪組在船臺(tái)的詳細(xì)位置;半潛駁在碼頭的系泊布置;半潛駁軌道與碼頭軌道對(duì)接詳圖等，如圖5所示。

（3）穩(wěn)性計(jì)算書

包括船舶下水進(jìn)駁和沉駁新船出駁階段兩部分內(nèi)容。

下水進(jìn)駁階段，主要是半潛駁吃水計(jì)算、調(diào)載等要求。下水作業(yè)需持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，在這期間隨著下水船舶逐步進(jìn)駁，重量也逐漸由船臺(tái)過渡到半潛駁，直接導(dǎo)致吃水變化，并且潮汐同時(shí)也在變，故需依據(jù)船舶重量轉(zhuǎn)移進(jìn)行調(diào)載計(jì)算，以保持與碼頭的水平對(duì)接;

沉駁新船出駁階段，主要是計(jì)算半潛駁的下沉深度，必要時(shí)對(duì)船舶進(jìn)行壓載調(diào)平，以保證船舶順利從半潛駁內(nèi)漂浮出駁。

新船進(jìn)駁和出駁時(shí)所需要的潮水高度也包含在計(jì)算書中。計(jì)算依據(jù)為下水重量、空船重量及預(yù)估的漂浮吃水、碼頭標(biāo)高、下水水域水深、沉駁水域水深等，計(jì)算完成后通過查《潮汐表》確定最佳的下水時(shí)間段。

4. 2? 下水操作過程

施工部門按項(xiàng)目策劃書、技術(shù)工藝文件的要求完成船臺(tái)和半潛駁各種下水準(zhǔn)備工作后，項(xiàng)目組提前組織各部門進(jìn)行下水前大檢查，下水當(dāng)天由下水總指揮下令啟動(dòng)下水作業(yè)。下水作業(yè)主要包括兩部分內(nèi)容：移船進(jìn)駁;沉駁浮船。

（1）移船進(jìn)駁

包括列下幾個(gè)階段：① 船舶整體在船臺(tái)上拉移;② 船舶半截在船臺(tái)、半截在半潛駁;③ 船舶整體在半潛駁上拉移。

這一階段相對(duì)平穩(wěn)，主要關(guān)注左右小車的同步性;

到了第二個(gè)階段，半潛駁與碼頭的水平度是重點(diǎn)，相應(yīng)作業(yè)就是船舶的調(diào)載，這個(gè)過程由調(diào)載人員密切關(guān)注半潛駁的吃水和各壓載艙的排水情況，中間可臨時(shí)性停止絞車?yán)?

由第二階段過渡到第三個(gè)階段時(shí)，有一個(gè)危險(xiǎn)控制點(diǎn)，即當(dāng)船舶全船重量由船臺(tái)轉(zhuǎn)移到半潛駁上的這一瞬間。如果調(diào)載出現(xiàn)滯后，往往導(dǎo)致半潛駁迅速下沉，從而帶來不安全因素，調(diào)載控制人員在這個(gè)點(diǎn)之前需全面了解情況，及時(shí)做好準(zhǔn)備，控制船舶平穩(wěn)過渡到駁上;

當(dāng)船舶全部進(jìn)駁后即進(jìn)入第三階段，主要是同步拉移的控制和均衡調(diào)載，相對(duì)比較平穩(wěn)。完成第三個(gè)階段后，第一部分工作也告完成，半潛駁承載著下水船舶一起移駁到沉駁水域。

（2）沉駁浮船

半潛駁到達(dá)沉駁區(qū)域后，按所需要的潮高在規(guī)定的時(shí)間段沉駁。受水深影響，個(gè)別下水船舶需進(jìn)行縱傾調(diào)載，保證按預(yù)定的吃水起浮。沉駁之前安排人員快速進(jìn)行外底板檢查，是否存在變形情況;之后按常規(guī)船舶出駁流程操作。至此，下水作業(yè)完成（見圖6）。

4.3? ?下水過程應(yīng)注意的問題

（1）牽引絞車?yán)?/p>

絞車由集控室人員操作，操作人員整個(gè)過程需密切觀察各類參數(shù)，特別的牽引力是否與計(jì)算存在較大差別、啟動(dòng)后拉力是否平穩(wěn)，如有異常應(yīng)立即停止拉移;

（2）移船小車、橫梁

安排專人巡查小車是否出現(xiàn)臨時(shí)受損、橫梁是否明顯受力變形、左右小車是否同步;

（3）半潛駁

船首由于受水流影響會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，通過全站儀全程觀察半潛駁與船臺(tái)是否平行，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)通知拖輪修正;

（4）系泊纜繩受力

由于半潛駁移位等因素影響，需檢查纜繩受力，主要是通過35 t絞車控制的帶纜繩，避免瞬間拉力過大拉斷纜繩。

5? ? 牽引方式的拓展應(yīng)用

（1）串聯(lián)造船

在船臺(tái)長(zhǎng)度滿足船長(zhǎng)搭載的情況下，一艘以上的船舶在船臺(tái)進(jìn)行搭載。前一艘船下水后，后續(xù)船總段通過小車往前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)造船，甚至是兩艘船同時(shí)搭載、下水。

（2）超寬船舶下水

在船臺(tái)條件允許下增加路軌，實(shí)現(xiàn)超寬船舶下水。本公司成功操作過寬度為60 m的海工產(chǎn)品順利下水。

（3）移船上岸改裝

大型船舶的改裝，特別是船舶加長(zhǎng)改裝，船舶可通過進(jìn)駁、浮駁、碼頭拉移上岸在船臺(tái)實(shí)現(xiàn)改裝。

（4）舵槳安裝平臺(tái)

移船小車搭配工裝組合成舵槳安裝平臺(tái)，提高便利性。

6? ? 結(jié)束語

以上是船舶在平地船臺(tái)建造，通過牽引絞車、移船小車和半潛駁配合使用實(shí)現(xiàn)船舶下水的一種方式。成本投入不高、后期修護(hù)費(fèi)用低，同時(shí)還能拓展使用，適用于各類船廠特別是中、小型船廠使用。