111 000 t油船船臺(tái)搭載及下水安全問題應(yīng)對(duì)方法

伍平平，金 華

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

船舶接單及建造過程中，造船企業(yè)為提高生產(chǎn)效益，會(huì)盡量挖掘船臺(tái)使用效能，承接大型船舶，但由于受到固定的船臺(tái)尺度、承載能力、起重設(shè)施等因素制約，承接的船舶越大，相應(yīng)設(shè)備設(shè)施的能力限制越大、安全裕度越小，舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司（簡稱：舟山中遠(yuǎn)）承接的111 000 t油船，油船總長252 m、型寬44 m、型深21.3 m，下水時(shí)船體自身重量21 565 t，是舟山中遠(yuǎn)船臺(tái)承造的最大級(jí)別船舶，已達(dá)船臺(tái)設(shè)備設(shè)施能力及下水安全的極限，為此，有必要進(jìn)行船臺(tái)搭載及下水安全系列問題研究，并采取相關(guān)工藝措施措，從而保證111 000 t油船船臺(tái)順利搭載及安全下水。

1 存在的問題

按生產(chǎn)計(jì)劃線表綜合考慮安排，舟山中遠(yuǎn)承建的系列111 000 t油船擬安排在船臺(tái)上建造。船臺(tái)為8萬噸級(jí)，重力式縱向鋼珠滑道下水方式。該油船的長、寬、高和重量均已達(dá)到船臺(tái)設(shè)計(jì)能力的極限，111 000 t油船的建造過程及下水過程中存在一系列制約因素，包括船臺(tái)長度不夠、門機(jī)高度不夠、船臺(tái)寬度裕度不足、船臺(tái)支撐鋼管能力以及船臺(tái)滑板承載力不足等問題。這些問題必須采取相應(yīng)的工藝措施來進(jìn)行研究和解決。如果沒有相關(guān)工藝措施或者落實(shí)不到位，生產(chǎn)就無法持續(xù)，以及出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問題。

2 相應(yīng)的工藝措施

2.1 船臺(tái)長度不夠

將船臺(tái)和本船長度進(jìn)行對(duì)比，船臺(tái)自塢門處到船臺(tái)端頭長度為248 m，除去尾部預(yù)留的舵葉及尾軸安裝距離后，船臺(tái)有效擺放長度為247 m，而該系列船總長252 m，船首部已伸出船臺(tái)首端外側(cè)約5 m，影響船舶下水前下水滑板等工裝的布設(shè)。為此，研制長12 m、寬16 m的船臺(tái)滑道平臺(tái)工裝（圖1）。該平臺(tái)工裝由8塊長12 m、寬2 m的鋼板拼焊而成，平臺(tái)下方縱橫向焊接若干T型材進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，整套平臺(tái)工裝一頭搭在船臺(tái)端部混凝土平臺(tái)上并用鋼絲繩牽引固定，另一頭用2個(gè)8 m高塔架進(jìn)行支撐（圖2）。在平臺(tái)上方搭設(shè)臨時(shí)滑道對(duì)接原船臺(tái)滑道，用于鋪設(shè)船舶下水所需下水滑板、保距器和鋼珠等工裝設(shè)施，實(shí)現(xiàn)船臺(tái)臨時(shí)加長，保證滿足下水工裝鋪設(shè)的需求。

圖1 搭設(shè)臨時(shí)滑道平臺(tái)

圖2 船首超出船臺(tái)端部的情況

2.2 門機(jī)高度不夠

對(duì)比門機(jī)與本船高度，船臺(tái)150 t門機(jī)在水平軌道上沿著船臺(tái)長度來回運(yùn)行，其門機(jī)配重底座距離水平地面的高度 32 m固定不變，但該油船型深21.3 m，上層建筑生活區(qū)高度36 m，船底塢墩高度1.8 m，船臺(tái)斜度 1∶20。隨著船臺(tái)長度位置不同，船舶距離水平地面的高度也相應(yīng)地不同，因此在船舶建造過程中，上層建筑生活區(qū)、部分主甲板高度存在與150 t門機(jī)干涉相碰的隱患。為防范相碰問題，通過核查基建設(shè)備圖紙，用全站儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量門機(jī)實(shí)際數(shù)據(jù)，用電腦模擬現(xiàn)場(chǎng)門機(jī)和船舶搭載時(shí)的各類操作，分析門機(jī)與船舶的干涉情況，確定門機(jī)禁止行走區(qū)域和有限行走區(qū)域2類范圍。

禁止行走區(qū)域位于船臺(tái)的遠(yuǎn)水側(cè)高處，長度為39 m，此區(qū)域門機(jī)配重底座會(huì)與船舶主船體相碰，需通過在門機(jī)行走軌道上設(shè)置停車感應(yīng)止擋塊，禁止門機(jī)駛?cè)?，相?yīng)區(qū)域的吊裝作業(yè)全部改由 600 t龍門吊進(jìn)行，見圖3。

圖3 門機(jī)與船舶搭載干涉縱向視圖

有限行走區(qū)域位于船臺(tái)的近水側(cè)低處，長度為34 m，此區(qū)域門機(jī)吊臂在一定角度時(shí)會(huì)與生活區(qū)相碰，此區(qū)域門機(jī)駛?cè)霑r(shí)需有限制地行走及操作，通過安裝設(shè)置報(bào)警感應(yīng)裝置，門機(jī)進(jìn)入此區(qū)域且吊臂低于限定 70°角時(shí)發(fā)出報(bào)警，提醒司機(jī)及指揮規(guī)避作業(yè)，防范門機(jī)吊臂與船舶碰撞事故的發(fā)生，見圖4。

圖4 門機(jī)與船舶搭載干涉橫向視圖

2.3 船臺(tái)寬度裕度不足

對(duì)比船臺(tái)與本船寬度，船臺(tái)地平面以下塢墻寬度最窄處為44.5 m，111 000 t油船型寬44 m，扣除船體外板板厚、船外板滑板固定鋼絲繩直徑后，實(shí)際船體通過船臺(tái)塢墻最窄處每側(cè)凈距不足250 mm，約一只手掌大小，與船長252 m相比不到1∶1 000的比例，下水時(shí)船體稍微偏移超過1/1 000，即會(huì)與船臺(tái)塢墻相碰，造成船體剮蹭塢墻、船體偏移改變方向后碰撞引橋，甚至船卡住停止下滑的安全事故。本項(xiàng)目下水過程中防止船舶偏移對(duì)下水安全十分重要。為此，通過分析各種潛在受力情況，列舉并采取防止船舶下水時(shí)偏移的各類工藝措施，包括選擇平緩水流、平潮、無風(fēng)時(shí)段下水；引橋碼頭側(cè)壁安裝圓筒防碰橡膠；隨船下水工具箱左右舷對(duì)稱放置并緊固；左右舷兩排滑板及其下方的保距器、鋼珠對(duì)稱布置；保持各滑板、保距器、鋼珠、滑板連接板無變形、無破損且數(shù)量及型號(hào)采用左右舷相同標(biāo)準(zhǔn)；保持滑板上方與船體外板間的木楔塊松緊程度一致；保持滑道上表面導(dǎo)軌方鋼無變形錯(cuò)位、對(duì)接光順；保持滑道板緊固螺栓無松動(dòng)脫落；保持下滑區(qū)域障礙物清除；保持左右舷下水砂箱同步拆除；保持船首左右舷滑道上頂推油泵型號(hào)壓力一致；保持舵葉歸零封固；保持槳葉封固；保持海面拖船應(yīng)急拖帶牽引安排等，對(duì)各種潛在存在的問題進(jìn)行分析考慮并采取相應(yīng)方法加以避免。

2.4 船臺(tái)支撐鋼管能力不足

船舶搭載過程中，對(duì)于高度高、線形大且重量過重的情況，常規(guī)的支撐鋼管隨著高度的增加，支撐能力急劇下降且易失穩(wěn)。對(duì)此，設(shè)計(jì)改進(jìn)支撐鋼管的形式，研制桁架式船體支撐塔架，使得單個(gè)支撐鋼管由承載力100 t上升到300 t，支撐高度由8 m上升到15 m，增加了承載能力。同時(shí)桁架式支撐塔架結(jié)構(gòu)保證了足夠的穩(wěn)定性，見圖5和圖6，并且更方便人員安全登高施工。

圖5 桁架式支撐塔架

圖6 桁架式支撐塔架獲實(shí)用新型專利

2.5 船臺(tái)滑板承載力不足

經(jīng)初步下水計(jì)算，該船重量近22 000 t，尾浮時(shí)首支點(diǎn)處瞬時(shí)壓力達(dá)5 041 t，首支點(diǎn)處單側(cè)船臺(tái)滑板受壓為2 520.5 t，承受最大應(yīng)力為1 019 MPa，已超過船臺(tái)滑板鋼板屈服應(yīng)力極限值（235 MPa），船臺(tái)滑板存在超載受損的安全問題，見圖7。針對(duì)此問題，按不同下水水位及壓載工況進(jìn)行多次核算比對(duì)，采取下列措施：對(duì)不必要的焊機(jī)/垃圾斗/腳手架/風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)輔助設(shè)備清除下船，減少下水船舶重量；在船尾部艙柜中加壓載水，改善船舶下水浮態(tài)，減少尾浮時(shí)首支點(diǎn)瞬時(shí)壓力；改造首支架，把常規(guī)6 m滑板換成16 m長的特制滑板，增加尾浮時(shí)首支點(diǎn)處滑板支架承載面積；滑板材質(zhì)由常規(guī)普通鋼Q235全部改用高強(qiáng)度鋼Q345材料，增加承載結(jié)構(gòu)的剛度；在首部16 m長滑板上方鋪設(shè)大量貼合船底板的實(shí)木塊并打緊，保證尾浮時(shí)首支點(diǎn)處壓力能有效傳導(dǎo)和分散到下方的船臺(tái)滑板上。通過上述措施最終實(shí)現(xiàn)船臺(tái)滑板承受最大應(yīng)力降至267 MPa，低于船臺(tái)滑板鋼板屈服應(yīng)力極限值345 MPa（345 MPa為采用高強(qiáng)度Q345材料后的新極限值），見圖8。

圖7 改造前常規(guī)6 m船臺(tái)滑板受力有限元分析

圖8 改造后特制16 m船臺(tái)滑板受力有限元分析

3 項(xiàng)目實(shí)施成果對(duì)比

通過111 000 t油船船臺(tái)搭載及下水安全問題應(yīng)對(duì)方法的研究和實(shí)施，極限發(fā)揮了船臺(tái)各設(shè)備設(shè)施的使用效能，相關(guān)利用率指標(biāo)已達(dá)使用能力的上限，船臺(tái)使用效率接近100 %，見表1。目前該系列4條油船全部順利搭載完畢并安全下水，企業(yè)效益得以提升，同時(shí)舟山中遠(yuǎn)油船建造工藝水平有了較大提高，為后續(xù)接單類似油船產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

表1 船臺(tái)利用率指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)論

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，證實(shí)在船臺(tái)固定設(shè)備設(shè)施條件受限的情況下，通過科學(xué)的計(jì)算及模擬論證、合理的工裝及工藝保障措施，能夠克服一定程度的船舶超長、超高、超寬、超重困難，發(fā)掘船臺(tái)設(shè)備設(shè)施的潛在效能。