平臺供應船加裝門式起重機的布置設(shè)計

王學志，儲年生，鄧荃文

(上海外高橋造船有限公司，上海 200137)

平臺供應船(platform supply vessel，PSV)是一種多功能的船舶(見圖1)，通過對平臺供應船的改造或加裝設(shè)備，可以實現(xiàn)特定的功能和作業(yè)需要。

圖1 常規(guī)PX121型PSV

門式起重機在陸地上的應用已經(jīng)是很普遍并且很成熟了，但應用到PSV船上，屬于國際首例?？紤]從船舶設(shè)計的角度分析門式起重機在PSV船上的布置設(shè)計。

1 傳統(tǒng)PSV甲板布置特點和軌道型門式起重機的特點

參照《近海供應船設(shè)計和建造指南》和《特殊用途船安全規(guī)則》及其修正案等規(guī)范要求，PSV的布置方面有相似性。PSV通常擁有開敞的甲板(見圖2)，甲板上布置有甲板防腐墊木，墊木的兩端靠一道道的T型材固定，一般貨物的移動主要靠甲板艏部的2臺移貨絞車和舷墻上的導向滾輪，實現(xiàn)對甲板貨物的不同方向的拉拖調(diào)整。

圖2 常規(guī)PSV的開敞甲板

系泊集中在艏艉和舷墻上，這樣的優(yōu)點是開敞甲板面積大，可以實現(xiàn)多種物品存放移動和固定，也用于逃生集合區(qū)域，用于集中脫險逃生；但是缺點也很明顯，在離岸狀態(tài)失去了碼頭吊的配合，單純的靠絞車來移動甲板上的物品，這樣的工作效率低下，并且在貨物拖拽時對甲板墊木造船極大的磨損。一般船舶正常營運的情況下，甲板墊木基本上2年就要更換一次，而全甲板的防腐木的重幾十t，更換一次代價高昂。

陸用門式起重機比較常見(見圖3)，在大型鋼結(jié)構(gòu)廠，幾乎是必備的一種吊機形式，但是在船舶甲板上應用門式起重機確實極其少見。

圖3 常規(guī)陸用門式起重機

軌道型門式起重機通常結(jié)合雙軌道和門式橫梁上的葫蘆行車，可以在一個較大區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)吊車作業(yè)，操作簡單，靈活應用，能夠?qū)崿F(xiàn)物品的自由移動。陸地用門式起重機，除了少量風向和吊物搖擺影響，一般不用過多考慮吊車傾覆計算，也無需擔心軌道所在基座傾覆搖擺和振動，而船用門式起重機則需考慮船舶運營過程中海上風浪、船舶搖晃等多種因素的影響。

2 結(jié)合法規(guī)分析PSV船上加裝門式起重機的設(shè)計要點

2.1 船用吊車的一般技術(shù)規(guī)范要求

船用起重機需要滿足船舶規(guī)范和船級社要求，即起重設(shè)備在確定安全工作負荷時所處的工作工況，包括起重設(shè)備工作時船舶處于橫傾5°，縱傾2°；在港作業(yè)；船舶在波浪作用下無顯著運動，以及風力不大于蒲式二級所定義的海況；有斷電停止功能和手動下發(fā)功能；吊車需要取得指定的船級社證書。

2.1.1 門式起重機的防傾裝置及其底座

船用門式起重機的力和負荷計算上除了常規(guī)的自身載荷、起升載荷和各種運動的慣性力外，還要考慮橫傾和縱傾所產(chǎn)生的力，荷重非垂直吊運時因荷重擺動所產(chǎn)生的力，以及風力與環(huán)境的影響。所以門式起重機需要在軌道和齒條的下方需設(shè)置T排或是工字鋼，用于安裝防傾輪。但就船舶正常建造方面，PSV的甲板平整度通常是有較大的建造公差，工字鋼在調(diào)平方面不易操作，所以首選采用T排加余量的方式更易于船廠調(diào)平操作，(見圖4)，余量的設(shè)置上與船廠的建造精度相關(guān)，通常不低于40 mm。

圖4 防傾覆輪和T排節(jié)點

T排要與船舶的甲板反頂球扁鋼結(jié)構(gòu)對應，減少T排隊甲板的應力集中，并在T排一側(cè)增加一定數(shù)量的肘板加強以及結(jié)構(gòu)反頂加強。軌道相對于甲板的高度需要小于600 mm，所以T排高度要盡可能的小，便于人員不借助其他工具能夠跨過軌道，但是同時也要維持防傾輪與甲板存在一定的間隙，保證起重機的正常運行。

需要特別注意的是T排底座上要布置一定數(shù)量的流水孔，以便甲板上的水能夠及時順利排出，見圖5。

圖5 T排流水孔布置示意

2.1.2 鋼制軌道的安裝

軌道的安裝精度需要保證滿足最終的精度要求，單根的直線度和雙軌道的平行度，所以在安裝軌道前需要檢查軌道自身的公差，保證最終安裝后的累加公差滿足精度公差要求。

2.1.3 齒條的安裝

齒條的安裝精度要求比較高，并且每根齒條之間需要保證齒形連續(xù)。所以，齒條通常采用螺栓連接，齒條上的孔與齒條是一起提前加工完畢后提供給船廠，然后由船廠根據(jù)齒條孔對應配鉆T排上的螺栓孔，保證安裝精度。在齒條和齒條對接的地方，需要用樣齒進行卡齒定位，保證其齒形的連續(xù)性。

2.1.4 門式起重機鎖緊固定裝置

一般船用吊車在停用狀態(tài)下需要對其吊臂、吊鉤進行固定，門式起重機同樣需要整體固定。首先是通過對門式結(jié)構(gòu)進行整體固定，防止船舶在大風浪下沿軌道出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，一般采用插銷是固定結(jié)合鋼絲繩穩(wěn)索固定；其次是對吊鉤進行固定，防止其隨船舶搖擺而劇烈搖晃。

2.2 布置

1)起重機的工作范圍盡可能覆蓋甲板面，即雙軌道長度及其2軌道之間的寬度在不影響系泊、脫險通道、通岸接頭使用和應急拖帶的情況下，覆蓋區(qū)域盡可能大的布置。一種PSV上門式起重機的軌道布置見圖6，這樣可以有效利用甲板并便于對甲板上貨物進行裝卸操作。

圖6 PSV上門式起重機軌道布置示例

2)起重機應用到PSV覆蓋區(qū)域和折臂吊的覆蓋區(qū)域相互配合，(見圖7)，能夠?qū)崿F(xiàn)吊車覆蓋更大的甲板面，對于船舶的甲板貨物裝卸、移動效率極大提高。

圖7 PSV門式起重機和折臂吊的布置示例

3)起重機平常在停用存放狀態(tài)下的布置要避開逃生通道；并且需要注意軌道的末端止擋裝置布置上也要避開逃生通道，(見圖8)，保證脫險通道應保持安全狀況，無障礙物。

圖8 軌道末端止擋避開脫線通道門

4)如舷墻內(nèi)側(cè)有通岸接頭，軌道高度在不影響通道的同時，也不得影響通岸接頭的操作。

5)軌道長度方向選擇上不得影響PSV艉部應急拖帶和系泊的操作以及系泊絞車的使用，見圖9。

圖9 軌道避開尾部絞盤操作區(qū)域

6)起重機的維修通道，可以通過PSV的舷墻通道進入，減少吊車本身的舾裝件重量，見圖10。

圖10 門式起重機維修通道布置示例

7)如果軌道布置與人孔或是其他設(shè)備維修空間點有沖突，局部軌道段需要做成可拆型軌道。通常采用10.9級螺栓通過夾板方式固定，可拆T排兩端配裝墊板，見圖11。

圖11 可拆軌道段采用墊板加夾板螺栓固定(示例)

8)甲板墊木需要根據(jù)門式起重機軌道范圍進行調(diào)整，并且增加墊木的側(cè)面限位。墊木布置上增加必要的警示標志。

2.3 底座結(jié)構(gòu)加強

軌道的T排基座要與船舶的甲板反頂球扁鋼結(jié)構(gòu)對應，減少T排隊甲板的應力集中，并在T排一側(cè)增加一定數(shù)量的肘板加強及結(jié)構(gòu)反頂加強，使相鄰的舷墻結(jié)構(gòu)更好的參與承載輪壓載荷(見圖12)，在軌道梁T排基座至舷墻的甲板下方區(qū)域增加扁鋼加強，將水平面內(nèi)各方向的載荷作用有效地傳遞到支撐結(jié)構(gòu)上，達到增強載荷傳遞的目的。

圖12 軌道T排支撐在甲板反頂對應的結(jié)構(gòu)加強示例

2.4 重量控制與穩(wěn)性計算

根據(jù)SOLAS公約，完工后需進行重量檢驗，與姐妹船相關(guān)數(shù)據(jù)進行比較。如果空船排水量偏差對船長160 m或以上的船舶超過1%，以及對船長50 m或以下的船舶超過2%，對中間長度按線性內(nèi)插法確定；空船中心縱向位置的偏差超過0.5%,應做傾斜試驗。因此，主管機關(guān)可允許個別貨船免除傾斜試驗，但對改裝引起的重量應進行統(tǒng)計和控制，并且取得船級社的認可。PSV加裝門式起重機而增加的重量來源主要在：①門式起重機結(jié)構(gòu)框架；②軌道、齒條、T排支撐座和末端止擋；③電控箱、電纜及扁鋼等電器元件；④對應軌道T排支撐座的結(jié)構(gòu)加強。減少的重量主要為去除的部分甲板墊木及墊木固定裝置。

2.5 運行和負載試驗

PSV上加裝門式起重機工作結(jié)束以后，和其他大型起重設(shè)備一樣需要進行運行和負載試驗，具有足夠的剛度是龍門起重機設(shè)計的基本要求。所以首先對空載運行、靜態(tài)壓重試驗、動態(tài)負載和運行、起吊速度測試等分動作進行試驗并觀察記錄電流、電壓、和軌道結(jié)構(gòu)以及船體結(jié)構(gòu)加強是否存在變形等。吊車的系泊實驗是對吊車很關(guān)鍵的一項報驗過程，試驗最終取得了船東和船級社的認可，符合各項要求。

PSV為加裝門式起重機后的效果見圖13。

圖13 應用門式起重機的PSV船示例

3 結(jié)論

PSV甲板上的貨物通過采用軌道型門式起重機來吊運操作，不但能夠提高工作效率還能減少墊木磨損。在頻繁使用甲板進行貨物存放和移動操作的船舶運營模式的PSV，加裝門式起重機可以說一項非常好的選擇。