簡(jiǎn)析船舶進(jìn)出塢及引船系統(tǒng)關(guān)鍵工藝技術(shù)

高 原，余培金

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220）

引言

隨著船舶行業(yè)的不斷發(fā)展，船舶等級(jí)不斷增加，適應(yīng)于船舶修造作業(yè)的干船塢規(guī)模及等級(jí)也在不斷向大型化發(fā)展。而引船系統(tǒng)作為船舶進(jìn)出塢最為關(guān)鍵的因素，直接影響到船舶進(jìn)出塢作業(yè)效率及作業(yè)安全可靠性。因此，本文依托國(guó)外某船廠項(xiàng)目，總結(jié)參與設(shè)計(jì)過(guò)程中的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)引船系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)組成、設(shè)備選型、工藝布置、作業(yè)流程等關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行探討[1]。

1 工程背景

某干船塢長(zhǎng)度為400 m，寬度為40 m，最大設(shè)計(jì)船型為40 000 DWT 雜貨船。船塢分為內(nèi)塢室和外塢室，內(nèi)塢室主要用于造船，外塢室主要用于修船，船塢中部采用中間塢門(mén)進(jìn)行阻隔。船舶進(jìn)出塢采用引船系統(tǒng)（包括絞車、絞盤(pán)、引船小車、隨船小車等），并配備拖輪輔助拖曳。

2 引船系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)組成

船塢引船系統(tǒng)又稱為船塢牽引系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠很好的提高船塢作業(yè)效率，減少人員配置，在一定程度上能夠保證船舶進(jìn)出塢安全。

該系統(tǒng)主要包括絞車、絞盤(pán)、引船小車、隨船小車、滑輪、軌道及鋼絲繩等。船舶進(jìn)出塢時(shí)，絞車通過(guò)鋼絲繩牽引引船小車、隨船小車沿著軌道運(yùn)動(dòng)，引船小車主要功能在于拖曳船舶，隨船小車主要功能是保證船舶的橫向移動(dòng)。絞盤(pán)一般用于船舶準(zhǔn)確定位落墩作業(yè)。

絞車一般布置于塢首附近，絞盤(pán)可根據(jù)項(xiàng)目需要布置于塢口、塢中部或塢首，絞盤(pán)的位置周圍需要考慮正常帶纜作業(yè)及必要作業(yè)空間，因此絞盤(pán)周邊盡可能不設(shè)置其他相關(guān)設(shè)備設(shè)施，以免作業(yè)干 擾[2]。

引船小車軌道中心線距離船塢邊線可視情況而定，一般情況下軌道中心線距離船塢邊線距離可取700～800 mm。布置于船塢兩側(cè)的接頭箱等其他附屬設(shè)施需要考慮引船小車和隨船小車正常運(yùn)行及檢修所需空間，船塢兩側(cè)其他附屬設(shè)施外輪廓距小車軌道中心線可根據(jù)實(shí)際情況選定，一般可選為1 m 左右。

引船系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)組成如圖1～3 所示。

圖1 引船系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)示意

圖2 軌道及小車斷面示意

圖3 絞盤(pán)示意

3 引船系統(tǒng)一般配置方案

引船系統(tǒng)配置方案一般需要考慮如下幾個(gè)因素：船塢等級(jí)及規(guī)模、作業(yè)安全性及當(dāng)?shù)夭僮魅藛T作業(yè)習(xí)慣等[3]。

3.1 絞盤(pán)配置方案

對(duì)于小型船舶，在當(dāng)?shù)夭僮魅藛T作業(yè)習(xí)慣及作業(yè)水平滿足要求的前提下，船塢引船系統(tǒng)可采用絞盤(pán)進(jìn)行牽引作業(yè)，并配備相應(yīng)拖輪輔助拖曳。此種配置方案整體投資相應(yīng)較少，相比于引船小車方案，由于引船小車軌道沿著船塢通長(zhǎng)布置，需要占用船塢兩側(cè)一定的作業(yè)區(qū)域，因此船塢兩側(cè)龍門(mén)吊或門(mén)機(jī)等起重設(shè)備的塢側(cè)軌道距離船塢邊線更遠(yuǎn)，一定程度上損失了起重設(shè)備作業(yè)幅度。絞車配置方案一般情況下只適用于小型的船舶，且對(duì)實(shí)際進(jìn)出塢操船作業(yè)要求較高。

絞盤(pán)配置方案如圖4 所示。

圖4 絞盤(pán)配置方案示意

在船塢塢口、中部及塢首兩側(cè)分別設(shè)置1 臺(tái)絞盤(pán)，能夠滿足小型船舶進(jìn)出塢作業(yè)要求。絞盤(pán)配置方案進(jìn)出塢作業(yè)流程如下：

①拖輪拖曳船舶接近塢口，塢口的兩絞盤(pán)分別帶纜于船艏的纜樁，通過(guò)兩絞盤(pán)的收放纜和拖輪的配合擺正船身，使船體軸線位于船塢中心線。

②拖輪帶船前行并進(jìn)入船塢，塢口的兩絞盤(pán)通過(guò)收放纜使船始終位于船塢中心線。

③塢首兩絞盤(pán)帶纜于船舶中部，船塢中部?jī)山g盤(pán)帶纜于船艏，拖輪配合拖曳船舶前行。

④當(dāng)船舶進(jìn)入船塢約二分之一長(zhǎng)度時(shí)，塢首兩絞盤(pán)帶纜于船艏，塢口的兩絞盤(pán)帶纜于船尾，中間兩絞盤(pán)帶纜于船中。拖輪配合絞盤(pán)帶船進(jìn)入，絞盤(pán)同時(shí)收放纜保持船舶縱軸線不發(fā)生偏移并前行。

⑤船舶行至接近塢首時(shí)或基本到位時(shí)，6 臺(tái)絞盤(pán)配合收放纜并精確調(diào)整船位，最后落墩，引船進(jìn)塢完成。

⑥船舶出塢按照以上逆序進(jìn)行。

3.2 引船小車配置方案

對(duì)于大型船塢，為保證船舶進(jìn)出塢安全及作業(yè)效率，一般普遍采用絞車+絞盤(pán)+引船小車的配置方式，國(guó)內(nèi)外已有較多此類工程案例。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)最大船型為40 000 DWT，從作業(yè)安全性及作業(yè)效率考慮，本項(xiàng)目選用絞車+絞盤(pán)+引船小車作為船舶進(jìn)出塢牽引方案。

4 引船小車布置方案比選

本項(xiàng)目針對(duì)該種牽引方案提供兩種可行的布置方案進(jìn)行比選，即絞車位于引船小車軌道延長(zhǎng)線（方案一）和絞車位于船塢縱軸線處的絞車房?jī)?nèi)（方案二），兩方案最主要的區(qū)別在于兩臺(tái)絞車布置位置的不同，且方案二另設(shè)置絞車房。

4.1 方案一

本方案在塢口兩側(cè)各配置1 臺(tái)電動(dòng)絞盤(pán)，主要用于船舶進(jìn)塢之前船舶的牽引，同時(shí)可兼顧塢門(mén)靠泊塢口兩側(cè)直立式護(hù)岸的牽引作業(yè)。塢室中部各配置1 臺(tái)電動(dòng)絞盤(pán)，主要用于船舶定位及帶纜。絞盤(pán)布置應(yīng)盡可能避免與其他設(shè)備及設(shè)施之間的干涉，充分考慮帶纜作業(yè)空間要求[4]。

2 臺(tái)摩擦式牽引絞車及基礎(chǔ)分別配置在塢首的引船小車軌道延長(zhǎng)線后方，絞車電機(jī)及主令控制柜可就近設(shè)置。絞車鋼絲繩出線后通過(guò)滑輪，沿引船小車軌道延伸至塢口兩側(cè)鋼索張緊裝置。引船小車、隨動(dòng)小車及軌道布置在兩側(cè)塢墻頂部前沿。由于絞車系統(tǒng)設(shè)置在室外，設(shè)備應(yīng)采用防水型產(chǎn)品。

方案一（絞車位于軌道延長(zhǎng)線）布置如圖5 所示。

圖5 方案一布置示意

4.2 方案二

相比于方案一，方案二最主要的區(qū)別在于絞車布置的位置不同，并且配置了相應(yīng)絞車房，引船小車軌道及絞盤(pán)的布置等在兩方案中均保持一致。2臺(tái)摩擦式牽引絞車及基礎(chǔ)配置在塢首后方絞車房?jī)?nèi)，絞車房由兩側(cè)絞車室和中間控制室組成。

2 臺(tái)絞車在絞車室內(nèi)，在兩側(cè)墻底部預(yù)留出繩孔，鋼絲繩沿地溝分別向兩側(cè)塢墻延伸。在兩側(cè)塢墻端角設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪、水平滑輪及滑輪基礎(chǔ)，鋼絲繩在滑輪轉(zhuǎn)向后沿引船小車軌道延伸至塢口兩側(cè)鋼索張緊裝置。方案二布置如圖6 所示[5]。

圖6 方案二布置示意

4.3 方案比選

綜合考慮本項(xiàng)目實(shí)際情況，對(duì)方案一和方案二進(jìn)行多方面比選，方案一比方案二優(yōu)勢(shì)更大，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）方案一無(wú)需設(shè)置絞車房，絞車布置于引船小車軌道延長(zhǎng)線，相比于方案二，可以實(shí)現(xiàn)同樣的船舶進(jìn)出塢功能，同時(shí)在室外操作視野更開(kāi)闊，便于船舶進(jìn)出塢及定位落墩等操作；

2）方案二將絞車布置于絞車房?jī)?nèi)，需要設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪改變鋼絲繩方向，相比于方案一，方案二引船小車系統(tǒng)受力更不均，鋼絲繩等引船系統(tǒng)的部件磨損較大，后期設(shè)備的維護(hù)量大；

3）方案二由于需要設(shè)置絞車房及地溝，整體投資較大；

4）隨著絞車設(shè)備的設(shè)計(jì)制造水平的不斷提高，防水及防腐性能好的絞車設(shè)備已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，露天絞車布置存在可行性；且該項(xiàng)目已建工程中絞車均采用露天布置形式，方案一能很好迎合當(dāng)?shù)夭僮魅藛T作業(yè)習(xí)慣；

5）方案一中塢首后方區(qū)域可用于作業(yè)區(qū)域，場(chǎng)地利用率更高。

綜合考慮以上多方面因素，本項(xiàng)目絞車布置形式采用方案一。

5 引船小車方案作業(yè)流程及定員

5.1 進(jìn)出塢流程

1）船舶由數(shù)艘拖輪拖帶進(jìn)入塢口前操作水域，拖輪控制船艏及船艉轉(zhuǎn)向，使船舶軸線與船塢縱向中心線基本平齊，并向塢口方向緩慢靠近。

2）船舶帶纜，由船艏向塢口兩端拋纜，系纜于塢口兩端的系船柱?，F(xiàn)場(chǎng)指揮人員根據(jù)水流情況指揮船舶甲板上的絞車同時(shí)收纜，牽引船舶向塢口進(jìn)一步靠近并到達(dá)塢口，同時(shí)拖輪于船舶艏艉兩側(cè)配合控制船位，使船體軸線精確處于船塢縱向中心線的延長(zhǎng)線上。

3）提前將引船小車及隨船小車運(yùn)行靠近塢口兩側(cè)。兩臺(tái)引船小車分別帶纜于船艏左、右舷的纜樁?，F(xiàn)場(chǎng)指揮將引船小車的各纜拉緊，并保持船體軸線與船塢縱軸線的重合，拖輪在塢外船舶兩側(cè)輔助控制船舶軸線方向。低速啟動(dòng)引船小車，慢慢牽引船舶進(jìn)塢，進(jìn)塢過(guò)程中，隨船小車垂直帶纜至船中兩側(cè)纜樁。船艉進(jìn)入塢口后，拖輪撤離。

4）船舶牽引至預(yù)定位置時(shí)停止，通過(guò)引船小車和塢口、船塢中部?jī)蓚?cè)絞盤(pán)，橫向及縱向調(diào)整船舶位于準(zhǔn)確坐墩位置。同時(shí)，船舶兩舷側(cè)系定位纜，解除引船小車、隨船小車等纜繩。船塢排水，船舶定位落墩。

5）船舶出塢流程按照以上逆序進(jìn)行。

5.2 定員

引船作業(yè)配備正、副總指揮各1 名，其中正指揮位于塢后方絞車控制區(qū)；副指揮位于引船現(xiàn)場(chǎng)（流動(dòng)）。2 臺(tái)摩擦絞車操縱員各1 人，位于絞車主控制柜前操作。絞盤(pán)操縱員4 人，分別位于絞盤(pán)控制柜前。帶纜員及應(yīng)急人員6 人，負(fù)責(zé)船舶定位，位于船塢兩側(cè)的各系船柱附近。船舶甲板絞車操縱員2 人，負(fù)責(zé)船舶帶纜。總計(jì)引船作業(yè)人員約16人，人員之間的通訊可使用對(duì)講機(jī)。

在整個(gè)引船過(guò)程中，應(yīng)急人員于船塢兩舷隨船行進(jìn)，隨時(shí)準(zhǔn)備在意外情況下利用塢兩側(cè)等距離布置的系纜樁維系船體方向，以避免船體和塢壁發(fā)生碰撞。

6 結(jié)語(yǔ)

1）本文以國(guó)外某修造船廠項(xiàng)目為實(shí)例，對(duì)影響船舶進(jìn)出塢作業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)即船塢引船系統(tǒng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮項(xiàng)目設(shè)計(jì)船型、工程投資、船舶進(jìn)出塢作業(yè)效率、當(dāng)?shù)厝藛T操作習(xí)慣等多方面因素。

2）本文闡述了兩種常規(guī)引船系統(tǒng)配置方案，即絞盤(pán)配置方案和絞車+絞盤(pán)+引船小車配置方案，并對(duì)引船系統(tǒng)主要機(jī)構(gòu)組成、設(shè)備選型、工藝布置、作業(yè)流程等關(guān)鍵工藝技術(shù)進(jìn)行探討，為船塢引船系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作提供一定借鑒。

3）本文提供的兩種常規(guī)引船系統(tǒng)配置方案所對(duì)應(yīng)的進(jìn)出塢實(shí)際作業(yè)流程還是存在較大差別，且并沒(méi)有細(xì)化兩種配置方案所適應(yīng)的具體船型以及船塢等級(jí)，下階段這方面可作為一個(gè)研究重點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)這兩種配置方案的適應(yīng)性進(jìn)行研究和補(bǔ)充。