深 V型底船利用氣囊輔助小車下排實(shí)例

崔益烽,楊士喜,費(fèi)小鑫

(1.總裝車船軍代局駐杭州地區(qū)軍代室,浙江杭州 310012;2.臺(tái)州市港航管理局船舶檢驗(yàn)處,浙江臺(tái)州 318000; 3.中國(guó)人民解放軍第 7815工廠,浙江寧波 315000)

0 引言

某型首制深 V型底船因合同要求交船期限將至,主船體亟待下水以便后續(xù)工程的完善。但通過查閱當(dāng)月的潮汐表,最高潮位未能達(dá)到預(yù)期要求,如單獨(dú)利用小車下排船體將無法自浮。經(jīng)技術(shù)人員計(jì)算討論,決定采用氣囊輔助小車下排。

小車下排就是用龍門吊將主船體吊放在塢排上的小車墩柱上,并用木楔等輔助固定好,使船體離開地面一定高度后,在外力的牽引下隨著小車的運(yùn)動(dòng)而獲得下排慣性,以達(dá)到船舶下水的目的。氣囊下排就是用一定數(shù)量的氣囊將船體托起,使船體離開地面一定高度后,在外力的牽引下隨著氣囊的滾動(dòng)而移動(dòng),以達(dá)到船舶下水的目的。前一種下排技術(shù)在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用已相當(dāng)成熟普遍,也是該承制單位的慣用工藝做法,主要用于小型平底船。后項(xiàng)技術(shù)始于 20世紀(jì) 70年代,首先在國(guó)外開始使用,我國(guó)于20世紀(jì) 80年代初開始研制使用,2006年初才成功實(shí)施了利用氣囊上排技術(shù)將 2艘 V型底船拉到海灘進(jìn)行了全面維修,但在下排方面的應(yīng)用不多見。這次該廠將 2項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合處理特殊船型下排獲得了成功,為后續(xù)批量建造及下排積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。本文主要介紹此次下排實(shí)施過程及相關(guān)問題。

1 技術(shù)分析和技術(shù)方案的確定

該型船艇為傾斜船首、方尾、深 V線型,采用雙機(jī)、雙槳驅(qū)動(dòng)、雙軸雙舵,屬于后機(jī)型,總長(zhǎng) 38 m,預(yù)處理過后尾部已有 10m出塢,其余部分在船塢以內(nèi)(下排時(shí)船尾先出塢),并擱于小車上沒有起浮。通過分析計(jì)算,當(dāng)月最高潮水位只能提供700 kN左右的浮力,而船舶自重900 kN左右,還差200 kN左右浮力。由于船廠起吊能力有限,必須采取其他方法。經(jīng)反復(fù)論證計(jì)算,最終決定采用 3只氣囊輔助小車,在3臺(tái)吊車保護(hù)下下排的方案,技術(shù)分析如下:

為承載船重,決定將 2只氣囊置于船中后部,1只氣囊置于船首部。氣囊尺寸為Φ1.2m×10 m。由于船型寬6m,而且成深V型,所以后面2只氣囊會(huì)部分露出水面。每只氣囊能提供約 40 kN浮力,前面 1只氣囊基本沒有浮力,只能將船首拖住以便于船體滾動(dòng)。后面2部吊車起吊能力為 500 kN,吊臂伸長(zhǎng)最多能提供約 80 kN的吊力,而前面 1部吊車起吊能力為200 kN,伸出吊臂長(zhǎng)度有限,能夠提供約80 kN的吊力。氣囊與吊車共能提供約320 kN的起浮力,加上最高潮水位能提供約700 kN浮力,總共提供浮力合計(jì)約1 000 kN,大于船體自重,理論上船體可以起浮。當(dāng)船體起浮后會(huì)慢慢向外移動(dòng),吊車吊臂也隨之外移,吊力將越來越小。理論上講若吊臂吊力減少到不足以使船體起浮時(shí),船就可能會(huì)下沉。但實(shí)際上,此時(shí)由于船體逐漸離開船塢,塢外水深要大于塢內(nèi),船體自身吃水會(huì)逐漸增加,浮力也會(huì)遞增。一種極限情況是,當(dāng)船往外移動(dòng) 5m,此時(shí)吊車吊力為 0,那么船體自身吃水會(huì)增加 200 mm,折算成浮力有 200 kN以上。因此,此刻船體依然可以自浮。根據(jù)工廠以往對(duì)吊車的使用經(jīng)驗(yàn),吊車幫助船體外移 5 m完全可以。綜上所述,技術(shù)方案可行。

2 下排準(zhǔn)備

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

下排技術(shù)準(zhǔn)備主要包括:①氣囊承載力的計(jì)算校核和氣囊規(guī)格數(shù)量的最終確定,包括備用氣囊;②吊車吊力的計(jì)算與吊車、牽引設(shè)備和鋼纜的確定;③其他輔助設(shè)備、工具和材料的準(zhǔn)備;④下排過程的技術(shù)策劃。

其中,重點(diǎn)監(jiān)督工廠做了氣囊壓力試驗(yàn),主要考慮氣囊為橡膠制品,易老化,且廠里不常用,放置時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2 下排人員分工

考慮下排是一項(xiàng)協(xié)調(diào)性要求很強(qiáng)的群體作業(yè),加上這次情況更為特殊,必須統(tǒng)一指揮,密切配合。人員共 34人,分工如下。

總指揮1人:負(fù)責(zé)整個(gè)作業(yè)進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)指揮,指揮氣囊吊車的預(yù)布、船的移動(dòng)、氣囊充氣與放氣收回等。工作位置在船的側(cè)后方。

定位指揮員1人、定位員6人:負(fù)責(zé)在船移動(dòng)過程中保持船的方向平衡。定位指揮員工作位置在船首線延伸處合適位置,定位員 2人在船上負(fù)責(zé)與吊車吊纜配合,4人在系纜柱處。

卷?yè)P(yáng)機(jī)操縱員 1人、排纜員 1人:按指揮員的要求適時(shí)控制緊急情況下卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引船前進(jìn)或后退。

充氣員4人、聯(lián)絡(luò)員1人:按指揮員要求對(duì)指揮的氣囊充氣放氣及調(diào)整、檢查并報(bào)告各氣囊工作壓力。

布囊組10人:按指揮員要求在指揮的位置布入氣囊和收回。

其他人員:安全巡檢員 1人,外圍警戒員 2人,軍事代表 2人,備用抽水機(jī)操縱員 2人,拖船 2人(用于船下水后牽引船安全停靠碼頭)。

2.3 下排時(shí)間的確定

船體下排對(duì)時(shí)間要求相對(duì)上排要嚴(yán)格,加上這次船型的特殊,以及上述的技術(shù)分析,選擇最高潮為下排時(shí)間。查當(dāng)?shù)爻毕?確定最高潮位為3.7 m這一天為下排時(shí)間。另外,考慮從人員就位、準(zhǔn)備活動(dòng)完成到船下排完成?？考s需1.5 h,于是工廠最終確定正式下排工作從這一天最高潮位前1.5 h左右開始。

2.4 下排前船的定位與預(yù)處理

船塢坡度為1:10,設(shè)計(jì)定位時(shí)船坐落在小車墩柱上,輔以木楔固定,并用定位纜繩控制調(diào)整船的位置,使船與預(yù)先標(biāo)定的下排縱線一致。定位纜繩一端固定在船上兩舷前后系纜柱上,另一端固定在塢兩側(cè)系纜樁上。為便于安放氣囊,將小車尾部?jī)蓚€(gè)楞柱割除,兩舷側(cè)用保楞臨時(shí)支撐,配以吊車保護(hù),防止船體發(fā)生傾斜。

2.5 氣囊與吊車的布置

在當(dāng)天或之前選擇低潮時(shí)于船底部放置3只氣囊,其中 1只放在船首部,另外 2只位于船中后部,以提供浮力。必要時(shí)調(diào)整船的縱傾,使之不大于坡度。由于船首線型細(xì)長(zhǎng),首柱底部又位于基線以下400mm處,所以船首氣囊主要提供滾動(dòng)以及防止船首觸及船塢底部。3部吊車分別布置于船尾兩側(cè)和船首部,以便下排時(shí)吊住鋼纜為船體起浮提供一定的拉力,并掌握船舶出塢時(shí)的平衡,防止與塢門碰撞。具體布置如圖 1所示。

3 下排實(shí)施

按照預(yù)先方案和下排準(zhǔn)備,該型船下排工作正式開始。由于船底有分水鍾,在氣囊充氣過程中氣囊牢牢地卡在船體與小車之間。3臺(tái)吊車同時(shí)向外拉,船體隨著氣囊的滾動(dòng)慢慢向外移動(dòng),最前面的吊車跟著船慢慢向外開動(dòng),后面 2臺(tái)吊車靠吊臂向外拉伸。大約移動(dòng) 3m左右時(shí),最前端的氣囊開始脫離船底,將其放氣回收。此時(shí)由于后面 2臺(tái)吊車吊臂伸長(zhǎng)吊力減少,用小拖輪向外拉船體。大約向外移動(dòng) 6m左右,后面 2臺(tái)吊車放掉,前面的吊車?yán)^續(xù)拖住船首以免船首向左右兩側(cè)偏移。此時(shí)小車基本脫落,船已完全起浮,在拖輪牽引下完全出塢后,將剩下的 2個(gè)氣囊放氣收回,首部的吊車放掉。同時(shí)將事先準(zhǔn)備好的纜繩拋向碼頭,由岸邊牽引將船慢慢向碼頭靠攏,最后?？吭诖a頭上。

4 相關(guān)措施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

4.1 氣囊安放的注意事項(xiàng)

氣囊安放必須選擇在低潮時(shí),否則潮水進(jìn)塢,影響操作。由于船底有分水鍾,船體本身又坐放在小車上,船底車之間還有一定距離,可用于氣囊安放。小車尾部使用的是可拆卸楞柱,將楞柱拆除,以方便氣囊安放。氣囊充氣過程中會(huì)牢牢地卡在船體與小車之間,這樣氣囊隨著漲潮過程慢慢充氣時(shí),便能貼著船體慢慢浮起,也不會(huì)滑出船底。首部的氣囊要直接放在首柱底部低于基線處,防止船首觸底。由于拆除了 2個(gè)楞柱,因此氣囊預(yù)放時(shí)在船兩邊舷側(cè)要用木樁臨時(shí)支撐,在船起浮后拆除,保護(hù)船體的平衡和安全。

4.2 防止船體偏移的措施

深V型底船,底部線型過于深窄,放在氣囊上船底與氣囊的接觸面積太小,容易造成側(cè)傾。加上風(fēng)浪和受力不均影響會(huì)使船體向左右兩側(cè)偏移。為防止船體與船塢碰撞,氣囊偏移甚至滑出船底,要及時(shí)修正氣囊滾動(dòng)角度,并控制好間距。3臺(tái)吊車應(yīng)盡量保持吊力均衡,特別是船首的吊車,必須隨同船體慢慢向外移動(dòng),而且行進(jìn)路線要保持穩(wěn)定,不可左右搖晃。指揮人員應(yīng)協(xié)調(diào)好各操作人員,同時(shí)注意地面人員安全。

4.3 防止船首觸地的措施

由于該船首柱底部低于基線,為防止船首觸地,在船首放置氣囊。氣囊的充氣量不可過滿,充氣量在 70%～80%就可為船體移動(dòng)提供滾動(dòng)力。在氣囊脫離船底時(shí)應(yīng)及時(shí)回收以免造成危險(xiǎn)。

5 結(jié)語

此次氣囊輔助深 V型船體下排將一般的小車下排和單一的利用氣囊下排兩項(xiàng)技術(shù)綜合在一起,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。它的成功實(shí)施,證明了利用氣囊輔助深V型底船體從小車上托起安全下水技術(shù)的可行性,為特殊情況下船舶下排積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也為以后單一依靠氣囊輔助深 V型船舶下水提供了可行性探索,值得借鑒和推廣。

[1] 魯謙,李連有,李來成.船舶原理手冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1988.

[2] 孫菊香,朱珉虎.大型船舶采用氣囊上下水工藝安全對(duì)策的研究報(bào)告[J].船舶,2008,19(4):47-52.

[3] 歐陽(yáng)清,楊關(guān)良.V型船應(yīng)用氣囊下水的力學(xué)分析[J].中國(guó)造船,2009,50(1):128-132.

[4] 孫菊香.船舶氣囊下水技術(shù)綜述[J].中國(guó)修船,2010,23(6): 42-46.