小型船舶整體吊裝下水工藝

王金虎　劉俊賢

摘 要：船舶下水是船舶建造過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，方式多樣各異。船舶整體吊裝下水方式作為一個非常規(guī)的下水方式，主要是根據(jù)船廠塢期安排及自身的吊運機(jī)械設(shè)備的吊運能力應(yīng)運而生，是比較經(jīng)濟(jì)、適用的一種下水方式。此種方式不占用船塢或船臺，在吊機(jī)覆蓋的地面區(qū)域即可實施。該文根據(jù)小型船舶整體吊裝下水的實施案例，通過對下水前的方案設(shè)計、策劃、下水吊裝工藝等，介紹船舶整體吊裝下水的原理、方法及流程工藝，探討整體吊裝下水作為小型船舶下水方式的可行性及優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：船舶 吊裝 下水

中圖分類號：U671 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（a）-0064-04

船舶下水是船舶建造過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，常規(guī)自帶動力船舶達(dá)到一定的下水狀態(tài)必須下水，否則后續(xù)類似軸系較中、艙室強度試驗等工作將無法開展。目前，除了擁有船塢的船廠可以采用出塢下水外，下水的方式還有很多，以縱橫方向分作兩大類的話，縱向下水以縱向油脂、滑道方式占主要地位，中小型船舶采用較多的縱向下水方式還有氣囊滾動下水；橫向下水采用軌道、液壓墮船小車、機(jī)械方式見多數(shù)；其他還有一類針對小型船舶下水方式——整體吊裝下水。船舶下水的各種方式都有各自的優(yōu)缺點，這里不做詳細(xì)闡述。船舶整體吊裝下水方式，主要是根據(jù)船廠塢期安排及自身的吊運機(jī)械設(shè)備的吊運能力應(yīng)運而生的方式，下水整體重量能夠控制在吊機(jī)的最大安全負(fù)荷范圍內(nèi)的船舶比較適用且經(jīng)濟(jì)的一種下水方式。此種方式不占用船塢或船臺，在吊機(jī)覆蓋的地面區(qū)域即可實施。根據(jù)廣新海事重工股份有限公司近年來建造的30 m港作拖輪整體吊裝下水操作的實踐，著力向大家推薦小型船舶整體吊裝下水工藝的優(yōu)越性，安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。

1 基本參數(shù)

具體情況見表1。

2 工作原理、工藝流程

2.1 工作原理

在船舶重心的前后主船體位置（計算）設(shè)置吊點，通過吊裝索具或其他工裝，利用大型吊運設(shè)備，將船舶整體吊運至水中，以達(dá)到船舶下水的目的。

2.2 工藝流程

船舶整體吊裝下水工藝過程分為4個步驟。

第一步：對船型及船舶狀態(tài)進(jìn)行分析、計算，確定船舶整體吊運方案及詳細(xì)吊運工裝的設(shè)計。

第二步：在船舶前后主船體設(shè)計吊點位置安裝吊運工裝，并檢查、探傷合格。

第三步：對吊運索具進(jìn)行檢查、確認(rèn)、安裝；對吊運設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢查、確認(rèn)；對船舶自身的狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)；以上3點均滿足條件，即具備吊運條件。

第四步：選擇恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)進(jìn)行，將船舶吊運下水，完成下水全過程。

3 實船下水作業(yè)

以“30 m NPS TUG”船為例，講述該船型的整體吊運下水工藝。

以下為吊裝方案示意圖（見圖1）。

說明如下：

（1）全船共使用工裝墊塊3個，設(shè)置在船體艏部，舷頂列板上端采用圓管包邊保護(hù)，防止刮損吊帶。吊帶在船舶下水后將工裝卸下收回。

（2）下水后將艉部伸出甲板面的加厚板按結(jié)構(gòu)圖數(shù)值修割整齊并打磨。

（3）吊裝所用到的吊帶、鋼絲，須檢測合格，卸扣要探傷檢測，艉部的加厚板與船體結(jié)構(gòu)的對接焊縫和角接焊縫100%UT探傷檢測，所有的檢測合格方可使用。

（4）表2中的卸扣和鋼絲繩為最低配置，可使用更高規(guī)格的代替。

3.1 30 m NPS TUG整體吊運方案負(fù)荷計算

3.1.1 船舶吊運時的重量

根據(jù)設(shè)計統(tǒng)計，船舶下水重量為450 t。

3.1.2 門吊的起吊能力

按600 t 計。吊鉤、鋼絲繩及工裝總計約15 t，起吊凈重約465 t ，在龍門吊起吊負(fù)荷范圍內(nèi)，吊運星級為四星級。

3.1.3 起吊方案

（1） 在船體艉部分段的舷頂列板設(shè)置一塊加厚板，并伸出甲板面作為吊耳，左右舷各一塊，采用常規(guī)吊環(huán)加卸扣的形式掛鉤（見圖2）。

（2） 在船體艏部區(qū)域工裝墊塊，采用吊帶兜吊的形式，墊塊主體為鋼板焊接成的箱體2600×320×320 mm，上面鋪150 mm厚的橡膠板，使吊帶的集中載荷變成在6個肋位間的均布載荷（見圖3）。

3.1.4 受力分析

以下為受力分析示意圖（見圖4）。

（1）下水重量450 t，重心在：X=FR31+300，Y=-61.4， Z=4208.46，重心高度對吊裝無影響，重心向右偏61.4 mm，1#和2#鉤吊重相差很小，只有2.3 t，在吊鉤的起吊范圍內(nèi)，對吊裝幾乎沒有影響，1#和2#鉤吊重以相同計算。艉部吊點距船舶重心的縱向距離為6 800 mm，艏部墊塊吊點中心距船舶重心的縱向距離6 950 mm。

（2）在艉部，采用上小車的1#鉤和2#鉤掛鉤，鋼絲繩垂直，兩個吊鉤分別受力均為：F1：2×F1×（6800+6950）-530×6950=0 F1=113.8 t，F(xiàn)1平均分給4個吊耳，每個吊耳受力約為28.6 t。

（3）在艏部，3#鉤的吊鉤受力為F2：F2×（6800+6950）-530×6800=0 F2=222.5 t

吊帶的兜吊形式及角度如圖4所示，每根吊帶受拉力為P，上墊塊受壓力為Fa，舭部墊塊受壓力為Fb，下墊塊受壓力為Fc；2P=F2/2/cos8°=115.2 t，P=56.2 t，<100 t，在吊帶負(fù)荷范圍內(nèi)。

在舷側(cè)a處，墊塊對船外板的壓力為：Fa=2×2P×cos84°=23.5 t。

在舭部b處，墊塊對船外板的壓力為：Fb=2×2P×cos62°=105.5 t。

在底部c處，墊塊對船底呆木底板的壓力為：Fc=2×2P×cos61°=108.9 t。

（4） 船體局部強度驗算。

①單根吊帶在舷側(cè)外板與甲板的角接處的壓力為Fa/2=11.8 t，該位置有兩根半圓管支撐，足以將11.8 t壓力分散到甲板和強肋骨上。

②工裝墊塊在舭部外板的壓力為Fb=105.5 t，承壓區(qū)域有6檔T型材，T型材腹板板厚10 mm，承壓面積達(dá)420 cm2，壓應(yīng)力為251.2 kg/cm2，比允許壓應(yīng)力800 kg/cm2小。

③工裝墊塊在船底呆木外板的壓力為Fc=108.9 t，呆木底板板厚25 mm，承壓區(qū)域有6檔肋板，承壓面積達(dá)452 cm2，壓應(yīng)力為240.9 kg/cm2，比允許壓應(yīng)力800 kg/cm2小。

由以上計算可知，工裝墊塊對船體外板的壓應(yīng)力均小于允許壓應(yīng)力，受壓構(gòu)件的長度方向較小，不會發(fā)生構(gòu)件失穩(wěn)，墊塊對船體外板不會造成擠壓變形。

3.2 30 m NPS TUG整體吊運施工工藝

如圖1（吊裝方案示意圖）所示。

（1）在艉部的伸出加厚板的吊耳處焊接吊耳墊板，以及裝焊三角肘板。每個吊環(huán)焊接兩塊墊板，保證內(nèi)圓邊平齊，外圈焊接，焊角不小于15 mm。

（2）在舷墻的FR43和FR48位置各焊接一個5 t-A的吊環(huán)，用來掛工裝墊塊用，左右對稱，共4個。

（3）在地面上按30 m港作船吊運方案示意圖中φ16鋼絲繩固定墊塊示意圖把一舷的下墊塊、舭部墊塊、上墊塊固定在φ16的鋼絲繩上。同樣把另一舷的上墊塊和舭部塊固定在鋼絲繩上。如果下墊塊先聯(lián)結(jié)后不好放進(jìn)船底處，可先把下墊塊放在該處船底地面，再聯(lián)結(jié)鋼絲繩。

（4）艏部在吊裝安裝工裝墊塊前，注意現(xiàn)場檢查船底墩位是否與墊塊位置和鋼絲繩沖突，若有沖突的墩位，請在旁邊位置加墩后再拆除相沖突的墩位。請勿直接拆墩。

（5）將連接好的墊塊掛在5t-A吊環(huán)上，最后收緊φ16鋼絲繩，微調(diào)墊塊位置，使墊塊的橡膠與船外板緊貼，如有的地方實在調(diào)不到位可增木楔，增大與外板的接觸面。

（6）若收緊φ16鋼絲繩過程中出現(xiàn)鋼絲繩刮到外板，須做好保護(hù)，可用橡膠皮包裹一下與外板接觸區(qū)域的鋼絲繩，保護(hù)外板油漆不受到鋼絲繩的刮損。

（7）放下上小車的兩側(cè)1#、2#吊鉤，各掛上圖紙所示的鋼絲繩，鋼絲繩使用卸扣與吊環(huán)連接。

（8）放下下小車3#吊鉤吊排，使用吊排上原配的100 mm長30 m的鋼絲，兩頭各掛上120 t卸扣，120 t卸扣穿兩根高強度環(huán)形吊帶，兩根環(huán)形吊帶的下端使用85 t卸扣連接在一起，85 t卸扣下再連接40 m的高強度的合成纖維吊帶。

（9）用吊排的一邊的高強度環(huán)形吊帶牽引40 m的合成纖維吊帶的一端，另一端繞過船底與吊排另一邊的高強度環(huán)形吊帶上的卸扣連接。吊帶收緊的過程中確保40 m的合成纖維吊帶附在墊塊的限位槽內(nèi)。

（10）艏艉掛鉤完畢后，緩慢上升吊鉤，使吊帶拉直，使上下小車約受10 t載荷，觀察艏部墊塊與船體外板接觸面的貼合情況。如發(fā)現(xiàn)有異常情況立即松鉤調(diào)整。

（11）檢查有無安全隱患。

（12）安全人員將無關(guān)人員清離現(xiàn)場，指揮下小車上升，上升到距墩位高200～300 mm時，停止靜載5～10 min，檢查有無異常情況，沒有發(fā)生異常情況下指揮下降100～200 mm，檢查制動系統(tǒng)是否正常，門吊吊梁彎曲情況，檢查有無異常情況。同樣的操作需要做3～5次，沒有發(fā)生異常時，確認(rèn)安全后，指揮行車正常上升到4 m后停止，檢查有無異常情況，未發(fā)生異常時，按常規(guī)吊運操作即可。吊裝行走按設(shè)計安全路線行走。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃浩.船體工工藝手冊[M].國防工業(yè)出版社，2013.

[2] 廣新海事重工股份有限公司.船舶整體吊運下水工藝方案[Z].