一種新型修船塢墩的研制

馮木水 王興策 周世基 楊勝強(qiáng) 鄧習(xí)娟

摘? ? 要：修船廠經(jīng)常需要更換船底板，或者在船底開工藝孔，這些工程都需要在船舶進(jìn)塢坐墩后拆除相關(guān)位置的塢墩，待船底換板后再重新裝上塢墩。本文介紹我司研制的一種新型塢墩，它由基座、砂箱、鐵凳，塢木組成。這種塢墩可以快速拆裝，不需要把塢木鑿碎，沒有木材損耗，大大縮短了拆墩的時(shí)間，特別適用于修船廠。新型塢墩的研制成功和推廣應(yīng)用，對(duì)提高船舶塢修的工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短塢修周期，降低成本，效果顯著。

關(guān)鍵詞：修船;沙箱;塢墩

中圖分類號(hào)：U673.33 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Development of a New Dock Block for Ship Repair

FENG Mushui1， WANG Xingce1， ZHOU Shiji1， YANG Shengqiang1， DENG Xijuan2

（ 1.Guangzhou Wenchong Dockyard Co.，Ltd.， Guangzhou 511462; 2. Guangzhou Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250 ）

Abstract： During ship repair， it is often necessary to replace the bottom plating of the ship， or to cut holes in the bottom of the ship， these projects require the removal of the dock block at the relevant location after the ship is docked， and the dock block is added again after the bottom plating is replaced. This paper introduces a new dock block developed by our factory， which is composed of base， sand box， iron stool and dock wood. The dock block can be quickly detached and installed without breaking dock wood， has no wood loss and the time of block dismantling is greatly shortened， it is especially suitable for ship repair and will improve the efficiency of ship dock repair， reduce labor intensity， shorten dry dock repair cycle and reduce cost.

Key words： Ship repair; Sand case; Dock block

1? ? ?前言

很多船舶因?yàn)楹p或者腐蝕，經(jīng)常需要在船塢內(nèi)大面積更換船底板，這項(xiàng)工作涉及到塢墩的拆除。目前多數(shù)船廠采用的塢墩是由兩件枕木和水泥墩構(gòu)成，兩件枕木分別設(shè)置于水泥墩上，枕木之間有木尖和逼件。圖1是常用塢墩結(jié)構(gòu)圖和船舶進(jìn)塢的坐墩?qǐng)D。

這種常用的塢墩存在如下缺陷：

（1）木材損耗大。在拆墩過程中通用的辦法是用鑿子把木尖和逼件鑿碎，從而使塢墩高度降低，與船底脫離接觸后用卷揚(yáng)機(jī)將其移走，然后進(jìn)行船底換板作業(yè)。在實(shí)際操作中，拆一個(gè)邊墩會(huì)鑿碎12件木尖和6件逼件，拆一個(gè)中墩會(huì)鑿碎16件木尖和8件逼件，這些被鑿碎的木材只能作廢，木材損耗很大;

（2）由于塢墩被船體壓住，承受很大壓力，拆墩需要的時(shí)間較長(zhǎng)。一般拆卸一個(gè)塢墩需要3個(gè)人合力拆除2小時(shí)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且拆裝效率低，影響船塢的周轉(zhuǎn);

（3）布墩時(shí)需要在兩個(gè)塢木之間加木尖和逼件，比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

為了縮短塢期，提高生產(chǎn)效率，我們研制了一種新型沙箱式塢墩。它由基座、砂箱、鐵凳，塢木組成。這種塢墩在拆墩過程中使用高壓水將砂箱內(nèi)的沙子沖走，從而使塢墩高度降低與船底脫離接觸，沒有木質(zhì)材料損耗，而且拆裝快，拆一個(gè)墩約10分鐘，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高拆墩效率。

為了解決現(xiàn)有塢墩存在的問題，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，縮短塢修周期，本設(shè)計(jì)方案在水泥墩和塢木之間增加一個(gè)沙箱和一個(gè)鐵凳，沙箱的端面和側(cè)面均設(shè)有門，拆墩時(shí)只需要打開沙箱上的門，用高壓水將沙箱內(nèi)的沙子沖走，塢墩面就會(huì)自然下降并脫離與船底板的接觸，實(shí)現(xiàn)快速拆墩的目的。

塢墩高度的確定要根據(jù)船舶進(jìn)出塢規(guī)范的要求，綜合考慮船的進(jìn)塢吃水和施工要求等因素。我司有200000 t和300000 t干船塢各1座，目標(biāo)船型是300000 t級(jí)的各種超大型船舶.根椐船塢的設(shè)計(jì)深度和所處位置的水文資料等具體情況，以及超大型船舶進(jìn)塢吃水等參數(shù)，經(jīng)過計(jì)算確定塢墩高度為1.6 m，并根據(jù)布墩要求和船底承受能力，設(shè)計(jì)了兩種塢墩：，一種為長(zhǎng)2 m的邊墩;另一種為長(zhǎng)3 m的中墩。塢墩承壓能力≥400 t/m2。

2? ? 沙箱墩設(shè)計(jì)

塢墩由混凝土基座、塢木、鐵凳、砂箱組合而成。砂箱底部通過插銷與基座的頂部連接，砂箱內(nèi)裝著沙粒（河沙、石英沙或礦石沙），鐵凳的底部從砂箱的頂面開口伸進(jìn)砂箱內(nèi)，鐵凳的底面置于沙粒上;塢木置于鐵凳的頂部上，塢木與砂箱之間設(shè)有將塢木、鐵凳、砂箱三者緊固于一起的連接件（連接件為碼釘，碼釘?shù)膬啥朔謩e具有鉤部，一端的鉤部鉤緊塢木，另一端的鉤部穿過設(shè)于砂箱上的鉤孔內(nèi)），連接件位于塢木的兩側(cè)面或四個(gè)側(cè)面處，如圖2、圖3所示。

基座為常規(guī)的水泥墩，由鋼筋混凝土澆鑄而成，下大上小，中間有叉車孔用于移位，頂部設(shè)有向下凹進(jìn)的插孔用于固定砂箱，2 m邊塢設(shè)計(jì)負(fù)荷為400 t，3 m中塢設(shè)計(jì)負(fù)荷為800 t，如圖4所示。

砂箱由金屬制成，頂面開口，底部設(shè)有兩條銷子與基座的頂部凹槽連接，銷子插于相應(yīng)的插孔內(nèi);砂箱的兩端設(shè)有兩個(gè)門，砂箱本體和門之間用門閂固定，門閂上連有鐵鏈，可防止使用過程中丟失;砂箱側(cè)面也設(shè)有2個(gè)門，同樣用門閂固定，每個(gè)砂箱4個(gè)門，這些門與砂箱的箱體易裝拆。拆墩時(shí)把4個(gè)門都打開，用高壓水將砂箱內(nèi)的沙子沖出來;砂箱的側(cè)面設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋上有開孔，可用鋼絲穿過這些孔捆綁塢墩，起到固定的作用，如圖5所示。

鐵凳由上面板、腹板、肋板、底板、側(cè)板組成。中間腹板兩側(cè)面分別連接有多塊肋板，肋板的上、下端分別連接頂板、底板，兩端分別設(shè)有端面板;鐵凳頂部比底部大，是個(gè)半封閉的箱梁，既可保證強(qiáng)度，又減少了重量;鐵凳是塢墩的主要受力構(gòu)件，要求平直，它的兩個(gè)端面設(shè)有連接孔，可通過碼釘固定塢木，如圖6所示：

塢木材質(zhì)為紅木，不可以拼接，每塊塢木的兩個(gè)端部設(shè)有緊套鐵箍，防止其爆裂，如圖7所示。

3? ? 強(qiáng)度校核

（1） 塢木

塢木材質(zhì)為紅木，抗壓強(qiáng)度為65.6～86.9 MPa，每個(gè)2 m邊墩的抗壓能力為525 t，3 m中墩的抗壓能力為984 t。

（2）鐵凳

鐵凳高25 cm，材料Q235，其抗壓許用應(yīng)力[σ]=1700 kg/cm2，抗剪許用應(yīng)力[τ]=1 000 kg/cm2。

經(jīng)過計(jì)算，3m鐵凳（中墩）可以承受1881 t壓力，2 m鐵凳（邊塢）可承受973 t壓力。

4? ? 壓力試驗(yàn)

（1）邊墩壓力試驗(yàn)

邊墩長(zhǎng)*高：2 m*1.6 m，用400 t壓力機(jī)進(jìn)行試壓。邊墩各部件組合后，在塢木上墊一塊20 mm的鋼板，其大小與塢木面積相同，將2 m邊墩放在400 t油壓床下，使塢墩與油壓機(jī)的油缸頭充分接觸，以防塢墩在受壓時(shí)由于底部沒有墊平而損壞;試驗(yàn)開始，所有人遠(yuǎn)離塢墩，工作人員開始操作油壓床對(duì)塢墩施加壓力，采取逐步加大壓力的方法，壓力分別是100 t/200 t/300 t/400 t，并且在每次壓力加大以后稍作暫停，讓塢墩在某一個(gè)壓力下保持一段時(shí)間（15分鐘），以觀察塢墩的可靠性與穩(wěn)定性;試驗(yàn)人員一邊觀察塢墩在每次加壓后有沒有變形或遭到破壞的情況，一邊記錄所加的壓力大小和出現(xiàn)的現(xiàn)象。壓力卸載后，通過對(duì)塢墩各個(gè)部件的仔細(xì)觀察，沒有發(fā)現(xiàn)有裂紋、破碎和變形等情況。

（2）中墩壓力試驗(yàn)

中墩長(zhǎng)*高：3 m*1.6 m，用800 t壓力機(jī)進(jìn)行試壓。中墩各部件組合后，在塢木上墊一塊20 mm的鋼板，其大小與塢木面積相同，將3 m中墩放在800 t油壓床下，使塢墩與油壓床的油缸頭充分接觸，以防塢墩在受壓時(shí)由于底部沒有墊平而損壞;試驗(yàn)開始，所有人遠(yuǎn)離塢墩，工作人員開始操作油壓床對(duì)塢墩施加壓力，采取逐步加大壓力的方法，壓力分別是500 t/600 t/700 t/800 t，并且在每次壓力加大以后稍作暫停，讓塢墩在某一個(gè)壓力下保持一段時(shí)間（15 min），以觀察塢墩的可靠性與穩(wěn)定性。試驗(yàn)人員一邊觀察塢墩在每次加壓后有沒有變形或遭到破壞的情況，一邊記錄所加的壓力大小和出現(xiàn)的現(xiàn)象。壓力卸載后，檢查塢墩各個(gè)部件，沒有發(fā)現(xiàn)有裂紋、破碎和變形等情況。

（3）試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過油壓床的試壓，塢墩達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取2倍安全系數(shù)，確定每個(gè)2 m邊墩的安全負(fù)荷為200 t，每個(gè)3 m中墩的安全負(fù)荷為400 t，滿足我司兩座船塢船舶進(jìn)塢坐墩的技術(shù)目標(biāo)值。

5? ? 沙箱墩的實(shí)船驗(yàn)證和應(yīng)用推廣

為了進(jìn)一步檢查其效果，試制20個(gè)邊墩和20個(gè)中墩，在 “韓進(jìn)馬耳他”船上試用。該船是大型集裝箱船，船長(zhǎng)*型寬：289.5 m*32.2 m。將新型砂箱塢墩擺放在船尾塢墩受力較大的地方：

（1）船尾中龍連續(xù)擺放20個(gè)間距1.5 m的沙墩，由技術(shù)部計(jì)算實(shí)船沙墩的受力數(shù)據(jù);

（2）坐墩后，現(xiàn)場(chǎng)檢查沙墩的變化，記錄沙墩下沉量;

（3）在離塢口6 m處，橫向放置一個(gè)由8個(gè)碼釘組裝固定的3 m中墩，放水時(shí)觀察其受水浪沖擊的穩(wěn)定性;

（4）現(xiàn)場(chǎng)抽查拆墩一個(gè)，計(jì)算所需時(shí)間;

（5）試用后沙墩繼續(xù)放在塢底給后續(xù)船使用，盡量排到大型船下，并記錄使用中的實(shí)船受力數(shù)據(jù)等現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。

試驗(yàn)結(jié)果：本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)完全達(dá)到設(shè)計(jì)各項(xiàng)指標(biāo)，可以批量制作。

6? ? 新型塢墩應(yīng)用效果

使用時(shí)先在砂箱內(nèi)裝上砂子用刮板刮平，依次在水泥基座上安裝砂箱、鐵凳、塢木，用碼釘固定塢木和鐵凳，最后用鐵絲把塢木和砂箱捆綁在一起，組合成一個(gè)完整的塢墩，如圖8所示。

這種新型塢墩采用了一件塢木加砂箱的結(jié)構(gòu)方式，代替原有兩件枕木的結(jié)構(gòu)：枕木的使用量是原有塢墩用量的50%，節(jié)約了采購枕木的成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，基本消除了木尖和逼件的使用，在拆墩過程中沒有木質(zhì)材料的損耗，也不需要加工木尖和逼件;砂箱在拆裝過程中要填充的沙粒損耗非常小，可以忽略不計(jì)。拆墩時(shí)所需要的時(shí)間和加墩所需要的時(shí)間大幅減少，一個(gè)墩拆墩只需要5分鐘，加上用水淘砂5分鐘，大大提高了拆墩效率，有效縮短塢期和降低勞動(dòng)負(fù)荷，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

我司每年修理和改裝各類船舶200多艘，海損船進(jìn)廠修理也比較多，每年船底換板量超過1 000 t，每月船舶進(jìn)塢修理需要拆除的塢墩約100個(gè)，可減少木材消耗，節(jié)省材料費(fèi)約20多萬元;對(duì)于船底換板的船舶，每艘船平均可減少1天塢期，一年總塢期可以減少30天左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]李金蘭. 南沙區(qū)砂箱塢墩的設(shè)計(jì)與運(yùn)用[J].? 廣船科技，2018（01）.

[2]鄭亞中. 可移式液壓塢墩設(shè)計(jì)及其使用方法[J].中國(guó)修船，2018（04）.

[3] 朱太原、王俊華、馮木水、王國(guó)球.? 一種塢墩，? 專利號(hào)ZL200920049613.9.