李英春，尹興壯

（大連遼南船廠，遼寧大連 116041）

0 引言

隨著我國(guó)船舶建造業(yè)的迅猛發(fā)展，在船臺(tái)使用氣囊下水的工藝方法已得到廣泛應(yīng)用，但兩縱半體船或大型船體分段在船臺(tái)上的合攏卻鮮為人用。筆者對(duì)采用氣囊對(duì)兩縱半體或大型船體分段合攏工藝進(jìn)行了研究和實(shí)踐，認(rèn)為采用氣囊與相關(guān)工具對(duì)兩縱半體或大型船體分段相配合合攏是一種簡(jiǎn)便、實(shí)用、安全性能高、可操性強(qiáng)、費(fèi)用較低的工藝方法。

1 氣囊合攏工藝方案與傳統(tǒng)合攏工藝比較

兩縱半體船或大型船體分段的噸位較大，把兩個(gè)噸位較大的縱向半體在有一定坡度的船臺(tái)上進(jìn)行精確合攏，一般有以下三種方法：

1）對(duì)有大型龍門吊的造船廠，可用大型龍門吊進(jìn)行半體合攏（半體重量在吊車的起重范圍內(nèi)），對(duì)超過(guò)龍門吊起重能力或沒(méi)有龍門吊的造船廠可以租用大型海浮吊對(duì)兩縱向半體合攏，但這種方法費(fèi)用太高，而且當(dāng)縱向半體的重量大到一定程度或碼頭泊位不具備條件時(shí)，用海浮吊進(jìn)行合攏受到限止。

2）使用常規(guī)重載小車與相配合的特種滑道進(jìn)行合攏。采用這種方法，一是要看有沒(méi)有成套的專用設(shè)備和成熟的工藝方法，二是要看合攏的條件。在船塢里合攏，雖然工藝較為復(fù)雜，費(fèi)用相對(duì)較高，但合攏后可直接下水。如在有坡度的船臺(tái)上進(jìn)行合攏，重載小車與相配合的滑道需水平工藝改造，同時(shí)應(yīng)考慮合攏后需要與船舶下水相關(guān)設(shè)備設(shè)施有一個(gè)復(fù)雜的銜接過(guò)程，否則不能保障安全性。

3）質(zhì)量好的氣囊單條承載力一般都在100t～200t，甚至更大，多條氣囊很容易滿足≥1000t的半體或大型分段的托起和運(yùn)行滾動(dòng)而且有很大的承載安全余量。氣囊承載力與半體的型寬、重量及合攏高度（起墩高度）有關(guān)，其計(jì)算公式為：F=Nπ/2（D-H）P·L[1]（其中，N為氣囊個(gè)數(shù)；D為氣囊直徑；H為氣囊工作高度；L為氣囊長(zhǎng)度）。為確保合攏過(guò)程安全，在充分考慮半體型寬、重量和合攏高度及氣囊質(zhì)量的情況下，一般要求即使一排氣囊移出，剩余氣囊的承載力F/G＞1.26[1]（其中G為半體重量）滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。未充的氣囊橫向截面小、重量輕（每個(gè)不大于 1t），可在縱向半體臨時(shí)坐落的鋼墩之間隨意拖進(jìn)拖出，省力而且簡(jiǎn)單；單條氣囊的承載力大，所需數(shù)量較少，所用充氣設(shè)備簡(jiǎn)單，一般采用壓力0.4MPa以上的管路或使用小型空壓機(jī)即可；同時(shí)氣囊內(nèi)部的壓力低（0.1Mpa左右）、與船體接觸面積大，使半體在合攏過(guò)程中運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)變形。因此，采用氣囊為主，配合縱向牽引液壓缸和橫向拉緊框螺絲對(duì)兩縱向半體合攏適用于半體重量幾百噸到幾千噸，半體或分段重量適用范圍大，而且工藝方案合理、設(shè)備設(shè)施簡(jiǎn)單、施工時(shí)間短、合攏費(fèi)用低、安全性能好、船體局部變形小、合攏精度高，而且合攏后與船舶下水銜接過(guò)程很好。因氣囊合攏對(duì)場(chǎng)地要求不高，配套設(shè)備簡(jiǎn)單，適用在戰(zhàn)時(shí)船臺(tái)、船塢被毀的情況下進(jìn)行船舶合攏與修復(fù)。

2 操作要求及過(guò)程

2.1 操作要求

1）選擇一縱向半體分段，按預(yù)定的船體中心線正常進(jìn)行分段的合攏（在施工現(xiàn)場(chǎng)起重設(shè)備范圍內(nèi)），合攏后作為固定標(biāo)準(zhǔn)坐落在下水鋼墩上（左右、前后和高低找好正），鋼墩高度一般設(shè)定為 0.8m，同時(shí)為保證基準(zhǔn)固定標(biāo)準(zhǔn)半體的位置，可視基準(zhǔn)片體分段的坐墩情況將其與船臺(tái)地貓進(jìn)行縱橫向加固，加固方式如圖1所示。另一縱向半體在橫向距中心線1.5m～2m處進(jìn)行分段合攏（小分段合攏形成大型半體）。合攏后半體坐落在鋼墩上，鋼墩間隔要距離留有放置氣囊的位置。

圖1 兩縱半體船橫向斷面合攏簡(jiǎn)圖

2）根據(jù)船臺(tái)應(yīng)用的條件進(jìn)行分析，通過(guò)公式Fmax=W半·μ[1]（其中，W半為半體重量；μ 為滾動(dòng)摩擦系數(shù)），對(duì)半縱船體橫向移動(dòng)阻力進(jìn)行估算，可采取施工方式：在兩艙壁處的甲板及艙內(nèi)底部分別焊裝一定數(shù)量的牽引耳板，并配置相應(yīng)規(guī)格的框型拉螺栓，作為兩片體合攏時(shí)的定位及牽引?？蛐吐菟ㄅc耳板的連接方式有兩種：當(dāng)兩縱向片體合攏時(shí)，框型螺栓一端與片體固定連接，另一端與片體活動(dòng)鉸鏈連接；當(dāng)固定縱向半體與移動(dòng)縱向半體需要分開(kāi)進(jìn)行微調(diào)時(shí)，框型螺栓與固定縱向半體和移動(dòng)縱向半體的連接都是固定連接（同時(shí)可配合千斤頂使用）（圖1）。

3）為防止橫移時(shí)造成船體下移而需要向上牽制力進(jìn)行的估算，可通過(guò)公式 Fmax=W半(SinarctgK+CosarctgKμ)[1]（其中，W半為半體重量；k為船臺(tái)坡度；μ為滾動(dòng)摩擦系；W半SinarctgK為向上移動(dòng)而需要克服的下滑力；W半CosarctgKμ向上移動(dòng)的滾動(dòng)阻力）在船臺(tái)實(shí)際應(yīng)用條件下進(jìn)行分析計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可在半體首部由設(shè)計(jì)部門指定位置焊裝一個(gè)不小于估算負(fù)荷的牽引耳板，并在船臺(tái)頂部的牽引系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)負(fù)荷不低于帶動(dòng)縱向半體移動(dòng)的手動(dòng)與電動(dòng)的液壓缸系統(tǒng)，牽引鋼纜系統(tǒng)按牽引力設(shè)計(jì)并進(jìn)行有效固定連接，起墩前應(yīng)予以縱向半體帶緊（牽引系統(tǒng)預(yù)緊力，可通過(guò)液壓缸壓力表反映出來(lái)），起墩及橫向合攏時(shí)應(yīng)隨時(shí)由專人對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)和油壓缸進(jìn)行操控，同時(shí)為了預(yù)防液壓缸失效，應(yīng)在液壓缸上裝壓力表，并在兩頭拉環(huán)之間并聯(lián)一組框螺栓，一起對(duì)縱向距離進(jìn)行有效控制。縱向牽引裝置簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 縱向牽引裝置簡(jiǎn)

4）以氣囊為主配合液壓缸和框型松緊螺栓等工具的合攏工藝方法?？捎糜趦煽v半體船或船體大型分段在造船場(chǎng)地（平地）進(jìn)行合攏，也可用于在有一定坡度的船臺(tái)上進(jìn)行合攏。如果是在船塢或平地上進(jìn)行兩縱向半體合攏施工，只要在船尾或船首處再增加一套拉緊裝置，其它方式不變。雖然在船臺(tái)上合攏只有在船體向坡上移動(dòng)有拉緊裝置，而船體向坡下運(yùn)動(dòng)則依靠船體重量的下滑力，但總體來(lái)說(shuō)在船臺(tái)合攏施工將比在船塢或平地合攏施工要相對(duì)復(fù)雜一些。

2.2 操作過(guò)程

1）撤除移動(dòng)半體的支撐鋼墩：在以上兩縱向半體的合攏設(shè)備設(shè)施經(jīng)檢查布置完畢后，按布置要求將一定數(shù)量的氣囊布置于移位半體船底下的預(yù)定位置，按順序分別進(jìn)行充氣（充氣壓力保持在0.4MPa～0.6MPa），待氣囊將船體完全托起并離開(kāi)一定高度時(shí)，撤出墩架。觀察移動(dòng)半體狀態(tài)，然后將支撐鋼墩撤除，繼續(xù)充氣，當(dāng)移動(dòng)半體船底高度在0.85m時(shí)停止充氣。

2）半體船縱向和橫向移動(dòng)調(diào)整（圖 2）：當(dāng)兩縱向半體在縱向距離相差較大時(shí)用卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整（這時(shí)液壓缸處于自鎖狀態(tài)），當(dāng)兩縱向半體在縱向距離相差較小時(shí)（200mm以內(nèi)）用液壓缸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整（此時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)）；在兩半體總段底部基準(zhǔn)部位引出中心線上安裝指引桿；用手動(dòng)或電動(dòng)液壓缸按指引桿為基準(zhǔn)進(jìn)行精確縱向調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)整氣囊的工作壓力和首部牽引纜端的油壓缸行程，對(duì)片體分段的高度和縱向位置進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)高度及縱向位置基本符合要求時(shí)，分別收緊各組框型螺栓，使移位半體緩慢向固定半體靠近、移位，同時(shí)適時(shí)監(jiān)控測(cè)量片體分段的高度及縱向位置，隨時(shí)調(diào)整片體分段的位置。移動(dòng)半體船縱橫向分別調(diào)整：基本框螺栓橫向移動(dòng)30mm就要確定一次半體的相對(duì)距離，累計(jì)縱向位移4mm，就要調(diào)整一次液壓缸。

3）半體移動(dòng)橫向與縱向傾角及高差的調(diào)節(jié)：兩縱向半體的高差可通過(guò)對(duì)氣囊充氣或放氣達(dá)到目的。橫向傾角的調(diào)節(jié)：因地面、船體和氣囊充氣直徑等各種因素的原因使移動(dòng)半體船橫斷面產(chǎn)生了橫向傾角。如果是朝外傾斜，可適當(dāng)降低里側(cè)的氣囊高度，同時(shí)配合拉緊上部的框型螺栓；如果是朝里傾斜，可適當(dāng)降低外側(cè)的氣囊高度，同時(shí)配合拉緊下部的框型螺栓（圖1）。縱向傾角的調(diào)節(jié)：逐步調(diào)整從船首到船尾的氣囊壓力和高度并配合縱向牽引的液壓鋼的預(yù)緊力即可達(dá)到縱向傾角的調(diào)節(jié)。

4）合攏到位后按船舶工藝標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)合攏精度進(jìn)行調(diào)整，以縱橫向半體關(guān)鍵部位為基準(zhǔn)點(diǎn)，在局部用增加或降低氣囊高度（可配合千斤頂）；調(diào)節(jié)局部框型螺栓的拉緊或頂力（可配合千斤頂），同時(shí)對(duì)縱向的牽引液壓缸慢慢手動(dòng)泵壓，輕微移動(dòng)船體達(dá)到要求。待達(dá)到合攏精度要求后填架支墩，并打制予緊墩架的下支撐（并為采用氣囊下水作好準(zhǔn)備）。確認(rèn)合攏位置符合要求后，撤出氣囊，合攏結(jié)束。

5）合攏后的船體坐落在按下水狀態(tài)布置的鋼墩上，待工程舾裝完后準(zhǔn)備下水時(shí)，把氣囊拖進(jìn)各排鋼墩的空擋處，這時(shí)割除固定的鋼筋，撤除液壓缸設(shè)備，把卷?yè)P(yáng)機(jī)、鋼纜、脫鉤器和滑車按下水的牽引方式進(jìn)行設(shè)計(jì)布置，在與準(zhǔn)備下水的船體進(jìn)行縱向連接后即可進(jìn)入下水狀態(tài)；即以上兩半體合攏與合攏后的整體下水方式有一個(gè)很好的銜接過(guò)程。

3 典型案例

大連遼南船廠2009年5月在船臺(tái)上對(duì)2800m3開(kāi)體駁船的總體合攏即是采用氣囊對(duì)兩縱向半體合攏的最好案例。2800m3開(kāi)體駁船主要功能是把裝載泥漿等雜物運(yùn)到深海處，啟動(dòng)首尾船艙底部橫向安裝的開(kāi)合液壓缸，從船艙底部縱向使船體分開(kāi)從而使裝載泥漿等雜物落入深海處（甲板等上平面有鉸軸連接）。根據(jù)以上性能，2800m3開(kāi)體駁船必須是縱向分體建造，然后再進(jìn)行總體合攏。根據(jù)合攏方案分析需要，2800m3開(kāi)體式自航泥駁船合攏相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：總長(zhǎng)L為95.60m；型寬B為18.0m；型深D為5.90m；空船重量W為2150t；半體重量W為1000t；吃水T首為0.64m；T尾為2.58m。

1）根據(jù)以上參數(shù)，工廠選用濟(jì)南昌林氣囊容器廠生產(chǎn)的CL-VI φ1.5×18的氣囊，合攏時(shí)用9只氣囊，其長(zhǎng)度方向與移動(dòng)縱向半體船長(zhǎng)方向同向，分三排布置。9 只氣囊承載力F=Nπ/2(D-H)P·L=2145t，起墩狀態(tài)的氣囊安全系數(shù)K=2145/1000=2.15>1.26，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。合攏過(guò)程中，即使一排氣囊移出，僅兩排氣囊的承載力 F=1430t，安全系數(shù)K=1430/1000=1.43>1.26，也能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）橫向合攏力為Fmax=W半·μ≈20t；根據(jù)計(jì)算在于 5#、37#、101#、140#兩艙壁處的甲板及艙內(nèi)底部分別各設(shè)置焊裝8組牽引耳板；配置≥5t拉力的負(fù)荷框型螺栓。

3）橫移時(shí)防止船體下移而需要向上的的牽制力估算 Fmax=W半(Sinarctgk+Cosarctgkμ)≈50(tf)（按1000t半體向上牽引狀態(tài)的案例），根據(jù)計(jì)算結(jié)果可在半體首部由設(shè)計(jì)部門指定的具體位置焊裝一負(fù)荷不小于60t的牽引耳板，并于船臺(tái)頂部的卷?yè)P(yáng)機(jī)采取串聯(lián)一個(gè)負(fù)荷不低于30t的液壓缸，鋼纜2倍率牽引（鋼纜走 2）進(jìn)行有效固定連接，起墩前應(yīng)予以卷?yè)P(yáng)機(jī)帶緊（卷?yè)P(yáng)機(jī)預(yù)緊力 25t，可通過(guò)液壓缸壓力表反映出來(lái)），如圖2所示。

以上是1000t移動(dòng)半體，如果半體重量與1000t差異較大，縱向牽引裝置可做適當(dāng)?shù)母淖儭?/p>

4）2800 m3開(kāi)體駁船兩縱向半體合攏操作方法和過(guò)程基本上與本文前部分理論分析工藝方法相同。

5）待合攏到2800m3開(kāi)體駁兩半體上的鉸鏈耳板接近交錯(cuò)相時(shí)，應(yīng)注意觀察兩半體的相對(duì)位置，合攏到位后按工廠合攏工藝標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)合攏精度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù) 2800m3開(kāi)體駁首尾兩開(kāi)體液壓缸軸承孔兩端法蘭與鉸鏈側(cè)面上下左右間隙相差不大于0.5mm的技術(shù)要求（用塞尺測(cè)量）為合攏基準(zhǔn)點(diǎn)和合攏精度標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

綜上所述，采用氣囊使縱向半體船或大型船體分段的合攏工藝操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、費(fèi)用低、安全性好、合攏精度高，是值得推廣的一種工藝方法。

[1]CBT 3837-2011, 船舶用氣囊上排、下水工藝要求[S].

[2]2800立方泥口合攏及氣囊下水設(shè)計(jì)方案[S].