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        111 000 t油船船臺(tái)搭載及下水安全問(wèn)題應(yīng)對(duì)方法

        2021-04-08 10:41:56伍平平
        關(guān)鍵詞:船臺(tái)門(mén)機(jī)油船

        伍平平,金 華

        (舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司,浙江舟山 316131)

        0 引言

        船舶接單及建造過(guò)程中,造船企業(yè)為提高生產(chǎn)效益,會(huì)盡量挖掘船臺(tái)使用效能,承接大型船舶,但由于受到固定的船臺(tái)尺度、承載能力、起重設(shè)施等因素制約,承接的船舶越大,相應(yīng)設(shè)備設(shè)施的能力限制越大、安全裕度越小,舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng):舟山中遠(yuǎn))承接的111 000 t油船,油船總長(zhǎng)252 m、型寬44 m、型深21.3 m,下水時(shí)船體自身重量21 565 t,是舟山中遠(yuǎn)船臺(tái)承造的最大級(jí)別船舶,已達(dá)船臺(tái)設(shè)備設(shè)施能力及下水安全的極限,為此,有必要進(jìn)行船臺(tái)搭載及下水安全系列問(wèn)題研究,并采取相關(guān)工藝措施措,從而保證111 000 t油船船臺(tái)順利搭載及安全下水。

        1 存在的問(wèn)題

        按生產(chǎn)計(jì)劃線表綜合考慮安排,舟山中遠(yuǎn)承建的系列111 000 t油船擬安排在船臺(tái)上建造。船臺(tái)為8萬(wàn)噸級(jí),重力式縱向鋼珠滑道下水方式。該油船的長(zhǎng)、寬、高和重量均已達(dá)到船臺(tái)設(shè)計(jì)能力的極限,111 000 t油船的建造過(guò)程及下水過(guò)程中存在一系列制約因素,包括船臺(tái)長(zhǎng)度不夠、門(mén)機(jī)高度不夠、船臺(tái)寬度裕度不足、船臺(tái)支撐鋼管能力以及船臺(tái)滑板承載力不足等問(wèn)題。這些問(wèn)題必須采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)進(jìn)行研究和解決。如果沒(méi)有相關(guān)工藝措施或者落實(shí)不到位,生產(chǎn)就無(wú)法持續(xù),以及出現(xiàn)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

        2 相應(yīng)的工藝措施

        2.1 船臺(tái)長(zhǎng)度不夠

        將船臺(tái)和本船長(zhǎng)度進(jìn)行對(duì)比,船臺(tái)自塢門(mén)處到船臺(tái)端頭長(zhǎng)度為248 m,除去尾部預(yù)留的舵葉及尾軸安裝距離后,船臺(tái)有效擺放長(zhǎng)度為247 m,而該系列船總長(zhǎng)252 m,船首部已伸出船臺(tái)首端外側(cè)約5 m,影響船舶下水前下水滑板等工裝的布設(shè)。為此,研制長(zhǎng)12 m、寬16 m的船臺(tái)滑道平臺(tái)工裝(圖1)。該平臺(tái)工裝由8塊長(zhǎng)12 m、寬2 m的鋼板拼焊而成,平臺(tái)下方縱橫向焊接若干T型材進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)加強(qiáng),整套平臺(tái)工裝一頭搭在船臺(tái)端部混凝土平臺(tái)上并用鋼絲繩牽引固定,另一頭用2個(gè)8 m高塔架進(jìn)行支撐(圖2)。在平臺(tái)上方搭設(shè)臨時(shí)滑道對(duì)接原船臺(tái)滑道,用于鋪設(shè)船舶下水所需下水滑板、保距器和鋼珠等工裝設(shè)施,實(shí)現(xiàn)船臺(tái)臨時(shí)加長(zhǎng),保證滿(mǎn)足下水工裝鋪設(shè)的需求。

        圖1 搭設(shè)臨時(shí)滑道平臺(tái)

        圖2 船首超出船臺(tái)端部的情況

        2.2 門(mén)機(jī)高度不夠

        對(duì)比門(mén)機(jī)與本船高度,船臺(tái)150 t門(mén)機(jī)在水平軌道上沿著船臺(tái)長(zhǎng)度來(lái)回運(yùn)行,其門(mén)機(jī)配重底座距離水平地面的高度 32 m固定不變,但該油船型深21.3 m,上層建筑生活區(qū)高度36 m,船底塢墩高度1.8 m,船臺(tái)斜度 1∶20。隨著船臺(tái)長(zhǎng)度位置不同,船舶距離水平地面的高度也相應(yīng)地不同,因此在船舶建造過(guò)程中,上層建筑生活區(qū)、部分主甲板高度存在與150 t門(mén)機(jī)干涉相碰的隱患。為防范相碰問(wèn)題,通過(guò)核查基建設(shè)備圖紙,用全站儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量門(mén)機(jī)實(shí)際數(shù)據(jù),用電腦模擬現(xiàn)場(chǎng)門(mén)機(jī)和船舶搭載時(shí)的各類(lèi)操作,分析門(mén)機(jī)與船舶的干涉情況,確定門(mén)機(jī)禁止行走區(qū)域和有限行走區(qū)域2類(lèi)范圍。

        禁止行走區(qū)域位于船臺(tái)的遠(yuǎn)水側(cè)高處,長(zhǎng)度為39 m,此區(qū)域門(mén)機(jī)配重底座會(huì)與船舶主船體相碰,需通過(guò)在門(mén)機(jī)行走軌道上設(shè)置停車(chē)感應(yīng)止擋塊,禁止門(mén)機(jī)駛?cè)?,相?yīng)區(qū)域的吊裝作業(yè)全部改由 600 t龍門(mén)吊進(jìn)行,見(jiàn)圖3。

        圖3 門(mén)機(jī)與船舶搭載干涉縱向視圖

        有限行走區(qū)域位于船臺(tái)的近水側(cè)低處,長(zhǎng)度為34 m,此區(qū)域門(mén)機(jī)吊臂在一定角度時(shí)會(huì)與生活區(qū)相碰,此區(qū)域門(mén)機(jī)駛?cè)霑r(shí)需有限制地行走及操作,通過(guò)安裝設(shè)置報(bào)警感應(yīng)裝置,門(mén)機(jī)進(jìn)入此區(qū)域且吊臂低于限定 70°角時(shí)發(fā)出報(bào)警,提醒司機(jī)及指揮規(guī)避作業(yè),防范門(mén)機(jī)吊臂與船舶碰撞事故的發(fā)生,見(jiàn)圖4。

        圖4 門(mén)機(jī)與船舶搭載干涉橫向視圖

        2.3 船臺(tái)寬度裕度不足

        對(duì)比船臺(tái)與本船寬度,船臺(tái)地平面以下塢墻寬度最窄處為44.5 m,111 000 t油船型寬44 m,扣除船體外板板厚、船外板滑板固定鋼絲繩直徑后,實(shí)際船體通過(guò)船臺(tái)塢墻最窄處每側(cè)凈距不足250 mm,約一只手掌大小,與船長(zhǎng)252 m相比不到1∶1 000的比例,下水時(shí)船體稍微偏移超過(guò)1/1 000,即會(huì)與船臺(tái)塢墻相碰,造成船體剮蹭塢墻、船體偏移改變方向后碰撞引橋,甚至船卡住停止下滑的安全事故。本項(xiàng)目下水過(guò)程中防止船舶偏移對(duì)下水安全十分重要。為此,通過(guò)分析各種潛在受力情況,列舉并采取防止船舶下水時(shí)偏移的各類(lèi)工藝措施,包括選擇平緩水流、平潮、無(wú)風(fēng)時(shí)段下水;引橋碼頭側(cè)壁安裝圓筒防碰橡膠;隨船下水工具箱左右舷對(duì)稱(chēng)放置并緊固;左右舷兩排滑板及其下方的保距器、鋼珠對(duì)稱(chēng)布置;保持各滑板、保距器、鋼珠、滑板連接板無(wú)變形、無(wú)破損且數(shù)量及型號(hào)采用左右舷相同標(biāo)準(zhǔn);保持滑板上方與船體外板間的木楔塊松緊程度一致;保持滑道上表面導(dǎo)軌方鋼無(wú)變形錯(cuò)位、對(duì)接光順;保持滑道板緊固螺栓無(wú)松動(dòng)脫落;保持下滑區(qū)域障礙物清除;保持左右舷下水砂箱同步拆除;保持船首左右舷滑道上頂推油泵型號(hào)壓力一致;保持舵葉歸零封固;保持槳葉封固;保持海面拖船應(yīng)急拖帶牽引安排等,對(duì)各種潛在存在的問(wèn)題進(jìn)行分析考慮并采取相應(yīng)方法加以避免。

        2.4 船臺(tái)支撐鋼管能力不足

        船舶搭載過(guò)程中,對(duì)于高度高、線形大且重量過(guò)重的情況,常規(guī)的支撐鋼管隨著高度的增加,支撐能力急劇下降且易失穩(wěn)。對(duì)此,設(shè)計(jì)改進(jìn)支撐鋼管的形式,研制桁架式船體支撐塔架,使得單個(gè)支撐鋼管由承載力100 t上升到300 t,支撐高度由8 m上升到15 m,增加了承載能力。同時(shí)桁架式支撐塔架結(jié)構(gòu)保證了足夠的穩(wěn)定性,見(jiàn)圖5和圖6,并且更方便人員安全登高施工。

        圖5 桁架式支撐塔架

        圖6 桁架式支撐塔架獲實(shí)用新型專(zhuān)利

        2.5 船臺(tái)滑板承載力不足

        經(jīng)初步下水計(jì)算,該船重量近22 000 t,尾浮時(shí)首支點(diǎn)處瞬時(shí)壓力達(dá)5 041 t,首支點(diǎn)處單側(cè)船臺(tái)滑板受壓為2 520.5 t,承受最大應(yīng)力為1 019 MPa,已超過(guò)船臺(tái)滑板鋼板屈服應(yīng)力極限值(235 MPa),船臺(tái)滑板存在超載受損的安全問(wèn)題,見(jiàn)圖7。針對(duì)此問(wèn)題,按不同下水水位及壓載工況進(jìn)行多次核算比對(duì),采取下列措施:對(duì)不必要的焊機(jī)/垃圾斗/腳手架/風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)輔助設(shè)備清除下船,減少下水船舶重量;在船尾部艙柜中加壓載水,改善船舶下水浮態(tài),減少尾浮時(shí)首支點(diǎn)瞬時(shí)壓力;改造首支架,把常規(guī)6 m滑板換成16 m長(zhǎng)的特制滑板,增加尾浮時(shí)首支點(diǎn)處滑板支架承載面積;滑板材質(zhì)由常規(guī)普通鋼Q235全部改用高強(qiáng)度鋼Q345材料,增加承載結(jié)構(gòu)的剛度;在首部16 m長(zhǎng)滑板上方鋪設(shè)大量貼合船底板的實(shí)木塊并打緊,保證尾浮時(shí)首支點(diǎn)處壓力能有效傳導(dǎo)和分散到下方的船臺(tái)滑板上。通過(guò)上述措施最終實(shí)現(xiàn)船臺(tái)滑板承受最大應(yīng)力降至267 MPa,低于船臺(tái)滑板鋼板屈服應(yīng)力極限值345 MPa(345 MPa為采用高強(qiáng)度Q345材料后的新極限值),見(jiàn)圖8。

        圖7 改造前常規(guī)6 m船臺(tái)滑板受力有限元分析

        圖8 改造后特制16 m船臺(tái)滑板受力有限元分析

        3 項(xiàng)目實(shí)施成果對(duì)比

        通過(guò)111 000 t油船船臺(tái)搭載及下水安全問(wèn)題應(yīng)對(duì)方法的研究和實(shí)施,極限發(fā)揮了船臺(tái)各設(shè)備設(shè)施的使用效能,相關(guān)利用率指標(biāo)已達(dá)使用能力的上限,船臺(tái)使用效率接近100 %,見(jiàn)表1。目前該系列4條油船全部順利搭載完畢并安全下水,企業(yè)效益得以提升,同時(shí)舟山中遠(yuǎn)油船建造工藝水平有了較大提高,為后續(xù)接單類(lèi)似油船產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

        表1 船臺(tái)利用率指標(biāo)對(duì)比

        4 結(jié)論

        通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施,證實(shí)在船臺(tái)固定設(shè)備設(shè)施條件受限的情況下,通過(guò)科學(xué)的計(jì)算及模擬論證、合理的工裝及工藝保障措施,能夠克服一定程度的船舶超長(zhǎng)、超高、超寬、超重困難,發(fā)掘船臺(tái)設(shè)備設(shè)施的潛在效能。

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