彭秀清，加香君，黃秋云，王永珊

(中船黃埔文沖船舶有限公司，廣東 廣州 510715)

0 引 言

深中通道是在粵港澳大灣區(qū)發(fā)展藍(lán)圖中交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要工程，是加速珠江兩岸的深圳、中山和廣州協(xié)同發(fā)展的交通要道，其橫跨珠江口，位于伶仃洋，是一項(xiàng)“橋、島、隧、水下樞紐互通”集群工程。與港珠澳大橋建造相比，深中通道距離珠江口更近，淤積嚴(yán)重[1]，水深更淺、橫流更大，對(duì)繁忙的航道影響更大[2]。為解決這些問(wèn)題，改進(jìn)港珠澳大橋雙駁船騎吊沉放施工方式，彌補(bǔ)拖船多、拖航時(shí)間長(zhǎng)、作業(yè)效率低等缺點(diǎn)，量身打造自航式沉管運(yùn)輸安裝一體船，具有系統(tǒng)集成度高、自動(dòng)化程度高、安全控制性能高、施工精度高等優(yōu)勢(shì)，可有效克服繁忙復(fù)雜航路、基槽長(zhǎng)距離橫拖、深水沉放、復(fù)雜風(fēng)浪流等不利建設(shè)條件，不僅大幅增強(qiáng)沉管浮運(yùn)安裝能力，保障施工安全，而且大幅提高施工精度和施工效率。其設(shè)計(jì)理念較為先進(jìn)，但在國(guó)際上并無(wú)該型船的設(shè)計(jì)和建造經(jīng)驗(yàn)，沉管作業(yè)系統(tǒng)裝船協(xié)調(diào)性面臨較大的挑戰(zhàn)。該型船的最大特點(diǎn)是將分布在2艘船上的作業(yè)系統(tǒng)集成至1艘船，由此帶來(lái)的設(shè)計(jì)、安裝難度和要求相應(yīng)增加。

1 動(dòng)力系統(tǒng)集成

該型船是長(zhǎng)為190.4 m、寬為75.0 m的雙體船，單片體寬為9.1 m，片體間跨距為56.8 m。采用軸系推進(jìn)，在兩側(cè)片體內(nèi)配置2臺(tái)16缸中速柴油機(jī)、2套一拖三齒輪箱、4臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)、2臺(tái)主發(fā)電機(jī)組、2臺(tái)停泊發(fā)電機(jī)組、8臺(tái)側(cè)向推進(jìn)器和2套可調(diào)螺距螺旋槳(Controllable Pitch Propeller，CPP)(主機(jī)型號(hào)：WARTSILA 16V32×2臺(tái)；主機(jī)功率：9 280 kW×750 r/min；主發(fā)型號(hào)：MAN 9L21/31×2臺(tái)；主發(fā)功率：1 980 kW×1 000 r/min；軸發(fā)功率：3 800 kW×4臺(tái)；停泊發(fā)功率：200 kW×2臺(tái)；槳葉型式：CPP×4片(外旋)；側(cè)向推進(jìn)器功率：3 000 kW×4臺(tái)+2 600 kW×4臺(tái))。

1.1 側(cè)推器和主推器的集成布置

該型船浮運(yùn)作業(yè)采用船帶管航行方式，船管綁扎一體形成類三體船。考慮避免側(cè)推器吸敞水與165.0 m沉管造成功率內(nèi)耗，兼顧艉部軸系空泡現(xiàn)象干涉，為發(fā)揮側(cè)向推力，側(cè)推器最終布置在兩側(cè)片體艏艉段，如圖1所示。

圖1 推進(jìn)系統(tǒng)布置示例

側(cè)推器安裝在艏艉部結(jié)構(gòu)收窄處，解決敞水干涉問(wèn)題，縮短導(dǎo)管長(zhǎng)度，提高推進(jìn)效率，但為側(cè)推器布置和安裝帶來(lái)困難。不僅應(yīng)在設(shè)計(jì)上解決結(jié)構(gòu)和側(cè)推器筒體過(guò)渡干涉、冷卻器維修、焊縫重疊和施工空間等問(wèn)題，而且應(yīng)在工藝上解決臥造分段安裝側(cè)推器的變形和精度控制方法。

精度控制的關(guān)鍵是在船體結(jié)構(gòu)基本成型、焊接工作基本完成時(shí)，按一定順序焊接側(cè)推器筒體與結(jié)構(gòu)的焊縫，在側(cè)推器筒體與結(jié)構(gòu)施焊時(shí)應(yīng)采取對(duì)稱焊等措施以避免筒體過(guò)度變形。側(cè)推器焊接順序：先焊接側(cè)推器的縱向筋板，再焊接環(huán)形筋板和筒體對(duì)接環(huán)縫。在焊接時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)側(cè)推器筒體電機(jī)基座法蘭面的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，確保數(shù)據(jù)不超差。

1.2 側(cè)推器和主推器的動(dòng)力負(fù)載分配

深中通道的隧道段施工地點(diǎn)水深不夠，需要新挖1條航道用于沉管運(yùn)輸，船舶所有人從挖泥量等綜合成本方面考慮選用軸系推進(jìn)。由于動(dòng)力定位(Dynamic Positioning,DP)抗流選用8臺(tái)大功率側(cè)推器，因此面臨1個(gè)難題：如何在有限空間內(nèi)合理布置電力設(shè)備和分配電力?？紤]船型的特殊性：兩側(cè)側(cè)推器同時(shí)運(yùn)行效率不高，同一時(shí)刻僅單側(cè)側(cè)推器運(yùn)行可高效利用電力，且每臺(tái)主機(jī)通過(guò)齒輪箱帶動(dòng)1個(gè)CPP和2臺(tái)軸發(fā)，根據(jù)需要啟動(dòng)軸發(fā)，提供側(cè)推器所需要的電力。最終采用1臺(tái)軸發(fā)為不同片體的艏艉側(cè)推器供電和1臺(tái)變頻柜連接2臺(tái)側(cè)推器的方案。這樣布置可提高運(yùn)行可靠性和降低投入成本。

該型船主機(jī)功率為9 280 kW/臺(tái)，在空載航行時(shí)主機(jī)3 418 kW/臺(tái)即可達(dá)10.0 kn的航速，如圖2所示。裕量功率較多導(dǎo)致在航行時(shí)無(wú)法驗(yàn)證主機(jī)滿載能力。經(jīng)多方商議，在碼頭利用負(fù)載箱吸收軸發(fā)功率，約80%負(fù)載，用碼頭帶纜，適當(dāng)帶螺距角旋轉(zhuǎn)螺旋槳吸收余下的1 680 kW。通過(guò)該方法驗(yàn)證主機(jī)100%的負(fù)荷能力。其他負(fù)荷在試航時(shí)驗(yàn)證。通過(guò)碼頭和海試相結(jié)合的方法，最終驗(yàn)證主機(jī)常用的25%、35%、50%、80%和100%等負(fù)載的可靠性。

圖2 航速、功率和螺距角曲線

2 作業(yè)絞車系統(tǒng)

船舶進(jìn)出塢、碼頭系泊、沉管牽引、綁扎浮運(yùn)、船舶錨定、沉管沉放和定位調(diào)節(jié)等作業(yè)主要由船上的絞車系統(tǒng)完成。如何用最少的絞車完成復(fù)雜的施工，并為將來(lái)不同尺寸沉管預(yù)留改造的可能性，是絞車和導(dǎo)纜器布置的難點(diǎn)。該型船甲板錯(cuò)綜布置30臺(tái)各類絞車，按功能分為5類。

2.1 移船絞車

設(shè)置8臺(tái)120 t移船絞車，用于船舶進(jìn)出塢及沉管施工地點(diǎn)的精確定位和位置調(diào)整[3]。移船絞車及配套導(dǎo)纜器的布置設(shè)計(jì)和絞車銷軸傳感器底座的安裝是裝船難點(diǎn)。

由于沉管預(yù)制場(chǎng)的系泊點(diǎn)與船舶存在高度差，并需要通過(guò)纜繩收放移動(dòng)船舶，因此對(duì)移船絞車出繩點(diǎn)和出繩角度提出較高要求，如圖3所示。綜合多方考慮，每側(cè)片體布置4臺(tái)絞車(2臺(tái)朝艏、2臺(tái)朝艉)、4個(gè)導(dǎo)向立柱和6個(gè)出繩纜柱(4個(gè)朝側(cè)向、前后各1個(gè))。艏艉4個(gè)纜柱采用六滾柱滿足各向出繩角度要求，側(cè)面采用四滾柱(上下滾靠外)滿足水平50°、向上>30°、向下>90°的需求，局部更大出繩角度(水平+70°～-35°、向上30°、向下90°)采用延長(zhǎng)下滾的四滾柱解決。

圖3 絞車移船出繩示例

移船絞車在底座銷軸設(shè)置應(yīng)力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)受力情況，而移船絞車底座需要插入船體結(jié)構(gòu)焊接，焊后底座變形會(huì)影響傳感器精度，其控制工藝是關(guān)鍵。采用假軸替換法和底座絞車預(yù)固定整裝安裝法解決傳感器保護(hù)問(wèn)題，在焊接合格后，更換銷軸傳感器，去除預(yù)固定件，使其恢復(fù)正常。

2.2 牽引絞車

在跨梁上布置8臺(tái)40 t牽引絞車，用于將沉管由預(yù)制塢牽引至船中間綁扎浮運(yùn)位置，兼作輔助系泊帶纜。沉管與船相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。絞車的位置和角度要求與沉管預(yù)制廠環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，因此牽引絞車布置和導(dǎo)纜器的型式選擇是難點(diǎn)。

圖4 牽引沉管示例

通過(guò)多次溝通，為滿足鋼絲繩在牽引沉管過(guò)程的換向要求，在跨梁下沿交叉設(shè)置8個(gè)萬(wàn)向?qū)Ю|器。在絞車出繩方向近跨梁上沿設(shè)置8個(gè)四滾柱為8臺(tái)絞車導(dǎo)向。在片體兩側(cè)各設(shè)置8個(gè)四滾柱用于輔助系泊(滿足45°水平夾角和向下90°，水平滾柱靠舷側(cè))。由于鋼絲繩從萬(wàn)向?qū)Ю|器內(nèi)通過(guò)，因此萬(wàn)向?qū)Ю|器設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)注意控制跨梁上下沿鋼絲繩角度在萬(wàn)向?qū)Ю|器內(nèi)不同角度的相對(duì)位置，避免鋼絲繩磨損萬(wàn)向?qū)Ю|器內(nèi)壁結(jié)構(gòu)。安裝定位應(yīng)注意拉繩檢查，如圖5所示。

圖5 萬(wàn)向?qū)Ю|器試?yán)K

2.3 定位絞車

設(shè)置6臺(tái)80 t定位絞車，用于沉管縱橫位置調(diào)整。兩側(cè)布置4臺(tái)定位絞車，按不同長(zhǎng)度的沉管位置配置導(dǎo)纜器進(jìn)行橫向位置調(diào)整，同時(shí)考慮將來(lái)為更多尺寸沉管的升級(jí)改造提供可能。縱向設(shè)置2臺(tái)絞車進(jìn)行沉管縱向位置調(diào)整。技術(shù)難點(diǎn)是縱向絞車導(dǎo)纜器的設(shè)計(jì)。

縱向絞車前后布置，導(dǎo)向滑輪分別掛在和壓在跨梁上，1個(gè)受拉力，1個(gè)受壓力，而應(yīng)力傳感器設(shè)置在導(dǎo)向滑輪銷軸上。為精確反饋應(yīng)力情況，設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)注意傳感器應(yīng)力點(diǎn)的方向與鋼絲繩夾角反向安裝以減少誤差，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)向滑輪應(yīng)力傳感器方向示例

2.4 提升絞車

設(shè)置6臺(tái)40 t提升絞車，用于沉管提放,根據(jù)不同沉管長(zhǎng)度，每次使用其中4臺(tái)作業(yè)。提升絞車可與定位絞車同步動(dòng)作，通過(guò)沉管的下放速度和角度變化，操作系統(tǒng)智能化計(jì)算并控制各絞車收放鋼絲繩的速度，使沉管保持水平狀態(tài)升降，確保沉放過(guò)程可控和高精度。提升絞車與滑輪組、鋼絲繩等組成系統(tǒng)，通過(guò)定、動(dòng)滑輪組將提升能力提高至450 t。滑輪組是提升系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其動(dòng)作可靠性是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)和制作精度要求高，集成是重點(diǎn)。

滑輪組由改向滑輪、定滑輪組、動(dòng)滑輪組及索節(jié)固定裝置等組成，如圖7所示。單個(gè)滑輪組的精度在設(shè)備廠控制，精度控制核心轉(zhuǎn)移至集成支架，需要綜合考慮加工設(shè)備精度、操作檢修及制作能力等多方面要求，制定合理控制工藝，覆蓋支架制作、軸孔加工、裝配工藝等控制點(diǎn)。滑輪組繞繩共計(jì)16次鋼絲繩往返，其起落方向應(yīng)嚴(yán)格按照繞繩路線，避免鋼絲繩交錯(cuò)摩擦。

圖7 提升滑輪組示例

2.5 雜用絞車

在艏艉跨梁上配置2臺(tái)5 t雜用絞車，用于舾裝件和鋼絲繩的轉(zhuǎn)移等輔助作業(yè)。

3 壓載調(diào)駁系統(tǒng)

沉管裝載、運(yùn)輸及定位安裝是一項(xiàng)高精度工作，需要船舶和沉管的壓載系統(tǒng)密切配合[4]。設(shè)計(jì)建造重點(diǎn)為船舶壓載與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、沉管壓載系統(tǒng)供給接口設(shè)置和沉管監(jiān)控供給接口設(shè)置。

3.1 船體壓載系統(tǒng)

該型船每個(gè)片體壓載艙的總艙容為V1=9 029 m3，按8 h壓載艙由空艙狀態(tài)至注滿水狀態(tài)計(jì)算，壓載泵的總排量為CA1=9 029 m3/8 h=1 129 m3/h。片體中間無(wú)法連通，為方便布置、提高可靠性，每側(cè)設(shè)置3臺(tái)排量為600 m3/h、壓力為0.3 MPa的壓載泵，設(shè)置1臺(tái)掃艙泵用于清空。

在每個(gè)壓載艙均設(shè)置遙控閥和液位遙測(cè)傳感器，每個(gè)片體艏部、舯部和艉部均設(shè)置吃水傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶吃水及壓載艙情況，通過(guò)壓載泵注排，精確控制船舶浮態(tài)。

沉管在浮運(yùn)時(shí)為不產(chǎn)生船管水平位移，需要船體通過(guò)支墩為沉管施加一個(gè)向下力[5]，通過(guò)綁扎拉索將沉管固定在船體支墩上，使沉管與船體連成一體。由預(yù)制基地至施工海域，海水密度變化使沉管和船體受到的浮力產(chǎn)生變化，而沉管在處于浮運(yùn)狀態(tài)時(shí)不可使用內(nèi)部壓載泵，為保持支墩受力穩(wěn)定，需要通過(guò)船體的壓載泵進(jìn)行調(diào)節(jié)。

船體與165 m沉管吃水及排水量隨海水密度變化情況如表1所示。隨海水密度減小，船體排水量增大，沉管排水量減小，支墩受力變小，沉管在運(yùn)輸過(guò)程中可能產(chǎn)生水平位移。為使支墩處受力穩(wěn)定，調(diào)節(jié)船舶壓載，加注276 t壓載水，此時(shí)支墩處受力穩(wěn)定。

表1 船體與165 m沉管吃水及排水量隨海水密度變化情況

3.2 管節(jié)壓載系統(tǒng)

管節(jié)壓載是用于沉管沉浮調(diào)節(jié)的注排水系統(tǒng)。管節(jié)自帶壓載泵、壓載管、控制閥、壓載水箱及遙測(cè)系統(tǒng)等。船舶按系統(tǒng)需求，完成供電和通信接口，提前敷設(shè)控制柜、控制臺(tái)與電纜卷盤滑環(huán)之間的電纜，在艏部跨梁上設(shè)置4個(gè)電纜卷盤(2個(gè)組合電纜卷盤，2個(gè)動(dòng)力卷盤)，用于實(shí)現(xiàn)船體與管節(jié)內(nèi)設(shè)備的通信控制和視頻傳輸，同時(shí)為管內(nèi)控制柜及設(shè)備提供電源。駕駛室控制臺(tái)設(shè)置管節(jié)壓載水控制站和模擬板，可對(duì)管節(jié)內(nèi)壓載泵和閥門進(jìn)行控制。

3.3 測(cè)控系統(tǒng)

為監(jiān)控管節(jié)沉放精度，設(shè)置測(cè)控系統(tǒng)。在甲板艏艉各設(shè)置1個(gè)測(cè)控間，在船體的四角位置設(shè)置全球定位系統(tǒng)(GPS)天線及差分天線。在沉管首尾各放置1座測(cè)量塔，首測(cè)量塔分別布置GPS天線和北斗天線。通過(guò)定位數(shù)據(jù)計(jì)算船位和沉管姿態(tài)，指導(dǎo)管節(jié)調(diào)節(jié)定位[6]。在艉部跨梁的左、中、右預(yù)留聲吶位置，周圍應(yīng)無(wú)大功率無(wú)線電設(shè)備，聲吶可升降潛入水中觀察對(duì)接情況，用于指導(dǎo)沉管安裝。

3.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為準(zhǔn)確監(jiān)控管內(nèi)漏水和設(shè)備運(yùn)行等情況，預(yù)留管節(jié)內(nèi)攝像頭與船舶視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)及施工管理系統(tǒng)監(jiān)控管節(jié)內(nèi)的情況。在控制臺(tái)上設(shè)置直通聲力電話，實(shí)現(xiàn)與管節(jié)內(nèi)的通信。與拉索應(yīng)力監(jiān)測(cè)、沉管靜態(tài)監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)合計(jì)，共100多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，通過(guò)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)通信連接實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控分析。

4 氣象觀測(cè)系統(tǒng)

為保障浮運(yùn)安裝安全，配置氣象觀測(cè)系統(tǒng)，由4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位和接收處理顯示系統(tǒng)組成，用于監(jiān)控洋流、溫度和鹽度等變化。在艉部跨梁內(nèi)側(cè)兩端設(shè)置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉管對(duì)接處海流的變化。在舯部外側(cè)設(shè)置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沉管對(duì)接處海水溫鹽度的變化。船舶應(yīng)預(yù)安裝系統(tǒng)的輔助設(shè)備及預(yù)埋連接電纜。羅經(jīng)甲板應(yīng)預(yù)布置接收天線，避免與導(dǎo)航天線發(fā)生干涉。

5 拉合系統(tǒng)

拉合系統(tǒng)是在沉管對(duì)接時(shí)壓緊GANA型橡膠密封圈以保證水密性的關(guān)鍵，由2套200 t的拉合油缸、液壓管、液壓泵站和液壓軟管卷盤等組成。拉合油缸位于沉管頂兩側(cè)，隨沉管沉放入水，由液壓軟管連接至船上的液壓泵站。設(shè)計(jì)關(guān)鍵為應(yīng)確定沉管對(duì)接油缸位置，從而合理布置液壓軟管卷盤，保證管路布置的合理性。

6 DP系統(tǒng)

珠江口海域水位復(fù)雜，為抵抗橫流、保持船位，配置DP-1系統(tǒng)。推進(jìn)動(dòng)力由2臺(tái)主推器及8臺(tái)側(cè)推器組成。

6.1 功率限制和分配

兩側(cè)主機(jī)各帶2臺(tái)軸發(fā)為側(cè)推器供電，采用1臺(tái)變頻器同時(shí)啟動(dòng)2臺(tái)側(cè)推器模式，側(cè)推器在啟動(dòng)后，1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，另1臺(tái)處于零螺距空轉(zhuǎn)狀態(tài)。設(shè)置為艏艉交叉、左右交叉模式，即1號(hào)軸發(fā)為艏部1號(hào)側(cè)推器和艉部6號(hào)側(cè)推器供電，2號(hào)軸發(fā)為艏部2號(hào)側(cè)推器和艉部5號(hào)側(cè)推器供電，3號(hào)軸發(fā)為艏部3號(hào)側(cè)推器和艉部8號(hào)側(cè)推器供電，4號(hào)軸發(fā)為艏部4號(hào)側(cè)推器和艉部7號(hào)側(cè)推器供電。由于側(cè)推器變頻器僅啟動(dòng)、不控制，8個(gè)側(cè)推器的控制完全獨(dú)立，因此側(cè)推器控制系統(tǒng)一側(cè)無(wú)法根據(jù)電力可用功率信號(hào)分別限制側(cè)推器電機(jī)功率，只能由側(cè)推器提供電機(jī)功率信號(hào)至電力管理系統(tǒng)(Power Management System，PMS)進(jìn)行判別，由PMS發(fā)出功率限制指令至側(cè)推器系統(tǒng)。總體設(shè)計(jì)2臺(tái)軸發(fā)開(kāi)關(guān)與母聯(lián)開(kāi)關(guān)為不同時(shí)合閘狀態(tài)。為防止軸發(fā)過(guò)載，應(yīng)對(duì)側(cè)推器進(jìn)行功率限制。左舷單線圖如圖8所示。

圖8 左舷單線圖

在單臺(tái)軸發(fā)出現(xiàn)故障時(shí)，合閘母聯(lián)開(kāi)關(guān)，另1臺(tái)軸發(fā)帶動(dòng)2個(gè)變頻器將出現(xiàn)軸發(fā)過(guò)載情況。經(jīng)核實(shí)，4臺(tái)側(cè)推器在零螺距空轉(zhuǎn)狀態(tài)的總電流為4 000 A，已達(dá)單臺(tái)軸發(fā)極限，因此1臺(tái)軸發(fā)不能同時(shí)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)變頻器，需要進(jìn)行限制。最終功率限制方案：(1)在正常工況(4臺(tái)軸發(fā)同時(shí)運(yùn)行)條件下，PMS采集8臺(tái)電機(jī)的電流信號(hào)，由PMS給出電流限制信號(hào)至側(cè)推器控制系統(tǒng)，側(cè)推器限定螺距，同時(shí)側(cè)推器給出負(fù)荷控制信號(hào)至DP系統(tǒng)；(2)在單側(cè)配電板1臺(tái)軸發(fā)出現(xiàn)故障時(shí)，PMS通過(guò)重載問(wèn)詢限制變頻器，啟動(dòng)1臺(tái)變頻器。

6.2 DP功率設(shè)置

DP能力分析是按照2臺(tái)主機(jī)和4臺(tái)側(cè)推器同時(shí)在線得出在不同工況(不同推進(jìn)器在線)條件下的定位能力，如圖9所示。但實(shí)際上8臺(tái)側(cè)推器和2臺(tái)主推器均在線，此時(shí)需要考慮側(cè)推器零螺距時(shí)的功耗(理論能力分析未考慮此部分功耗)?；趯?duì)主機(jī)的保護(hù)，在DP工況條件下對(duì)主推器螺距進(jìn)行重新標(biāo)定。在每臺(tái)艏側(cè)推器滿負(fù)荷、1臺(tái)艉側(cè)推器零螺距在線的情況下，計(jì)算主機(jī)剩余功率為2 318 kW。最終標(biāo)定主推器系統(tǒng)正車螺距45%，倒車螺距60%。

圖9 DP能力分析

7 施工管理系統(tǒng)

施工管理系統(tǒng)是將絞車控制系統(tǒng)、壓載系統(tǒng)、拉合系統(tǒng)、沉管姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)、水下測(cè)量系統(tǒng)、DP系統(tǒng)、起重機(jī)控制系統(tǒng)、全船監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)及自動(dòng)化等針對(duì)全船和沉管運(yùn)輸安裝的施工過(guò)程進(jìn)行集成的一種模塊化、智能化、數(shù)字化和可視化的管理模式。通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障分析進(jìn)行陸基的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程協(xié)助，縮短故障排查和解決的時(shí)間，重點(diǎn)是系統(tǒng)接口的匹配工作。

8 船管對(duì)接

船管對(duì)接采用8個(gè)船體支墩嵌入沉管對(duì)應(yīng)凹槽的楔塊鎖緊方式，如圖10所示。為保證8個(gè)支墩與每節(jié)沉管匹配、受力均衡，重點(diǎn)在統(tǒng)籌設(shè)計(jì)和建造精度控制。凹槽雖預(yù)留比支墩單側(cè)寬100 mm的空間，但若8個(gè)支墩相互錯(cuò)位過(guò)大，將導(dǎo)致支墩無(wú)法卡入凹槽。結(jié)合船舶建造工藝水平，提出船舶建造保證任意支墩間偏差不超過(guò)20 mm，高差不超過(guò)2 mm。在建造時(shí)，應(yīng)注意支墩面板定位安裝階段和精度控制工藝應(yīng)用。

圖10 船管連接俯視圖

在船帶管作業(yè)時(shí)，重達(dá)8萬(wàn)t的沉管一旦漏水失控，將影響船舶安全。為此，在船管連接綁扎拉索時(shí)，應(yīng)考慮應(yīng)急釋放功能。經(jīng)綜合評(píng)估，采用液壓快速脫扣法。在沉管漏水失控時(shí)，采用液壓脫扣拉索，釋放提升絞車，使船管分離，達(dá)到保證船舶安全的目的。船管連接綁扎拉索如圖11所示。

圖11 船管連接綁扎拉索

9 結(jié) 論

(1)基于自航和DP需求，綜合施工海域水深限制和船舶投資經(jīng)濟(jì)性考慮，選用雙軸系和八側(cè)推器的配置，在布置上應(yīng)兼顧沉管對(duì)推力的影響和主推器與側(cè)推器的空泡干涉，在建造時(shí)應(yīng)注意制定精度控制工藝，解決側(cè)推器倒裝和狹窄片體內(nèi)長(zhǎng)軸系安裝的精度控制。

(2)結(jié)合沉管進(jìn)塢裝載、浮運(yùn)安裝的環(huán)境和施工特點(diǎn)，分析5類作業(yè)絞車及導(dǎo)纜器的選型布置要點(diǎn)，明確設(shè)計(jì)安裝的關(guān)鍵事項(xiàng)，提出可行的精度控制工藝。

(3)針對(duì)船帶管浮運(yùn)的新作業(yè)方式，解析船管浮態(tài)由沉管預(yù)制廠至施工水域隨海水環(huán)境變化的特點(diǎn)，確定船管壓載系統(tǒng)配置和浮運(yùn)壓載調(diào)節(jié)方法，闡述作業(yè)施工、監(jiān)測(cè)和視頻通信等系統(tǒng)裝船的技術(shù)要點(diǎn)。

(4)針對(duì)該型船十推進(jìn)器的DP-1系統(tǒng)，采用每舷一拖三的動(dòng)力配置和單變頻器供雙側(cè)推器啟動(dòng)模式特點(diǎn)，分析側(cè)推器功率分配和限制的必要性，制訂側(cè)推器功率限制方法和主推器螺距限制方案。