基于半潜驳与机械牵引的船舶下水方式
时间：2020-11-10 10:02:17 来源：达达文档网 本文已影响 人 
陈锌
摘 要：本文介绍一种通过牵引绞车拉移、半潜驳配合完成船舶下水的方式。其主要流程：船舶在水平船台作业完成后换墩到移船小车上，通过绞车牵引移船小车沿轨道将船舶拉到半潜驳上，然后下沉半潜驳使船舶上浮完成船舶下水。
关键词：牵引绞车;半潜驳; 下水方式
中图分类号：U671.5 文献标识码：A
Abstract：
This paper introduces a method of launching a ship by means of traction winch and semi-submersible barge. The main processes are as follows：
after the completion of the horizontal slipway operation， the ship changes the pier to the moving trolley， pulls the ship along the track to the semi-submersible barge by the winch， sinks the semi-submersible barge to float the ship to launch the ship.
Key words：
Traction winch; Semi-submersible barge; Launching method
1 前言
船舶下水是船舶建造过程的一个重要环节。本文结合公司承接的船舶，介绍在平地船台搭载后采用牵引绞车、半潜驳完成移船下水的方式。
2 船舶下水方式
船舶下水方式主要有以下几种：
（1）重力式下水
船舶在倾斜船台上建造，當建造到具备一定条件后解除约束，船舶依靠自身重力实现下水。
（2）漂浮式下水
船舶在船坞内建造，当建造到具备一定条件后打开坞门进水使船舶上浮实现下水。
（3）机械式下水
采用下水牵引设备直接将船舶移入水中，或移到下水升降平台通过平台下降实现下水。
机械式下水包括：起重机起吊下水;气囊配合下水;半潜驳配合下水等方式。
上述几种下水方式中：
（1）重力式下水速度最快、后续投入的维护费用不高，是船厂较早选用的下水方式。但这种方式由于受到航道宽度的限制，从而限制了船厂生产的规模;
（2）干坞漂浮式下水基本上不受航道限制且方式安全。但干坞的建造成本和后期维护成本较高，主要在中、大型船厂采用较多;
（3）机械式下水采用全套自动化顶升拉移设备可提高下水速度，但相应的投入也较多;如果采用牵引设备配合移动设备下水则相对灵活，但下水准备时间相对较长;如果采用气囊做为移动设备，则目前多数由专业气囊公司负责，费用增加且时间上也会受到影响。
通过对上述各种下水方式的对比，结合公司码头、航道位置及资源、产品情况，最后决定采用牵引绞车、移船小车、半潜驳三位一体配合的平地机械式下水方式。
3 设施设备
公司主要建造产品定位在64 000 DWT散货船及以下规格的船型，据此配备相应船台、半潜驳、移船小车等设施设备：
（1）船台
下水最大重量设定为16 000 t，主要包括船舶重量、工装重量;船台有效搭载长度255 m;路轨地基单边线载荷75 t/m;设置两条移船路轨。
（2）牵引绞车
船台左右两侧各设置一台额定拉力为75 t牵引绞车作为下水拉移的动力，绞车统一由布置在船台的集控室操控;选用额定载荷为500 t的5饼滑轮组与绞车配合实现需要的拉力;下水重量16 000 t、静摩擦系数按0.04，所需牵引力为16 000x0.04=640 t、单边为320 t;5饼滑轮组工作绳数为10股、效率取0.82，绞车所需拉力为320/（10*0.82）=39.0 t;转向滑轮两个、效率取0.96，实际拉力为39.0/（0.96x0.96）=42.3 t。75 t拉力满足要求。
（3）轨道
沿船台线载荷布置左右各1条固定式小车轨道，轨道中心与船台中心的距离为6 m;轨道选用标准重轨QU70，高120 mm;码头区域因有吊车，该区域的轨道为可拆式;码头与半潜驳对接处在船进驳过程中水平高度存在小幅度的变化，此处预留一截活动式轨道，其与码头和半潜驳上的轨道不焊接，如图1所示。
（4）移船小车
船体在船台完成合拢后，由船台墩位转移到移船小车上。小车设计载荷为150 t，纵向外形尺寸为1.6 m，每隔2 m布置一台小车，在两条100 m的轨道长度范围内各布置50台。
（5）半潜驳
公司原有的浮船坞，平时主要用于船舶修理。在新船进行下水作业时，在浮船坞上增加一段高约2.5 m的临时可拆式下水滑道结构，改装成半潜驳，举力为22000 t，能满足总长230 m、型宽36 m以下的船舶下水。
（6）横梁
船体首尾区域无法直接落到小车上，因此在首尾区域需布置一定数量的横梁，横梁设计载荷为500 t。横梁架在两侧的小车上，船体重量由横梁传递到小车上。
（7）其它辅助设备
下水作业时在码头前沿设置全站仪，用以观察移船时浮船坞与船台的直线度;另外，还配备有固定浮船坞用的系泊设备、拖船等。
4 船舶下水的过程
4.1 技术工艺文件的准备
船舶下水作业过程涉及的危险源比较多，因此船厂在船舶下水之前项目组需编制一份《项目下水策划书》，内容包括：计划、技术工艺要求、安全检查等内容;技术部门需编写《项目下水工艺》，内容包括：下水方案概述、下水条件、下水前准备、船舶下水、应急措施、工具工装需求等。其中，包含移船小车布置图、牵引系统布置图及半潜驳系泊图、稳性计算书等附件：
（1）移船小车布置图主要包括以下内容：小车详细位置、各区域受力情况说明等。平行舯体区域，小车通过垫木工装可直接支撑船体，因此主要画出小车的数量及工装垫木的铺设细节;首尾区域需通过下水横梁将船体的重量转移到小车上，因此小车的位置需按肋位明确标记。
换墩步骤及注意事项：移船前，船体整体重量将从船台支撑墩转移到移船小车，因此对换墩的操作步骤以及横梁与小车、船体之间垫木铺设节点等需明确标示，减少因此带来的对船体的变形损害。
每辆小车左右两边设计有连接耳板，通过插销将工装与耳板连接，实现纵向串联（见图2和图3），在首尾或重量集中区域视实际情况进行局部加强;左右轨道小车横向不做连接。
图4 为移船小车布置图局部截图。
（2）《牵引系统布置及半潜驳系泊图》
主要包括以下内容：牵引拉力计算;钢丝绳选用、滑轮组穿绳细节;绞车、钢丝绳、滑轮组在船台的详细位置;半潜驳在码头的系泊布置;半潜驳轨道与码头轨道对接详图等，如图5所示。
（3）稳性计算书
包括船舶下水进驳和沉驳新船出驳阶段两部分内容。
下水进驳阶段，主要是半潜驳吃水计算、调载等要求。下水作业需持续几个小时，在这期间随着下水船舶逐步进驳，重量也逐渐由船台过渡到半潜驳，直接导致吃水变化，并且潮汐同时也在变，故需依据船舶重量转移进行调载计算，以保持与码头的水平对接;
沉驳新船出驳阶段，主要是计算半潜驳的下沉深度，必要时对船舶进行压载调平，以保证船舶顺利从半潜驳内漂浮出驳。
新船进驳和出驳时所需要的潮水高度也包含在計算书中。计算依据为下水重量、空船重量及预估的漂浮吃水、码头标高、下水水域水深、沉驳水域水深等，计算完成后通过查《潮汐表》确定最佳的下水时间段。
4. 2 下水操作过程
施工部门按项目策划书、技术工艺文件的要求完成船台和半潜驳各种下水准备工作后，项目组提前组织各部门进行下水前大检查，下水当天由下水总指挥下令启动下水作业。下水作业主要包括两部分内容：移船进驳;沉驳浮船。
（1）移船进驳
包括列下几个阶段：① 船舶整体在船台上拉移;② 船舶半截在船台、半截在半潜驳;③ 船舶整体在半潜驳上拉移。
这一阶段相对平稳，主要关注左右小车的同步性;
到了第二个阶段，半潜驳与码头的水平度是重点，相应作业就是船舶的调载，这个过程由调载人员密切关注半潜驳的吃水和各压载舱的排水情况，中间可临时性停止绞车拉移;
由第二阶段过渡到第三个阶段时，有一个危险控制点，即当船舶全船重量由船台转移到半潜驳上的这一瞬间。如果调载出现滞后，往往导致半潜驳迅速下沉，从而带来不安全因素，调载控制人员在这个点之前需全面了解情况，及时做好准备，控制船舶平稳过渡到驳上;
当船舶全部进驳后即进入第三阶段，主要是同步拉移的控制和均衡调载，相对比较平稳。完成第三个阶段后，第一部分工作也告完成，半潜驳承载着下水船舶一起移驳到沉驳水域。
（2）沉驳浮船
半潜驳到达沉驳区域后，按所需要的潮高在规定的时间段沉驳。受水深影响，个别下水船舶需进行纵倾调载，保证按预定的吃水起浮。沉驳之前安排人员快速进行外底板检查，是否存在变形情况;之后按常规船舶出驳流程操作。至此，下水作业完成（见图6）。
4.3 下水过程应注意的问题
（1）牵引绞车拉力
绞车由集控室人员操作，操作人员整个过程需密切观察各类参数，特别的牵引力是否与计算存在较大差别、启动后拉力是否平稳，如有异常应立即停止拉移;
（2）移船小车、横梁
安排专人巡查小车是否出现临时受损、横梁是否明显受力变形、左右小车是否同步;
（3）半潜驳
船首由于受水流影响会产生一定的偏差，通过全站仪全程观察半潜驳与船台是否平行，如果发现问题应及时通知拖轮修正;
（4）系泊缆绳受力
由于半潜驳移位等因素影响，需检查缆绳受力，主要是通过35 t绞车控制的带缆绳，避免瞬间拉力过大拉断缆绳。
5 牵引方式的拓展应用
（1）串联造船
在船台长度满足船长搭载的情况下，一艘以上的船舶在船台进行搭载。前一艘船下水后，后续船总段通过小车往前移动，实现串联造船，甚至是两艘船同时搭载、下水。
（2）超宽船舶下水
在船台条件允许下增加路轨，实现超宽船舶下水。本公司成功操作过宽度为60 m的海工产品顺利下水。
（3）移船上岸改装
大型船舶的改装，特别是船舶加长改装，船舶可通过进驳、浮驳、码头拉移上岸在船台实现改装。
（4）舵桨安装平台
移船小车搭配工装组合成舵桨安装平台，提高便利性。
6 结束语
以上是船舶在平地船台建造，通过牵引绞车、移船小车和半潜驳配合使用实现船舶下水的一种方式。成本投入不高、后期修护费用低，同时还能拓展使用，适用于各类船厂特别是中、小型船厂使用。
