3000t機械船臺滑道弧形變直線軌道型式分析

為滿足大型艦艇的保障要求，擴大修理民用船舶的能力，工廠迫切需要增加上、下排能力。以某型護衛艦和某型登陸艦以及某型破冰船作為母型進行3000t縱向機械式船臺滑道的改造設計，設計中綜合考慮地域和水文的影響因素，為減小末端水深和增加干軌長度，采用弧形變直線的軌道型式。針對這種獨特的軌道型式，下面對其特性進行論證分析。

1 軌道基本參數

水域和陸域高程基準面均為當地理論深度基準面時，滑道水平投影總長度285.7m，前部分弧形滑道段半徑7000m，水平投影長度225.7m，后部分直線滑道坡度1∶30，水平投影長度60m;分界點處切線斜率1∶17.3。軌道梁起點標高+4.156m，弧形滑道與直線滑道交點處軌頂標高－5.263m，軌道梁終點標高－7.263m。

1)幾種潮高時的干軌長度，見表1。

表1 幾種潮高時的干軌長度 m

2)3種船型上排停置后，末節車和船尾處的軌頂標高及此標高水位1天的持續時間，見表2。

表2 軌頂標高及持續時間

2 軌道型式特性分析

本設計在前段弧形滑道的基礎上，尾部連接60m長，坡度1∶30的直線滑道，此種型式的軌道設計未發現先例，無經驗供參考和借鑒。針對工廠上排的實際情況，對本滑道型式在使用中可能遇到的難點及問題進行理論分析。

1)小車下水。

隨船小車之間均采用銷軸、拉桿型式的活節連接，可在相鄰兩節車所壓軌道面變坡時做適當調整。定性分析以下幾種軌道型式中活節的作用:①直線滑道。從始至終坡度不變，小車拉桿只有在軌道梁產生變形的情況下才會轉動角度進行調整。②弧形滑道。從始至終坡度都在變，但任意兩小車間的坡度變化是相同的，小車拉桿角度也只有在軌道梁產生變形的情況下才會轉動角度進行調整。③弧形變直線滑道。在某一隨船小車通過分界點，而其后一輛小車還未通過的這段時間內，前者的坡度保持1∶30不變，后者坡度繼續變大，從而產生了兩小車的坡度變化，小車自重 (去除浮力)產生的平衡力矩大于拉桿與銷軸之間的摩擦力矩和小車的慣性矩 (跟速度有關)以及淤泥的阻力力矩，產生拉桿的轉動;反之，會出現車輪無法貼緊軌道，發生出軌。

通過以上分析得出:軌道梁不發生變形的情況下，只有第3種軌道型式才會發生拉桿的扭轉。通過改進活節結構設計，增加轉向能力，可以保證隨船小車的下水。

2)設計母型船上、下排計算。

對直龍骨船型上排，隨船小車在船臺區布墩組車后，龍骨線必須是一條直線。在直線滑道和弧形滑道上，小車組無論放到任何位置，龍骨線依然是一條直線，但在弧形變直線滑道上，小車組如果首和尾壓在了兩種軌道型式上，龍骨墩將不再是一條直線，處于直線段滑道的小車龍骨會高出龍骨線。因此，在上、下排過程中，隨船小車在直線段滑道位置是絕對不能坐墩的。

以下分別對幾種典型船型的上排過程進行計算分析。

(1)某型護衛艦。上排潮高1.8m，首車高(包含龍骨墩)1.7m，首車坐墩處水深4.13m;艦艇艏吃水3.03m，艉吃水3.09m;隨船小車占用長度85m;根據計算，小車組下放到軌道末端，前移水平距離約23m后，首車坐墩，此時尾車還處在分界點后大約37m處。首車坐墩后，船體將隨小車同時前移，船首部受首車支反力作用抬起，船體尾部也會因為浮力減小而降低，直至船體龍骨同時坐到首車后其余小車龍骨墩上。在這個過程中，船體首、尾吃水始終發生變化，浮力的大小和浮心位置也始終在變，同時首車的支反力也始終變化。為確定船體整體坐墩時小車所處的位置，我們考慮下水情況，下水時船體艉浮瞬間的位置必定相同于上排時整體坐墩瞬間的位置。

該船下水主要依據:船長98m，下水質量1580t，重心至首車距離40.81 m。在船臺區，潮水1.8m時，首垂線處吃水－4.420m，尾吃水－1.319m。

通過靜水力計算下水狀態數據，繪制計算表(略)和下水曲線圖 (略)。根據下水曲線圖可以得出某型護衛艦下水時，在離船臺起始端124.5m處，船尾開始上浮，也就是說上排時尾車過分界點14.7m后，船體才會完全坐墩。因此滑道設計能滿足某型護衛艦上、下排的要求。但對潮高和潮位持續時間有要求，上排前要準備充分。

(2)按上述方法分別對某型登陸艦、某型破冰船也進行了計算分析，在特定吃水情況下，上排整體坐墩和下排艉浮點均在分界點之前，所以滑道設計也能滿足這兩種母型船上、下排的要求。考慮民用船舶的特點，有針對性的選取了500t冷藏船進行了計算，也得出同樣的結論。

3 結論

通過計算和分析，弧形變直線軌道型式的機械船臺滑道設計適合工廠的實際情況，既保證了足夠的干軌長度，滿足上排船修理施工的要求，又減少了軌道末端水深，減少水下挖掘工程的施工量和清淤的難度。同時，本軌道型式又存在一定的弊端:小車運行穩定性較其它型式差，對機械結構的設計要求高，同時上下排操作時，潮水高度和持續時間必須滿足要求才能進行。

針對以上問題，要求在詳細設計和投入使用后必須注意以下問題:①主牽引絞車和倒拉絞車設計速度不宜過快，盡量降低隨船小車的下水速度，以減小通過分界點時隨船小車轉向的慣性矩。②設計排車方案時盡量減小隨船小車間距離，縮短拉桿長度，以減小通過分界點時拉桿角度的變化值。③優化設計拉桿與銷軸之間連接的活節結構，減小轉動時的摩擦阻力。④滑道使用后定期清淤，減小淤泥對小車下水產生的阻力。⑤每型船上、下排操作前都要進行計算，確定需要的最低潮水高度和持續時間，保證隨船小車與船體在分界點后不能觸壓。⑥優化上下排操作工藝，提高塢墩安裝精度。