千斤頂導向滑輪在沉船打撈工程中的應(yīng)用及改進探討

【摘要】本文介紹了導向滑輪的初步設(shè)計、生產(chǎn)及其在“暢通”輪艉段打撈工程中的應(yīng)用，分析工程實際應(yīng)用的一些不合理性，提出了改進措施并且提出了其替代方案，最后利用ANSIS軟件進行了有限元強度計算校核。

【關(guān)鍵詞】導向滑輪；有限元分析；ANSYS

Abstract：This article describes the preliminary design of the guide pulley，production and the application in the salvage of the aft part of ChangTong，analyzes some of the irrational aspect of the practical application，demeonstrates some improvement and figure out its alternative plan，and finally utilizes ANSIS software to finish its strength calculation.

Keywords：guiding pulley；FEM；ANSYS

1.滑輪的設(shè)計方案

1.1 導向滑輪用途及基本要求

（450噸*2）導向滑輪是為了實現(xiàn)煙臺打撈局打撈沉船作業(yè)與450噸提升千斤頂?shù)南到y(tǒng)配套而設(shè)計制造的。（450噸*2）導向滑輪共計14臺套，安置在打撈抬浮駁船或作業(yè)場地上。為提升千斤頂?shù)匿摻g線與連接的打撈沉船（或組塊）鋼絲繩起導向作用，在沉船起浮過程中能夠作為可靠的承力支點。

450噸*2導向滑輪根據(jù)海上絞車的使用工況獨立設(shè)計，煙臺打撈局要求整套450噸*2導向滑輪采用雙（寬槽）導向滑輪、固定式滑輪軸、鋼結(jié)構(gòu)支架式，由寬槽導向輪、鋼軸、軸座和鋼結(jié)構(gòu)支架等部分組成。

在450噸*2導向滑輪上需有安裝固定用的鏍栓孔和基座聯(lián)接。要求運輸、吊裝和安裝使用操作方便，適應(yīng)復雜的海上使用工況，能適應(yīng)長期的船甲板上的作業(yè)使用。

1.2 技術(shù)參數(shù)及技術(shù)要求

1.2.1 設(shè)計和制造標準

根據(jù)450噸*2導向滑輪的使用工況，其設(shè)計應(yīng)參照船用設(shè)備的相關(guān)標準和規(guī)范進行設(shè)計和制造，滿足海上工況的結(jié)構(gòu)強度要求。

1.2.2 450噸*2導向滑輪主要性能參數(shù)

單臺450噸*2導向滑輪的抗拉載荷：不小于900噸

單（寬槽）導向滑輪的載荷：不小于450噸

額定工作狀態(tài)下的速度要求：30轉(zhuǎn)/小時

圖1 導向滑輪安裝示意圖

1.2.3 主要部件

（寬槽）導向滑輪：采用45#鑄鋼材料。滿足450T載荷，內(nèi)孔配裝錫青銅銅套，與軸加工為動配合，并有能給其注油油槽及油咀。輪兩側(cè)面各加裝6MM不銹鋼墊圈。

固定式滑輪軸：采用45#鋼材料。滿足雙（寬槽）導向滑輪載荷要求，與滑輪配合加工為動配合。

軸支座：采用35-45#鑄鋼材料。滿足雙（寬槽）導向滑輪載荷要求，座分上下兩半，羅栓緊固，便于輪軸拆裝。孔與軸配合加工為靜配合。

鋼結(jié)構(gòu)支架式：采用Q345鋼板結(jié)構(gòu)焊制。單臺滿足450噸*2導向輪支架的載荷不小于900噸，支架底板需配有滿足相應(yīng)載荷的安裝固定用的羅栓和基座聯(lián)接。

1.2.4 在打撈駁船上的安裝固定

導向滑輪下設(shè)工字鋼底座，焊固在甲板的加強結(jié)構(gòu)之上，在打撈駁船上的安裝示意圖和現(xiàn)場圖如圖1和圖2所示。

圖2 導向滑輪現(xiàn)場安裝圖

2.通”艉段工程中的導向滑輪

由于是初次使用而且準備時間比較倉促，所設(shè)計生產(chǎn)的導向滑輪存在一些不合理性。

2.1 向滑輪高度過高導致掛千斤鋼絲繩難度增加，經(jīng)由工字鋼底座固定于甲板的導向滑輪總高度達到了1590mm，無形中給打撈人員加大了作業(yè)難度，如圖3所示。

圖3 “暢通”艉段工程中的掛千斤現(xiàn)場圖

2.2 導向滑輪探出舷外的距離不夠，導致難船容易擠到駁船，如圖4所示。原本設(shè)計的滑輪輪槽內(nèi)沿距離舷側(cè)為200mm；但是由于其工字鋼底座安裝尺寸的問題，現(xiàn)場千斤繩到船舷的理想距離為130mm，在實際中受沉船擠壓等作用大大縮小。

圖4 難船擠壓打撈駁船現(xiàn)場圖

2.3 導向滑輪輪槽過深；在提升大噸位、高干舷難船時，難船主甲板上升到一定高度后易卡在滑輪上，限制了打撈工程對難船的提升高度。

3.滑輪改進方案

3.1 救撈工程處技術(shù)人員根據(jù)“暢通”艉段工程中的經(jīng)驗，在原有導向滑輪上進行了設(shè)計改動，在不影響強度的前提下，一是最大可能地降低了其高度；二是減少了輪槽深度，使之與千斤鋼絲繩相符合。改動后的導向滑輪不僅僅降低了打撈作業(yè)中的掛鋼絲繩難度，而且加大了打撈駁船和難船之間的間隙，為沉船的順利抬浮減少阻礙。改動設(shè)計后的導向滑輪示意圖如圖5所示。

圖5 改動后的導向滑輪

3.2 改動后有限元計算：

圖6 改動后有限元計算

圖7 未來打撈駁船的舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)想圖

圖8 ANSYS對其的有限元分析

4.滑輪替代方案

為了滿足未來抬浮力打撈沉船的需求，煙臺打撈局擬建造大型打撈工程甲板駁船，使之搶險打撈時可以將救撈設(shè)備安裝于主甲板上進行打撈工程作業(yè)；考慮到導向滑輪在未來的打撈駁船安裝的不便，鑒于“暢通”艉段工程中的經(jīng)驗，技術(shù)人員提出了在打撈駁船舷側(cè)焊固圓弧形加強板代替導向滑輪；一是為了取消導向滑輪安裝的工程量，節(jié)約費用；二是便于千斤鋼絲繩的掛裝，減少打撈人員工作量和施工風險。駁船船舷結(jié)構(gòu)如圖7所示，圖8所示為ANSYS對其的有限元分析。

5.結(jié)束語

2009年10月10日“暢通”艉段的起浮成功，在我國打撈史上有著劃時代的意義。煙臺打撈局首次將用于垂直提升的千斤頂轉(zhuǎn)用與海上救撈的水平牽引提拉，新技術(shù)的成功應(yīng)用不僅大大減少了沉船打撈的作業(yè)量、提高了打撈效率縮短了工期，而且進一步成熟運用后，將有望徹底改變傳統(tǒng)浮筒和浮吊打撈，更易于完成大型和復雜的沉船沉物打撈任務(wù)。

450T*2導向滑輪在“暢通”艉段工程中發(fā)揮了重要作用，作為千斤鋼絲繩的承力支點，在起浮過程中14臺導向滑輪經(jīng)受了沉船擠壓、局部過載等重重考驗，證明了初步設(shè)計可行，生產(chǎn)質(zhì)量可靠。但由于為本次工程專門設(shè)計并且沒有任何案例可循，所設(shè)計的導向滑輪不可避免存在一些不合理性，隨著后期技術(shù)人員針對實際應(yīng)用的不斷改進完善，相信導向滑輪會給以后的打撈工程提供堅強保證。

參考文獻

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