“雪龍”號大型吊機改裝技術淺析

陳 英

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

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“雪龍”號大型吊機改裝技術淺析

陳 英

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

［摘 要］“雪龍”號科學考察船是我國目前唯一專門從事極地考察、后勤物資補給和人員運輸的第3代極地考察破冰船。文章主要針對此次大型維修改造過程中貨艙兩套雙吊的拆卸改裝技術、工藝等進行分析研究，并對有效利用原船吊機底座及結構加強做進一步的分析介紹。

［關鍵詞］科學考察船；貨艙雙吊；拆卸；安裝；底座及結構加強

引 言

“雪龍”號科學考察船（以下簡稱：“雪龍”號）是我國目前唯一專門從事極地考察、后勤物資補給和人員運輸的第3代極地考察破冰船，由烏克蘭赫爾松船廠于1993年3月建造完成。原設計為北極地區多用途運輸船，具有B1級破冰能力，設計破冰厚度為1.1 m，可調螺旋槳，船體用D、E級鋼板制作，可耐受-40℃的嚴寒氣候。歷經3次局部改造，船上安裝了多學科的科考儀器設備，還有約687 m2的科考實驗室，從而使該船不僅能完成極地補給運輸任務，還可承擔一定的兩極海洋科學與氣象學的科研考察任務。本文主要針對此次大型維修改造過程中貨艙兩套25 t-22 m雙吊的拆卸改裝技術和工藝等進行分析研究，以供后續改造船舶參考。

1　吊機設計技術分析

“雪龍”號貨艙雙吊需要具有作業環境溫度低、破冰振動大、極地環境風載荷頻繁、無外部支持條件下維修性要求高等特點。本次改造對貨艙雙吊作了以下改進［5］：

（1）將絞車移進塔身內部，提高了設備的可靠性和可維修性；

（2）吊臂結構由桁架改為箱型結構，減小了原桁架臂易積雪、結冰的影響；

（3）采用具有抗腐蝕性、阻燃性、環保無毒的發泡材料，實現了對機艙、司機室的保溫防護；

（4）低溫環境下增加了吊機機艙自動加熱保溫功能；

（5）通過對液壓系統的改進設計，解決了低溫環境易漏油的問題。

（6）采用海工吊的規范設計，對筒體等作了加厚處理，以便雙吊能在極地等無碼頭停靠環境下使用。

2　吊機拆卸技術分析

由于吊機為雙體式，體積龐大，如何拆裝及與原船結構形成最合理對接是此次技術改造的難點所在。

現在主要針對吊機拆裝技術作進一步分析介紹。

原船兩套25 t-22 m雙吊下方筒體結構是嵌入甲板桅屋形式的，在吊機本體與船體結構之間采用錐形過渡段連接，錐形段與下方筒體的焊縫在桅屋平臺以下約300 mm處。詳見圖1和圖2所示。

圖1　原船吊機底座及結構

為最大程度減少現場施工量，本次改造應盡可能保留下方筒體底座。從平臺上看，桅屋上方平臺在筒體連接處為焊縫裸露的凹陷結構，所以考慮從錐形段與下方筒體連接的焊縫處割除原吊機設備。橙色部分為錐形過渡段，綠色部分為下方筒體底座（見圖3）。

圖2　原船吊機筒體過渡處

圖3　原船吊機筒體連接處

原船吊機規格為2×25 t@3.0-22 m，每套雙吊自重約150 t，吊桿重約1.2 t，單個吊鉤配件重約480 kg，雙吊本體（不含過渡段）高約12 464 mm，吊臂長（水平狀態）24 476 mm，最寬處（雙體回轉盤處）約9 360 mm。

拆卸方案如下：

（1）將吊機放置在吊臂擱置位置；

（2）測量并充分利用原船雙吊上的現有眼板起吊；

（3）拆除起升、變幅鋼絲繩，斷開船上為吊機供電的電源，拆開聯接電纜；

（4）拆開吊臂根部絞點安裝螺栓，將吊臂從船上吊離；

（5）松開單吊回轉支承與回轉臺安裝螺栓，將塔身從船上吊離；

（6）松開回轉臺回轉支承與基柱法蘭安裝螺栓，將回轉臺從船上吊離；

（7）采用自動切割機從甲板面上焊縫處沿垂直錐筒面割掉上部基柱。

3　吊機安裝技術分析

新吊機規格與原來相同，自重約115 t，吊臂長度與原設備相近。雙吊在碼頭拼裝后由岸吊吊至船上，設備廠家提供錐形過渡段，由船廠焊接至原下方筒體底座上。由于原船圖紙缺少尺寸標注，筒體結構板厚等無法得知。根據現場勘測，下方筒體直徑約2 400 mm（圖紙測量為2 400 mm，現場測量包括板厚約為2 417 mm），錐形過渡段上方筒體直徑約3 500 mm（圖紙測量為3 500 mm，現場測量包括板厚約為3 550 mm），過渡段（滑環距離下方直筒體焊縫處）經圖紙測量高約2 000 mm。

方案1：設備廠家提供2 100 mm高的錐形過渡段，錐形段下方直徑為2 400 mm（包括板厚），開好開坡口。船廠切割原錐形段后通過焊縫填平與新錐形段的板厚差異。

方案2：設備廠家提供約2 300 mm（200 mm為余量）高的錐形過渡段，錐形段下方直徑小于2 400 mm（包括板厚）。船廠切割原錐形段后實際測量下方筒體直徑及板厚，切割廠家根據實際尺寸提供的過渡段下口200 mm余量，直至直徑與下方筒體結構相吻合，再開坡口對接焊，下口余量切割需要保證水平。

方案1的優點在于預舾裝工作準備充分，減少船上作業時間，便于安裝。但是由于原船筒體壁厚沒有資料，實船無法測量，風險難以把控。方案2采取留余量的方式，現場切割可以保證筒體對接的精度，但實際上由于筒體下方是錐形過渡段，要精確切割出所要求的直徑也是非常困難的。根據建造精度要求，對接筒體建造精度偏差Δφ≤3 mm（極限偏差Δφ≤5 mm）［1］。為保證精度要求，最終采取方案二。在過渡段焊接之前對底座尺寸、板厚及水平度進行精確測量。底座切割好以后對直徑進行測量，再根據錐度換算出新筒體的高度，避免反復測量引起的變形，有效保證對接精度。

在底座切割以后，切割面需要保證水平，平面度誤差≤0.20 mm。過渡段焊接至下方筒體后，必須檢查、測量法蘭水平度，如果水平度達不到要求，需進行機加工修正［2］。過渡段及筒體底座必須保證垂直，垂直度偏差為≤1H/1 000（極限偏差≤1H/1 000）［1］。筒體對接后再對焊縫進行100%超聲波探傷檢查［3］，合格率為100%。

4　結 論

本船大型吊機的拆卸和安裝是通過測量和預估筒體厚度，在船還沒有進塢改造時，吊機及筒體已完成設計并生產，因而整個設計交貨期縮短至9個多月。此次所采用的專門拆裝工藝，不僅有效利用了原船吊機底座及結構加強，也為本次改造贏得了大量時間。

［參考文獻］

［1］ 中國標準出版社.船舶建造質量標準·建造精度［S］. 2003.

［2］ 楊祥裕.解決克令吊基座法蘭平面度超差的簡易方法［J］.廣東造船，2011（4）：59-61.

［3］ 船用克令吊安裝工藝規范［M］.北京：中國標準出版社.

［4］ 中國船級社.鋼質海船入級規范［M］. 北京：人民交通出版社，2006.

［5］ 江創宏，1 700 TEU船克令吊筒柱的改進設計與結構強度分析［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2001.

retrofi t technique of giant crane on “Xuelong”scientifi c research ship

CHEN Ying

(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

Abstract:“Xuelong” scientific research ship is the third generation of the polar expedition ice-breaker that only serves as scientific research, logistics supplies people transportation. This paper studies the dismounting and retrofitting technique of the two union purchase derricks in the cargo hold, and analyzes and introduces the effective utilization of the original crane base and the structure reinforcement.

Keywords:scientific research ship; giant grane; disassemble; retrofit; structural reinforce

［中圖分類號］U664.4+3

［文獻標志碼］A

［文章編號］1001-9855（2016）02-0077-03

［收稿日期］2015-05-07；［修回日期］2015-11-16

［作者簡介］陳 英（1981-），女，高級工程師，研究方向：船舶舾裝與科考設備。