超寬工程船遠洋運輸綁扎固定解決方案

張樂　王南海

摘 要：隨著全球經濟的發(fā)展，越來越多的貨物呈現(xiàn)出大型化和重型化的趨勢，貨物重量也由百噸級上升到千噸甚至萬噸級，因此，海上大件貨物運輸市場應運而生。而大件貨物通常采用半潛船干拖的方式遠洋運輸，因此貨物的綁扎固定尤為重要，其綁扎固定方案的可行性與否，直接關系到貨物遠洋運輸航線的安全性和經濟性。本文研究并設計出一套通用且可行的，并適用于超寬工程船的遠洋運輸綁扎固定解決方案，對特殊類型的貨物遠洋運輸提供了一定的參考。

關鍵詞：半潛船；超寬工程船；遠洋運輸；干拖；綁扎固定

中圖分類號：U674.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）7-0038-02

隨著全球經濟的發(fā)展，越來越多的貨物呈現(xiàn)出大型化和重型化的趨勢，從最初的電氣設備到現(xiàn)在的自升式平臺、軍艦、工程船、游艇、半潛式平臺、TLP平臺以及其他深水浮式平臺等，貨物重量也由百噸級上升到千噸級甚至萬噸級，因此，海上大件運輸市場應運而生。

對于大型工程船等浮體貨物主要采用半潛船干拖的形式進行遠洋運輸。干拖是指利用半潛船對浮體貨物進行裝載運輸，其前進阻力小，運輸速度較快，特別是通過自航式半潛船進行干拖，運輸速度更快，且受天氣影響較小，能夠明顯節(jié)約時間成本。

對于貨物的遠洋運輸，其綁扎固定尤為重要，綁扎固定方案的可行性與否，直接關系到貨物遠洋運輸航線的安全性和經濟性。

1 貨物常規(guī)綁扎固定形式

貨物在海上運輸會隨著船舶一起運動，且受波浪、流、風等天氣影響較大。對貨物進行綁扎固定，可以抵抗貨物與船舶之間的相互之間的運動，從而確保貨物的完整性及航行的安全性。根據貨物的不同類型和外形尺寸等，綁扎固定形式也會不同。下文列舉了比較典型的兩類大件貨物運輸綁扎固定形式。

（1）固定式平臺（導管架及上部模塊）：通常使用筋板和斜拉筋進行焊接固定，斜拉筋連接駁船甲板與上部組塊（或者導管架），見圖1。

（2）大型浮體貨物（工程船）：通常使用固定標準件進行綁扎固定。半潛船裝完貨物就位之后，按照設計位置在貨物的外側安裝固定標準件。固定標準件焊接在半潛船甲板上方，減少固定結構與貨物之間的焊接，保持了貨物結構的完整性。典型示意圖，見圖2。

2 超寬工程船綁扎固定解決方案

遠洋運輸過程中，工程船在半潛船甲板上的布置方式直接影響綁扎固定方案的設計。對于滿足如下兩種情況的工程船，則劃分到超寬工程船的范疇：

（1）工程船寬度大于或等于半潛船甲板寬度，且工程船長度小于半潛船甲板長度；

（2）工程船寬度小于半潛船寬度，且工程船長度大于或等于半潛船寬度。工程船在干拖時，其長度方向沿著半潛船寬度方向布置。

而對于上述兩種情況的超寬工程船，受到半潛船甲板寬度的限制，在半潛船左右兩舷無法對貨物進行綁扎固定，此時則需要考慮在半潛船甲板船寬方向設計特殊類型的綁扎固定結構，使其滿足強度和運輸要求。

2.1綁扎固定設計基本原則

對于超寬工程船遠洋運輸綁扎固定結構設計，參考Noble Denton規(guī)范的相關要求，需遵循以下基本原則：

（1）綁扎固定結構的承載能力，必須足夠抵抗設計計算得到的貨物極限設計載荷；

（2）半潛船在波浪載荷的作用下會發(fā)生中拱或中垂，貨物與半潛船甲板之間存在一定的相對運動。因此，綁扎固定結構設計時，需要滿足相對位移的要求。通常情況下，綁扎固定結構將此部分相對位移進行釋放。

（3）綁扎固定結構只允許承受單方向的正向壓力；

（4）貨物在垂直方向不設計綁扎固定結構，在垂直方向僅由枕木支撐，枕木使用固定結構固定在半潛船甲板上方；

（5）工程船的綁扎固定結構，通常設計在底部，其設計載荷只考慮工程船的水平運動載荷，而彎矩載荷不予考慮；

（6）綁扎固定結構通常做成標準件的形式，根據工程船極限設計載荷計算結果與標準件單件的設計承載力進行數量和類型組合。單個標準件的設計承載力不能太大，需滿足工程船和半潛船對結構局部強度的要求，同時也需滿足對焊接強度的要求。

2.2橫向綁扎固定結構詳細設計

綜合上述基本原則，工程船橫向固定標準件，可以設計成上、下組合的結構形式，同時可以節(jié)省一定的空間。見圖4和圖5。

為了確保貨物和半潛船的結構強度滿足設計要求，對于圖4中橫向綁扎固定標準件的單件承載力，其設計能力不能太大，最大設計為200噸/個。橫向固定標準件結構尺寸的選擇，按照規(guī)范手算的方式進行，主要包含以下幾個方面：圓管橫截面抗壓能力計算，方形剪切板的抗剪、抗拉、組合應力和屈曲能力驗算，方形剪切板與工程船（或半潛船）焊接處的焊縫強度驗算。

根據工程船的類型、重量及外形尺寸輪廓，參考圖5的方式，可以將橫向綁扎固定標準件按照相應的角度和數量進行組合，從而進行橫向綁扎固定結構設計。固定標準件組合時，按照以下幾點基本要求進行：

（1）同一組的綁扎固定標準件組合，其圓管軸線必需保證在同一條水平線上。如果綁扎固定方向的貨物外形尺寸輪廓變化，上半部分的固定標準件剪切板按照實際情況進行放樣；

（2）同一組固定標準件中，與半潛船甲板進行焊接的下半部分固定標準件數量，較與工程船底部焊接的上半部分固定標準件數量多一個；

（3）工程船底部空間有限，如果每側單獨設計一組固定標準件，其數量不能滿足設計要求：可以在每側設計多組組合的形式，每組之間進行交錯設計，確保焊接工作的可行性和焊接強度即可。

按照上述方式進行工程船橫向綁扎固定結構設計，其結構形式可以同時抵抗左、右舷兩個方向的的載荷，起到限制工程船橫向運動的目的。

2.3縱向綁扎固定結構詳細設計

工程船縱向固定結構，可以直接使用如下形式的固定標準件進行設計。

出于同樣的考慮，對于圖6中所示縱向綁扎固定標準件的單件承載力，其設計能力不能太大，最大設計為150噸/個。縱向固定標準件結構尺寸的選擇，按照規(guī)范手算+有限元校核的方式進行。

適配器結構尺寸，根據工程船底部外形尺寸輪廓進行實際放樣，適配器與固定標準件接觸位置設計為平板結構，并在平板結構端面增加橡膠襯板，通過橡膠襯板與固定標準件之間的相互擠壓來達到限制工程船運動的目的。由于圖6所示縱向綁扎固定結構，只可以抵抗單一方向的水平運動載荷；同時，半潛船在海上航行時，船舶的運動不是確定的，決定了其運載的工程船運動方向的不確定性。因此，需要同時在工程船首部和尾部（半潛船船長方向）設計類似結構，從而滿足運輸要求。

3 結論

本文以超寬工程船遠洋運輸為研究目標，研究并設計出一套通用且可行的，并適用于超寬工程船的遠洋運輸綁扎固定解決方案。

此綁扎固定解決方案，在常規(guī)結構物綁扎固定方案的基礎上進行了延伸設計，滿足相關規(guī)范的設計要求，同時也滿足了貨物結構完整性以及半潛船結構強度的要求，對特殊貨物的遠洋運輸提供了一定的參考。

參考文獻：

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