自航絞吸挖泥船三纜定位系統(tǒng)原理及安裝技術(shù)

何銀棟 宋玉甫

【摘 ?要】三纜定位系統(tǒng)是一種有效的近海海上施工定位方式。“天鯤號(hào)”的三纜定位系統(tǒng)由三臺(tái)三纜定位絞車，三個(gè)定位錨以及一個(gè)帶六個(gè)導(dǎo)向滾輪的三纜定位導(dǎo)向筒體組成。由于其受載比較嚴(yán)重，其安裝及定位要求較高。文章通過對(duì)“天鯤號(hào)”三纜定位系統(tǒng)工作原理和安裝過程的簡要介紹，重點(diǎn)對(duì)導(dǎo)軌和撥板的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)陳述，此安裝工藝對(duì)同類設(shè)備在船舶上安裝具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】絞吸挖泥船;三纜定位;導(dǎo)軌;撥板

簡介

介紹三纜定位系統(tǒng)的工作原理;傳統(tǒng)的絞吸式挖泥船多采用鋼樁系統(tǒng)移船定位，在深水和大風(fēng)浪環(huán)境下采用三纜定位模式進(jìn)行移船定位。本文根據(jù)“天鯤號(hào)”的需要制定安裝要求及工藝流程。

第一部分 三纜定位系統(tǒng)概述

1.1功能及配置

本船三纜定位系統(tǒng)是為了應(yīng)對(duì)海上工況復(fù)雜，鋼樁定位裝置無法使用的情況而設(shè)置一種輔助定位措施。它有三臺(tái)三纜定位絞車，三個(gè)定位錨以及一個(gè)帶六個(gè)導(dǎo)向滾輪的三纜定位導(dǎo)向筒體組成。另外為了方便三纜定位系統(tǒng)的維護(hù)，三纜定位筒體分為兩個(gè)部分，其中一臺(tái)三纜定位絞車上布置了副卷筒，副卷筒與固定在三纜定位筒體圍阱上兩個(gè)滑輪和一對(duì)導(dǎo)向軌道，以及固定在甲板上的一個(gè)導(dǎo)向滑輪一起工作，可以將三纜定位筒體抬升到一定高度，在此位置可以將法蘭連接的兩端筒體分開，然后再通過船廠的吊機(jī)吊出。

第二部分 三纜定位系統(tǒng)定位的安裝詳細(xì)過程

2.1系統(tǒng)中心定位

三纜定位原則是以三纜定位圍阱中心為基準(zhǔn)（圍阱是固定結(jié)構(gòu)，圍阱確定以后，三纜定位筒體的中心即確定）。

利用船體中心線來找到在三纜定位圍阱上理論的四分點(diǎn)，以此來確定圍阱的理論中心。

利用腳手架十字鉸制作一個(gè)十字架工裝，在定位圍阱的圓上測(cè)定至少12個(gè)點(diǎn)來確定圓的實(shí)際中心。做好地樣標(biāo)記并記錄偏差數(shù)據(jù)作為參考。

在圍阱上頂部和底部分別做好首尾左右四分點(diǎn)標(biāo)記。

2.2三纜定位圍阱

三纜定位圍阱的圓度要求極限為10mm（+/-5mm）。

否則上固定座可能無法安裝。

2.3三纜定位導(dǎo)軌與下固定座

三纜定位圍阱的中心確定以后，三纜定位下固定座，三纜筒體導(dǎo)軌的位置即可確定。

沿著測(cè)定出的四分點(diǎn)標(biāo)記的首尾標(biāo)記移動(dòng)十字架工裝，使首尾方向上的移動(dòng)距離為815mm，做好標(biāo)記（滑軌的理論中心線）并檢查十字架左右寬度。記錄此數(shù)據(jù)（理論2637mm）。檢查左右的半寬偏差。要求此半寬偏差（尤其是下口）在+/-2.5mm以內(nèi)。（在此范圍內(nèi)，下固定座與筒體可以與筒體直接焊接，在2.5mm到5mm以內(nèi)，需要定好下固定座中心位置，注意對(duì)稱施焊。超出5mm，需要修割或適量補(bǔ)償，需要將數(shù)據(jù)反饋技術(shù)部門討論修改方案）。

根據(jù)理論數(shù)據(jù)，修割三纜定位滑軌。修割的方法是：

將滑軌中心后移85mm，記下數(shù)據(jù)a（2524mm），然后前移170mm，記錄數(shù)據(jù)b（2735mm），則軌道短邊尺寸最短尺寸（a-2309）/2，長邊最長尺寸為（b-2309）/2，兩點(diǎn)連線然后修割余量。

檢查三纜定位上的相關(guān)尺寸c和d。見下圖：

筒體下固定座沿兩圓孔的連線找到中心線位置，并做好上口與下口的標(biāo)記。

定位筒體下固定座，使其定位距基高度不低于甲板距基高度h+d-c+10，并使該固定座中心線的標(biāo)記和筒體上標(biāo)記的連線重合，且兩圓孔的連線距三纜定位圍阱中心線的距離為700mm。

定位好后用碼板固定，報(bào)焊前交驗(yàn)。

修割后的軌道用碼板固定在理論位置，使用兩端帶扁鋼條的鋼管工裝，在繩索的幫助下，試驗(yàn)一下滑軌的滑移功能，如無問題，報(bào)焊前。

報(bào)驗(yàn)結(jié)束，焊接三纜定位下固定座及導(dǎo)軌。

三纜定位下固定座要先焊內(nèi)部的筋板，然后再焊底部封板（撥板），底部封板（撥板）焊接后注意從外部打磨下固定座上的飛邊，使外表面平滑過渡，不得影響分撥滑輪提升三纜定位筒體的功能。

最后焊接下固定座頂部封板。

2.4安裝筒體提升耳板

按照?qǐng)D紙的定位要求安裝筒體提升耳板。

2.5三纜定位筒體的安裝

將筒體分為兩部分。

將橡膠板固定在下固定座上。在吊機(jī)的幫助下吊入下半部分筒體，使筒體沿滑軌滑移到位。

下方時(shí)要特別注意整理好下導(dǎo)向滑輪的方位，勿使滑輪與下固定座接觸，造成損壞。

將筒體上固定座附連在三纜定位筒體上半部分上。用支撐座焊接并并插銷桿鎖好，整體緩慢吊入。吊入后下筒體與上筒體之間的連接，割除支撐然后使上筒體落在下筒體上，然后旋轉(zhuǎn)上筒體對(duì)準(zhǔn)螺栓孔后把緊螺栓。

為方便調(diào)節(jié)法蘭孔的對(duì)中，可在在筒體法蘭的螺栓孔上插入螺柱，在筒體內(nèi)部用手拉葫蘆或索具螺旋扣調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)到位后，連接法蘭螺栓并緊固。

松開吊具后，使整個(gè)三纜固定筒體的重量落在下固定座上。上固定座的重量落在三纜筒體圍阱上。

2.6導(dǎo)向滑輪組的安裝

三纜定位筒體頂部滑輪組的安裝位置（三纜定位筒體上），以及三纜定位筒體提升導(dǎo)向滑輪的位置（甲板上）需要現(xiàn)場(chǎng)拉線確定。

拉線的方法是：從三纜定位絞車的主卷筒中心線分別引出一根琴鋼絲，經(jīng)過下導(dǎo)向滑輪后繞出，上導(dǎo)向滑輪的位置在鋼絲繩經(jīng)過路徑上，且盡量使鋼絲繩方向保持垂直，另外還需要保證滑輪軸拆卸方便。

拉好線后焊接三個(gè)滑輪組。焊接的順序應(yīng)該是先中間的滑輪，后兩邊的滑輪。

2.7三纜定位下固定座撥板的安裝

對(duì)于撥板結(jié)構(gòu)的撥板線型設(shè)計(jì)上，首先通過了解三纜定位系統(tǒng)的工作原理，模擬三個(gè)定位出繩滑輪的旋轉(zhuǎn)軌跡和避開筒體下固定座所需的最小角度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)軌跡模擬撥板線型。

對(duì)于撥板結(jié)構(gòu)的角度設(shè)計(jì)，測(cè)算筒體提升導(dǎo)向滑輪與滑輪座之間的摩擦力，測(cè)算撥板結(jié)構(gòu)對(duì)筒體提升導(dǎo)向滑輪產(chǎn)生的推力及壓力;其中撥板結(jié)構(gòu)對(duì)筒體提升導(dǎo)向滑輪產(chǎn)生的推力促使筒體提升導(dǎo)向滑輪在被提升的過程中同時(shí)向船首方向旋轉(zhuǎn);撥板結(jié)構(gòu)對(duì)筒體提升導(dǎo)向滑輪產(chǎn)生的壓力會(huì)增大筒體提升導(dǎo)向滑輪與滑輪座之間的摩擦力，因此從力學(xué)原理分析撥板結(jié)構(gòu)兩邊側(cè)面上所有點(diǎn)對(duì)筒體提升導(dǎo)向滑輪產(chǎn)生的推力必須大于筒體提升導(dǎo)向滑輪的摩擦力與水阻力之和。

對(duì)于撥板結(jié)構(gòu)的線型光順，根據(jù)筒體提升導(dǎo)向滑輪提升并旋轉(zhuǎn)避開筒體下固定座的運(yùn)動(dòng)軌跡和所需角度，以及撥板結(jié)構(gòu)兩側(cè)面邊的角度設(shè)計(jì)，在筒體提升導(dǎo)向滑輪7運(yùn)動(dòng)軌跡范圍內(nèi)選取一些空間點(diǎn)并連成空間曲線，形成一個(gè)空間曲面，然后利用“船體三向光順”原理針對(duì)該撥板結(jié)構(gòu)曲面進(jìn)行曲面光順。

撥板結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)推動(dòng)靠船尾方向的兩個(gè)定位出繩滑輪向船首方向旋轉(zhuǎn)到能夠安全避開筒體下固定座的角度，最終滿足三纜定位系統(tǒng)的使用功能。

三纜定位筒體安裝結(jié)束。

結(jié)論

涉及一種應(yīng)用于絞吸式挖泥船的三纜定位系統(tǒng)。

1）三纜定位系統(tǒng)與鋼樁定位裝置結(jié)合使用，能使絞吸式挖泥船適應(yīng)于不同工作海域的地理?xiàng)l件及氣候海況環(huán)境中;

2）三纜定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式相對(duì)簡單，生產(chǎn)加工容易，成本較低;

3）三纜定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)絞吸式挖泥船航行與施工狀態(tài)自由轉(zhuǎn)換便捷，也便于維修保養(yǎng)。

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