基于半潛駁與機械牽引的船舶下水方式

陳鋅

摘? ? 要：本文介紹一種通過牽引絞車拉移、半潛駁配合完成船舶下水的方式。其主要流程：船舶在水平船臺作業完成后換墩到移船小車上，通過絞車牽引移船小車沿軌道將船舶拉到半潛駁上，然后下沉半潛駁使船舶上浮完成船舶下水。

關鍵詞：牽引絞車;半潛駁; 下水方式

中圖分類號：U671.5? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces a method of launching a ship by means of traction winch and semi-submersible barge. The main processes are as follows： after the completion of the horizontal slipway operation， the ship changes the pier to the moving trolley， pulls the ship along the track to the semi-submersible barge by the winch， sinks the semi-submersible barge to float the ship to launch the ship.

Key words： Traction winch;? Semi-submersible barge;? Launching method

1? ? ?前言

船舶下水是船舶建造過程的一個重要環節。本文結合公司承接的船舶，介紹在平地船臺搭載后采用牽引絞車、半潛駁完成移船下水的方式。

2? ? 船舶下水方式

船舶下水方式主要有以下幾種：

（1）重力式下水

船舶在傾斜船臺上建造，當建造到具備一定條件后解除約束，船舶依靠自身重力實現下水。

（2）漂浮式下水

船舶在船塢內建造，當建造到具備一定條件后打開塢門進水使船舶上浮實現下水。

（3）機械式下水

采用下水牽引設備直接將船舶移入水中，或移到下水升降平臺通過平臺下降實現下水。

機械式下水包括：起重機起吊下水;氣囊配合下水;半潛駁配合下水等方式。

上述幾種下水方式中：

（1）重力式下水速度最快、后續投入的維護費用不高，是船廠較早選用的下水方式。但這種方式由于受到航道寬度的限制，從而限制了船廠生產的規模;

（2）干塢漂浮式下水基本上不受航道限制且方式安全。但干塢的建造成本和后期維護成本較高，主要在中、大型船廠采用較多;

（3）機械式下水采用全套自動化頂升拉移設備可提高下水速度，但相應的投入也較多;如果采用牽引設備配合移動設備下水則相對靈活，但下水準備時間相對較長;如果采用氣囊做為移動設備，則目前多數由專業氣囊公司負責，費用增加且時間上也會受到影響。

通過對上述各種下水方式的對比，結合公司碼頭、航道位置及資源、產品情況，最后決定采用牽引絞車、移船小車、半潛駁三位一體配合的平地機械式下水方式。

3? ? 設施設備

公司主要建造產品定位在64 000 DWT散貨船及以下規格的船型，據此配備相應船臺、半潛駁、移船小車等設施設備：

（1）船臺

下水最大重量設定為16 000 t，主要包括船舶重量、工裝重量;船臺有效搭載長度255 m;路軌地基單邊線載荷75 t/m;設置兩條移船路軌。

（2）牽引絞車

船臺左右兩側各設置一臺額定拉力為75 t牽引絞車作為下水拉移的動力，絞車統一由布置在船臺的集控室操控;選用額定載荷為500 t的5餅滑輪組與絞車配合實現需要的拉力;下水重量16 000 t、靜摩擦系數按0.04，所需牽引力為16 000x0.04=640 t、單邊為320 t;5餅滑輪組工作繩數為10股、效率取0.82，絞車所需拉力為320/（10*0.82）=39.0 t;轉向滑輪兩個、效率取0.96，實際拉力為39.0/（0.96x0.96）=42.3 t。75 t拉力滿足要求。

（3）軌道

沿船臺線載荷布置左右各1條固定式小車軌道，軌道中心與船臺中心的距離為6 m;軌道選用標準重軌QU70，高120 mm;碼頭區域因有吊車，該區域的軌道為可拆式;碼頭與半潛駁對接處在船進駁過程中水平高度存在小幅度的變化，此處預留一截活動式軌道，其與碼頭和半潛駁上的軌道不焊接，如圖1所示。

（4）移船小車

船體在船臺完成合攏后，由船臺墩位轉移到移船小車上。小車設計載荷為150 t，縱向外形尺寸為1.6 m，每隔2 m布置一臺小車，在兩條100 m的軌道長度范圍內各布置50臺。

（5）半潛駁

公司原有的浮船塢，平時主要用于船舶修理。在新船進行下水作業時，在浮船塢上增加一段高約2.5 m的臨時可拆式下水滑道結構，改裝成半潛駁，舉力為22000 t，能滿足總長230 m、型寬36 m以下的船舶下水。

（6）橫梁

船體首尾區域無法直接落到小車上，因此在首尾區域需布置一定數量的橫梁，橫梁設計載荷為500 t。橫梁架在兩側的小車上，船體重量由橫梁傳遞到小車上。

（7）其它輔助設備

下水作業時在碼頭前沿設置全站儀，用以觀察移船時浮船塢與船臺的直線度;另外，還配備有固定浮船塢用的系泊設備、拖船等。

4? ?船舶下水的過程

4.1? 技術工藝文件的準備

船舶下水作業過程涉及的危險源比較多，因此船廠在船舶下水之前項目組需編制一份《項目下水策劃書》，內容包括：計劃、技術工藝要求、安全檢查等內容;技術部門需編寫《項目下水工藝》，內容包括：下水方案概述、下水條件、下水前準備、船舶下水、應急措施、工具工裝需求等。其中，包含移船小車布置圖、牽引系統布置圖及半潛駁系泊圖、穩性計算書等附件：

（1）移船小車布置圖主要包括以下內容：小車詳細位置、各區域受力情況說明等。平行舯體區域，小車通過墊木工裝可直接支撐船體，因此主要畫出小車的數量及工裝墊木的鋪設細節;首尾區域需通過下水橫梁將船體的重量轉移到小車上，因此小車的位置需按肋位明確標記。

換墩步驟及注意事項：移船前，船體整體重量將從船臺支撐墩轉移到移船小車，因此對換墩的操作步驟以及橫梁與小車、船體之間墊木鋪設節點等需明確標示，減少因此帶來的對船體的變形損害。

每輛小車左右兩邊設計有連接耳板，通過插銷將工裝與耳板連接，實現縱向串聯（見圖2和圖3），在首尾或重量集中區域視實際情況進行局部加強;左右軌道小車橫向不做連接。

圖4 為移船小車布置圖局部截圖。

（2）《牽引系統布置及半潛駁系泊圖》

主要包括以下內容：牽引拉力計算;鋼絲繩選用、滑輪組穿繩細節;絞車、鋼絲繩、滑輪組在船臺的詳細位置;半潛駁在碼頭的系泊布置;半潛駁軌道與碼頭軌道對接詳圖等，如圖5所示。

（3）穩性計算書

包括船舶下水進駁和沉駁新船出駁階段兩部分內容。

下水進駁階段，主要是半潛駁吃水計算、調載等要求。下水作業需持續幾個小時，在這期間隨著下水船舶逐步進駁，重量也逐漸由船臺過渡到半潛駁，直接導致吃水變化，并且潮汐同時也在變，故需依據船舶重量轉移進行調載計算，以保持與碼頭的水平對接;

沉駁新船出駁階段，主要是計算半潛駁的下沉深度，必要時對船舶進行壓載調平，以保證船舶順利從半潛駁內漂浮出駁。

新船進駁和出駁時所需要的潮水高度也包含在計算書中。計算依據為下水重量、空船重量及預估的漂浮吃水、碼頭標高、下水水域水深、沉駁水域水深等，計算完成后通過查《潮汐表》確定最佳的下水時間段。

4. 2? 下水操作過程

施工部門按項目策劃書、技術工藝文件的要求完成船臺和半潛駁各種下水準備工作后，項目組提前組織各部門進行下水前大檢查，下水當天由下水總指揮下令啟動下水作業。下水作業主要包括兩部分內容：移船進駁;沉駁浮船。

（1）移船進駁

包括列下幾個階段：① 船舶整體在船臺上拉移;② 船舶半截在船臺、半截在半潛駁;③ 船舶整體在半潛駁上拉移。

這一階段相對平穩，主要關注左右小車的同步性;

到了第二個階段，半潛駁與碼頭的水平度是重點，相應作業就是船舶的調載，這個過程由調載人員密切關注半潛駁的吃水和各壓載艙的排水情況，中間可臨時性停止絞車拉移;

由第二階段過渡到第三個階段時，有一個危險控制點，即當船舶全船重量由船臺轉移到半潛駁上的這一瞬間。如果調載出現滯后，往往導致半潛駁迅速下沉，從而帶來不安全因素，調載控制人員在這個點之前需全面了解情況，及時做好準備，控制船舶平穩過渡到駁上;

當船舶全部進駁后即進入第三階段，主要是同步拉移的控制和均衡調載，相對比較平穩。完成第三個階段后，第一部分工作也告完成，半潛駁承載著下水船舶一起移駁到沉駁水域。

（2）沉駁浮船

半潛駁到達沉駁區域后，按所需要的潮高在規定的時間段沉駁。受水深影響，個別下水船舶需進行縱傾調載，保證按預定的吃水起浮。沉駁之前安排人員快速進行外底板檢查，是否存在變形情況;之后按常規船舶出駁流程操作。至此，下水作業完成（見圖6）。

4.3? ?下水過程應注意的問題

（1）牽引絞車拉力

絞車由集控室人員操作，操作人員整個過程需密切觀察各類參數，特別的牽引力是否與計算存在較大差別、啟動后拉力是否平穩，如有異常應立即停止拉移;

（2）移船小車、橫梁

安排專人巡查小車是否出現臨時受損、橫梁是否明顯受力變形、左右小車是否同步;

（3）半潛駁

船首由于受水流影響會產生一定的偏差，通過全站儀全程觀察半潛駁與船臺是否平行，如果發現問題應及時通知拖輪修正;

（4）系泊纜繩受力

由于半潛駁移位等因素影響，需檢查纜繩受力，主要是通過35 t絞車控制的帶纜繩，避免瞬間拉力過大拉斷纜繩。

5? ? 牽引方式的拓展應用

（1）串聯造船

在船臺長度滿足船長搭載的情況下，一艘以上的船舶在船臺進行搭載。前一艘船下水后，后續船總段通過小車往前移動，實現串聯造船，甚至是兩艘船同時搭載、下水。

（2）超寬船舶下水

在船臺條件允許下增加路軌，實現超寬船舶下水。本公司成功操作過寬度為60 m的海工產品順利下水。

（3）移船上岸改裝

大型船舶的改裝，特別是船舶加長改裝，船舶可通過進駁、浮駁、碼頭拉移上岸在船臺實現改裝。

（4）舵槳安裝平臺

移船小車搭配工裝組合成舵槳安裝平臺，提高便利性。

6? ? 結束語

以上是船舶在平地船臺建造，通過牽引絞車、移船小車和半潛駁配合使用實現船舶下水的一種方式。成本投入不高、后期修護費用低，同時還能拓展使用，適用于各類船廠特別是中、小型船廠使用。