某帆船運(yùn)動(dòng)基地船舶上下岸工藝設(shè)計(jì)

馮飛翔

寧波中交水運(yùn)設(shè)計(jì)研究有限公司

1 引言

帆船運(yùn)動(dòng)基地通常針對(duì)某項(xiàng)大型賽事設(shè)計(jì)建造，其船舶的上下岸需求較為復(fù)雜。一方面，為了加快賽時(shí)的組織效率，對(duì)帆船的下水效率有很高的要求；另一方面，為了維持賽后基地的正常運(yùn)營(yíng)，會(huì)開放游艇休閑等項(xiàng)目，存在游艇上下岸進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的需求。而從帆船到游艇，船型變化范圍較大，上下岸工藝需要兼顧效率和能力，單一工藝難以滿足要求。

第十九屆亞運(yùn)會(huì)帆船基地選址于浙江沿岸，本文依托該帆船基地的設(shè)計(jì)實(shí)例，探討船舶上下岸工藝的設(shè)計(jì)，對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)具有借鑒意義。

2 工程概況

該帆船基地位于浙江象山松蘭山海域，初期作為亞運(yùn)會(huì)帆船比賽基地，遠(yuǎn)期則考慮作為具備帆船、游艇等各類船舶的停泊、養(yǎng)護(hù)等功能的商業(yè)水上運(yùn)動(dòng)中心?；毓步ㄔO(shè)8～36 m級(jí)船艇泊位712個(gè)，設(shè)計(jì)船型見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)船型一覽表

除36 m級(jí)游艇外，其他船舶都存在上下岸的需求，船舶尺寸范圍為8～24 m，重量為820～66 000 kg不等。

3 船舶上下岸工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)基地設(shè)計(jì)船型變化大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同工藝結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)船舶的上下岸。

參考國(guó)內(nèi)外類似情況，帆船、游艇上下岸的工藝根據(jù)船型大小，大致可分為斜坡道和機(jī)械垂直起降兩種方式[1]。中小型船舶可通過(guò)人力或車輛牽引的方式，通過(guò)斜坡道上下岸。中大型船舶則可通過(guò)懸臂吊、游艇提升機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)上下岸作業(yè)。

3.1 斜坡道工藝

比賽用帆船及6 m級(jí)游艇的船身尺寸和重量較小，均可通過(guò)斜坡道實(shí)現(xiàn)上下岸[2]。

斜坡道的上下岸作業(yè)設(shè)備采用船舶托架和拖車的組合，見(jiàn)圖1。下水前在岸上將帆船裝至船舶托架上，由人工牽引緩慢下坡入水。上岸作業(yè)前，帆船緩慢靠至斜坡道邊，與船舶托架固定后由人工牽引上岸；中小型游艇重量較大的，則由游艇拖車牽引上岸。

在斜坡道工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)著重注意斜坡道坡度、寬度等問(wèn)題[3]。

該基地所在水域設(shè)計(jì)低水位-1.97 m，為保證低水位時(shí)的正常作業(yè)，斜坡道坡腳處高程低于設(shè)計(jì)水位1 m，即-2.97 m；坡頂高程5.50 m，按12.5%的坡度計(jì)算，斜坡道長(zhǎng)68 m。

亞運(yùn)會(huì)帆船比賽的規(guī)則與奧運(yùn)會(huì)相同，一輪比賽的最大帆船數(shù)量為49條，所有帆船須在短時(shí)間內(nèi)相繼下水準(zhǔn)備比賽。為了保障帆船上下岸效率，斜坡道寬度定為80 m，可確保高峰期最多同時(shí)有16條下水作業(yè)線。按每輪5 min的作業(yè)時(shí)間計(jì)算，49條帆船可在15～20 min內(nèi)全部下水，可最大程度地保障賽事組織的順暢性以及比賽的公平性。上岸作業(yè)則在兩組下水作業(yè)間隔內(nèi)進(jìn)行，單組耗時(shí)約40 min。

圖1 斜坡道工藝斷面圖

3.2 垂直升降工藝

垂直升降工藝主要針對(duì)較大型船舶，為了提升起降效率、降低起降成本，可分為懸臂吊和游艇提升機(jī)兩種工藝(見(jiàn)圖2)。

圖2 垂直升降工藝斷面圖

對(duì)于比賽帆船、8 m級(jí)及以下的小型游艇，采用懸臂吊進(jìn)行起降作業(yè)，配套叉車和拖車進(jìn)行岸上的裝卸與運(yùn)輸，還可兼顧基地內(nèi)部分物資的上下岸吊裝作業(yè)。

而對(duì)于12 m級(jí)、18 m級(jí)以及24 m級(jí)游艇，因船舶的尺寸、重量均較大，采用游艇提升機(jī)實(shí)現(xiàn)上下岸起降。其中，12 m級(jí)游艇可利用叉車和拖車的組合實(shí)現(xiàn)岸上的裝卸與運(yùn)輸，18 m級(jí)和24 m級(jí)游艇則由游艇提升機(jī)兼顧岸上作業(yè)，上下岸工藝安排見(jiàn)表2。

表2 上下岸工藝一覽表

4 工藝平面布置

各類上下岸工藝確定后，不同工藝的作業(yè)位置應(yīng)根據(jù)基地的功能定位、各類工藝的特性以及作業(yè)頻率確定。

基地的首要任務(wù)是為亞運(yùn)會(huì)的帆船比賽服務(wù)，故帆船的上下岸工藝是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。為充分保障賽時(shí)帆船的下水效率，斜坡道的下水位置布置于相對(duì)較為寬敞的水域，避免其他船舶的靠泊作業(yè)對(duì)帆船下水的影響。

相較于提升機(jī)工藝，懸臂吊可實(shí)現(xiàn)對(duì)帆船的上下岸作業(yè)，并具有較高的作業(yè)頻率，因此在平面布置上應(yīng)優(yōu)先考慮。而提升機(jī)工藝作業(yè)船型較大、作業(yè)頻率較低，可布置于相對(duì)靠邊的位置。根據(jù)以上原則，基地的工藝平面布置見(jiàn)圖3。

圖3 碼頭工藝平面布置圖

5 主要裝卸設(shè)備的選配

(1)游艇提升機(jī)。游艇提升機(jī)分為軌道式和輪胎式兩種。軌道式提升機(jī)故障率低、節(jié)能環(huán)保、維護(hù)方便，但其作業(yè)范圍受限。輪胎式提升機(jī)維護(hù)相對(duì)較麻煩，但其作業(yè)較為靈活，作業(yè)范圍較大，除船舶上下岸起降作業(yè)外，還可兼顧岸上的運(yùn)輸和起降作業(yè)。綜合考慮以上因素，本工程選用輪胎式游艇提升機(jī)。游艇提升機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)作業(yè)的最大船型確定。基地需上下岸的最大船型為24 m級(jí)游艇，設(shè)計(jì)船寬6.5 m，船重66 t，據(jù)此確定提升港池寬度8 m，游艇提升機(jī)軌距9.5 m，額定起重能力70 t?；毓苍O(shè)置2座提升港池，考慮經(jīng)濟(jì)性，基地近期配置1臺(tái)提升機(jī)，后期視情況可再增配1臺(tái)。

(2)懸臂吊。懸臂吊回轉(zhuǎn)半徑、起重量應(yīng)根據(jù)立柱中心與碼頭前沿的距離以及作業(yè)船型的參數(shù)確定。在本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)懸臂吊的最大作業(yè)半徑6 m，最大起重能力5 t。

(3)游艇拖車。游艇拖車需進(jìn)行斜坡道和岸上的水平運(yùn)輸作業(yè)，須同時(shí)滿足兩者的牽引力要求，牽引的最大船型為12 m級(jí)游艇，由此確定拖車牽引力15 t，共配備2臺(tái)。

(4)叉車。叉車主要實(shí)現(xiàn)岸上的船舶裝卸。本工程共布置船艇泊位712個(gè)，其中12 m級(jí)及以下船艇泊位602個(gè)，占比85%。叉車的最大作業(yè)船型考慮為12 m級(jí)船艇，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分船型的覆蓋，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，據(jù)此確定叉車的起重能力為10 t，共配置2臺(tái)。

裝卸設(shè)備的配置詳見(jiàn)表3。

表3 主要裝卸設(shè)備配置表

6 結(jié)語(yǔ)

作為國(guó)內(nèi)外大型賽事服務(wù)的帆船運(yùn)動(dòng)基地，采用斜坡道工藝能夠較好地實(shí)現(xiàn)賽時(shí)帆船的快速上下岸需求，斜坡道的坡度、寬度等關(guān)鍵工藝參數(shù)應(yīng)結(jié)合具體比賽規(guī)則確定。為滿足賽后帆船運(yùn)動(dòng)基地多樣化的船舶上下岸工藝要求，增設(shè)懸臂吊和游艇提升機(jī)的組合工藝，并根據(jù)作業(yè)船型合理選配機(jī)械設(shè)備，能夠較好地兼顧效率、能力和經(jīng)濟(jì)性。項(xiàng)目的工藝平面布置綜合考慮了場(chǎng)地功能定位、工藝特點(diǎn)、作業(yè)頻率，科學(xué)合理，可供相關(guān)項(xiàng)目借鑒。