111 000 t油船船臺搭載及下水安全問題應對方法

伍平平，金 華

（舟山中遠海運重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

船舶接單及建造過程中，造船企業為提高生產效益，會盡量挖掘船臺使用效能，承接大型船舶，但由于受到固定的船臺尺度、承載能力、起重設施等因素制約，承接的船舶越大，相應設備設施的能力限制越大、安全裕度越小，舟山中遠海運重工有限公司（簡稱：舟山中遠）承接的111 000 t油船，油船總長252 m、型寬44 m、型深21.3 m，下水時船體自身重量21 565 t，是舟山中遠船臺承造的最大級別船舶，已達船臺設備設施能力及下水安全的極限，為此，有必要進行船臺搭載及下水安全系列問題研究，并采取相關工藝措施措，從而保證111 000 t油船船臺順利搭載及安全下水。

1 存在的問題

按生產計劃線表綜合考慮安排，舟山中遠承建的系列111 000 t油船擬安排在船臺上建造。船臺為8萬噸級，重力式縱向鋼珠滑道下水方式。該油船的長、寬、高和重量均已達到船臺設計能力的極限，111 000 t油船的建造過程及下水過程中存在一系列制約因素，包括船臺長度不夠、門機高度不夠、船臺寬度裕度不足、船臺支撐鋼管能力以及船臺滑板承載力不足等問題。這些問題必須采取相應的工藝措施來進行研究和解決。如果沒有相關工藝措施或者落實不到位，生產就無法持續，以及出現嚴重的安全問題。

2 相應的工藝措施

2.1 船臺長度不夠

將船臺和本船長度進行對比，船臺自塢門處到船臺端頭長度為248 m，除去尾部預留的舵葉及尾軸安裝距離后，船臺有效擺放長度為247 m，而該系列船總長252 m，船首部已伸出船臺首端外側約5 m，影響船舶下水前下水滑板等工裝的布設。為此，研制長12 m、寬16 m的船臺滑道平臺工裝（圖1）。該平臺工裝由8塊長12 m、寬2 m的鋼板拼焊而成，平臺下方縱橫向焊接若干T型材進行平臺結構加強，整套平臺工裝一頭搭在船臺端部混凝土平臺上并用鋼絲繩牽引固定，另一頭用2個8 m高塔架進行支撐（圖2）。在平臺上方搭設臨時滑道對接原船臺滑道，用于鋪設船舶下水所需下水滑板、保距器和鋼珠等工裝設施，實現船臺臨時加長，保證滿足下水工裝鋪設的需求。

圖1 搭設臨時滑道平臺

圖2 船首超出船臺端部的情況

2.2 門機高度不夠

對比門機與本船高度，船臺150 t門機在水平軌道上沿著船臺長度來回運行，其門機配重底座距離水平地面的高度 32 m固定不變，但該油船型深21.3 m，上層建筑生活區高度36 m，船底塢墩高度1.8 m，船臺斜度 1∶20。隨著船臺長度位置不同，船舶距離水平地面的高度也相應地不同，因此在船舶建造過程中，上層建筑生活區、部分主甲板高度存在與150 t門機干涉相碰的隱患。為防范相碰問題，通過核查基建設備圖紙，用全站儀現場測量門機實際數據，用電腦模擬現場門機和船舶搭載時的各類操作，分析門機與船舶的干涉情況，確定門機禁止行走區域和有限行走區域2類范圍。

禁止行走區域位于船臺的遠水側高處，長度為39 m，此區域門機配重底座會與船舶主船體相碰，需通過在門機行走軌道上設置停車感應止擋塊，禁止門機駛入，相應區域的吊裝作業全部改由 600 t龍門吊進行，見圖3。

圖3 門機與船舶搭載干涉縱向視圖

有限行走區域位于船臺的近水側低處，長度為34 m，此區域門機吊臂在一定角度時會與生活區相碰，此區域門機駛入時需有限制地行走及操作，通過安裝設置報警感應裝置，門機進入此區域且吊臂低于限定 70°角時發出報警，提醒司機及指揮規避作業，防范門機吊臂與船舶碰撞事故的發生，見圖4。

圖4 門機與船舶搭載干涉橫向視圖

2.3 船臺寬度裕度不足

對比船臺與本船寬度，船臺地平面以下塢墻寬度最窄處為44.5 m，111 000 t油船型寬44 m，扣除船體外板板厚、船外板滑板固定鋼絲繩直徑后，實際船體通過船臺塢墻最窄處每側凈距不足250 mm，約一只手掌大小，與船長252 m相比不到1∶1 000的比例，下水時船體稍微偏移超過1/1 000，即會與船臺塢墻相碰，造成船體剮蹭塢墻、船體偏移改變方向后碰撞引橋，甚至船卡住停止下滑的安全事故。本項目下水過程中防止船舶偏移對下水安全十分重要。為此，通過分析各種潛在受力情況，列舉并采取防止船舶下水時偏移的各類工藝措施，包括選擇平緩水流、平潮、無風時段下水；引橋碼頭側壁安裝圓筒防碰橡膠；隨船下水工具箱左右舷對稱放置并緊固；左右舷兩排滑板及其下方的保距器、鋼珠對稱布置；保持各滑板、保距器、鋼珠、滑板連接板無變形、無破損且數量及型號采用左右舷相同標準；保持滑板上方與船體外板間的木楔塊松緊程度一致；保持滑道上表面導軌方鋼無變形錯位、對接光順；保持滑道板緊固螺栓無松動脫落；保持下滑區域障礙物清除；保持左右舷下水砂箱同步拆除；保持船首左右舷滑道上頂推油泵型號壓力一致；保持舵葉歸零封固；保持槳葉封固；保持海面拖船應急拖帶牽引安排等，對各種潛在存在的問題進行分析考慮并采取相應方法加以避免。

2.4 船臺支撐鋼管能力不足

船舶搭載過程中，對于高度高、線形大且重量過重的情況，常規的支撐鋼管隨著高度的增加，支撐能力急劇下降且易失穩。對此，設計改進支撐鋼管的形式，研制桁架式船體支撐塔架，使得單個支撐鋼管由承載力100 t上升到300 t，支撐高度由8 m上升到15 m，增加了承載能力。同時桁架式支撐塔架結構保證了足夠的穩定性，見圖5和圖6，并且更方便人員安全登高施工。

圖5 桁架式支撐塔架

圖6 桁架式支撐塔架獲實用新型專利

2.5 船臺滑板承載力不足

經初步下水計算，該船重量近22 000 t，尾浮時首支點處瞬時壓力達5 041 t，首支點處單側船臺滑板受壓為2 520.5 t，承受最大應力為1 019 MPa，已超過船臺滑板鋼板屈服應力極限值（235 MPa），船臺滑板存在超載受損的安全問題，見圖7。針對此問題，按不同下水水位及壓載工況進行多次核算比對，采取下列措施：對不必要的焊機/垃圾斗/腳手架/風機等生產輔助設備清除下船，減少下水船舶重量；在船尾部艙柜中加壓載水，改善船舶下水浮態，減少尾浮時首支點瞬時壓力；改造首支架，把常規6 m滑板換成16 m長的特制滑板，增加尾浮時首支點處滑板支架承載面積；滑板材質由常規普通鋼Q235全部改用高強度鋼Q345材料，增加承載結構的剛度；在首部16 m長滑板上方鋪設大量貼合船底板的實木塊并打緊，保證尾浮時首支點處壓力能有效傳導和分散到下方的船臺滑板上。通過上述措施最終實現船臺滑板承受最大應力降至267 MPa，低于船臺滑板鋼板屈服應力極限值345 MPa（345 MPa為采用高強度Q345材料后的新極限值），見圖8。

圖7 改造前常規6 m船臺滑板受力有限元分析

圖8 改造后特制16 m船臺滑板受力有限元分析

3 項目實施成果對比

通過111 000 t油船船臺搭載及下水安全問題應對方法的研究和實施，極限發揮了船臺各設備設施的使用效能，相關利用率指標已達使用能力的上限，船臺使用效率接近100 %，見表1。目前該系列4條油船全部順利搭載完畢并安全下水，企業效益得以提升，同時舟山中遠油船建造工藝水平有了較大提高，為后續接單類似油船產品奠定了堅實基礎。

表1 船臺利用率指標對比

4 結論

通過本項目的實施，證實在船臺固定設備設施條件受限的情況下，通過科學的計算及模擬論證、合理的工裝及工藝保障措施，能夠克服一定程度的船舶超長、超高、超寬、超重困難，發掘船臺設備設施的潛在效能。