大型塔器設(shè)備海陸聯(lián)運(yùn)技術(shù)分析及應(yīng)用

郭 忠 王文剛

中石化重型起重運(yùn)輸工程有限責(zé)任公司 北京 100029

隨著石化、風(fēng)電、海上平臺(tái)等行業(yè)的發(fā)展，以及大型設(shè)備制造業(yè)水平的提高，大型塔器設(shè)備的公路運(yùn)輸已經(jīng)滿足不了需要，正逐漸向海陸聯(lián)運(yùn)方式發(fā)展，包括短倒、滾裝、海運(yùn)、過(guò)駁江運(yùn)等多式聯(lián)運(yùn)方式。隨著運(yùn)輸環(huán)節(jié)的增加，大件設(shè)備運(yùn)輸、裝卸和系固的要求越來(lái)越嚴(yán)格，所以大件設(shè)備運(yùn)輸要合理分析運(yùn)輸?shù)目尚行裕贫ê侠怼⑶泻蠈?shí)際又經(jīng)濟(jì)的方案。

1 短倒運(yùn)輸

車輛在運(yùn)輸過(guò)程中，遇到橫坡、道路坑洼等情況，車貨整體會(huì)產(chǎn)生側(cè)傾。當(dāng)貨物受側(cè)向風(fēng)較大時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生該現(xiàn)象。一旦車輛抵御外界因素影響的能力較差，就會(huì)失穩(wěn)，甚至發(fā)生傾覆。一般情況下，由于掛車橫向?qū)挾冗h(yuǎn)遠(yuǎn)小于縱向長(zhǎng)度，掛車常見(jiàn)橫向穩(wěn)定性不足，因此更應(yīng)該注重掛車的橫向穩(wěn)定性。以下對(duì)軸線板車三點(diǎn)支撐方式的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

掛車失穩(wěn)時(shí)是以貨物、本體作為一個(gè)整體沿穩(wěn)定面進(jìn)行的，因此穩(wěn)定性計(jì)算中重心應(yīng)是掛車和貨物的組合重心。計(jì)算整體重心高度（H）時(shí)，則應(yīng)是組合重心至穩(wěn)定面的高度。如圖1 所示，AC 所在的與地面平行的平面稱為穩(wěn)定面，A、C 兩點(diǎn)為懸架擺臂縱軸所在的位置；H0為穩(wěn)定面高度，它與平板車輪胎規(guī)格有關(guān)，一般取值270～300mm；φ1max、φ2max 分別為車貨系統(tǒng)左、右最大穩(wěn)定角，當(dāng)貨物重心位于液壓平板車縱軸心線上時(shí)，左、右穩(wěn)定角相等。重心高度是影響運(yùn)行穩(wěn)定性的最主要內(nèi)在因素，重心高度越大，穩(wěn)定性越差。在貨物重心高度（H1）不變的情況下，貨物質(zhì)量越大，重心高度越大，穩(wěn)定性越差。

圖1 貨物運(yùn)輸圖

圖中G1為貨物重心，其高度為H1；G2為平板車重心，其高度H2受液壓懸掛的影響，一般取液壓平板車正常行駛時(shí)的高度；G 為車貨重心，Ha 是其重心高度。

Ha 和H 的計(jì)算分別見(jiàn)式（1）和式（2）。

式中：Ha——車貨重心高度；

G1——貨物重心；

H1——貨物的重心高度；

G2——平板車重心；

H2——平板車重心高度；

H0——穩(wěn)定面高度；

H——整體重心高度。

圖2 為三點(diǎn)支撐編點(diǎn)的靜態(tài)穩(wěn)定角，在△NFG 中φ=arctan(NF/ H),三點(diǎn)支撐的穩(wěn)定角要滿足φ＞7°。

圖2 三點(diǎn)支撐編點(diǎn)的靜態(tài)穩(wěn)定角

2 靠泊方式

對(duì)于滾裝泊位，根據(jù)靠泊方式不同可分為丁靠和順靠?jī)煞N。

2.1 丁靠

丁靠，即船舶垂直岸線布置，通過(guò)滾裝平臺(tái)與陸域銜接，詳見(jiàn)圖3。

圖3 滾裝船舶丁靠圖

（1）優(yōu)點(diǎn)：滾裝船舶采用丁靠布置方便自行式軸線車直上直下，滾裝泊位與通用泊位相互之間基本不存在干擾，且碼頭占用岸線長(zhǎng)度較短。

（2）缺點(diǎn)：滾裝泊位船舶丁靠受潮流影響較大，對(duì)水文條件較為敏感，作業(yè)要求較高。一般適用于流速小于0.2m/ s 的區(qū)域。

2.2 順靠

2.2.1 部分順靠

滾裝船舶部分順靠示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 滾裝船舶部分順靠

（1）優(yōu)點(diǎn)：滾裝船舶順靠碼頭時(shí)，靠離泊作業(yè)較方便，通航安全可得到有效保證，且滾裝泊位與通用泊位相互之間作業(yè)基本上無(wú)干擾。

（2）缺點(diǎn)：滾裝泊位與引橋垂直相交，自行式軸線板車運(yùn)輸需90°轉(zhuǎn)彎；轉(zhuǎn)彎部位正好位于滾裝平臺(tái)與引橋之間的接坡區(qū)域，加大了自行式軸線板車的滾裝難度，且占用岸線較長(zhǎng)。

2.2.2 完全順靠滾裝船舶完全順靠示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 滾裝船舶完全順靠示意圖

（1）優(yōu)點(diǎn)：滾裝船舶順靠碼頭時(shí)，靠離泊作業(yè)較方便，通航安全可得到有效保證。

（2）缺點(diǎn)：需要板車橫向滾裝，對(duì)船舶調(diào)整能力要求高，加大了自行式軸線板車滾裝難度，且占用岸線較長(zhǎng)。

3 滾裝跳板布置

船與碼頭之間采用30mm×2000mm×9000mm 厚鋼板作為滾裝跳板，鋼板鋪設(shè)示意圖及要求如圖6 所示。

圖6 鋼板鋪設(shè)示意圖

簡(jiǎn)化其受力模型（圖7），按照最大設(shè)計(jì)運(yùn)輸軸載40t每軸線計(jì)算，鋼板的最大應(yīng)力為216MPa，車輛寬度為2.43m，計(jì)算如下：

圖7 簡(jiǎn)化受力模型

最大彎矩：M=G/ 2×0.4×9.8×1000=78400N·m

形心位置：Ymax=0.03/ 2=0.015m

截面模量：

IZ=bh3/ 12=2.43×0.033/ 12=0.0000054675

選取2016年2月—2018年2月進(jìn)入本院治療的脊柱骨折患者進(jìn)行此次實(shí)驗(yàn)的研究比較，將參與研究的患者隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組（37例）和對(duì)照組（37例），實(shí)驗(yàn)組則對(duì)患者采取CT進(jìn)行診斷。實(shí)驗(yàn)組中男性患者26例，女性患者11例，平均年齡為（47.38±3.71）。對(duì)照組對(duì)患者采取X片平片進(jìn)行診斷，對(duì)照組中男性患者27例，女性患者10例，平均年齡為（48.26±3.56）。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組年齡、性別等不存在明顯差異（P＞0.05）。對(duì)比分析分別應(yīng)用兩種檢查方式患者病情的檢出幾率。

截面應(yīng)力σ=MYmax/ IZ=215.1MPa

由此可知，跳板鋼板材料Q345 能夠滿足設(shè)備卸貨運(yùn)輸要求。

4 滾裝裝船

4.1 滾裝準(zhǔn)備

（1）提前確定鞍座及支墩位置，支墩需提前在船板上定位，船到后再次核實(shí)支墩位置，并按照設(shè)備參數(shù)選擇合適的支墩；

（2）船舶靠港時(shí)，船停靠位置與滾裝碼頭順靠，系好纜繩；

（3）提前將鋼板等工機(jī)具運(yùn)輸?shù)街付▍^(qū)域，船舶靠港后在岸與船間搭好柔性跳板（根據(jù)方案鋪設(shè)鋼板、鋼制坡道或薄木板等）；（4）依據(jù)水文、碼頭條件計(jì)算出準(zhǔn)確的滾裝時(shí)刻，用壓艙水調(diào)節(jié)船的高度和姿態(tài)以適應(yīng)滾裝。

4.2 滾裝作業(yè)

（1）車組到達(dá)滾裝碼頭前20m 后停車并有效制動(dòng)，按照計(jì)劃?rùn)z查內(nèi)容及順序，逐項(xiàng)檢查氣壓、液壓、各模塊間距離、車板方向和車板高度等數(shù)據(jù)。確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求后，簽發(fā)滾裝作業(yè)命令書，開(kāi)始作業(yè)。

（2）調(diào)整駁船型深及狀態(tài)，作好滾裝船準(zhǔn)備。圖8 為船舶壓載水示意圖。

圖8 船舶壓載水示意圖

（3）駁船高度合適、連接碼頭與駁船的鋼制路基板放置穩(wěn)妥后，等待漲潮。待漲潮時(shí)將車輛駛上駁船，運(yùn)行速度＜0.5km/ h（實(shí)際情況下還需根據(jù)駁船排壓艙水的速度確定）。圖9 為滾裝示意圖。

圖9 滾裝示意圖

（4）反復(fù)執(zhí)行上一步操作直到車輛完全上船。上船途中保持與駁船技術(shù)人員的溝通，防止因潮水、駁船排壓艙水速度與駁船承重速度不同造成的駁船與地面間高度較大變化、駁船橫向角度過(guò)大等問(wèn)題。期間各位置操作、監(jiān)視人員需高度注意、嚴(yán)格根據(jù)操作手冊(cè)，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)通報(bào)現(xiàn)場(chǎng)指揮，統(tǒng)一安排，保證車板運(yùn)行安全，尤其要避免因局部懸空造成的車板過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)。

（5）車輛全部上船后，嚴(yán)格根據(jù)路徑標(biāo)示緩慢行駛，通過(guò)調(diào)控壓倉(cāng)水保持船舶平穩(wěn)，直至設(shè)備在船舶平穩(wěn)的基礎(chǔ)上安全停在提前安置好的支墩上方。圖10 為滾裝就位示意圖。

圖10 滾裝就位示意圖

（6）嚴(yán)格根據(jù)全回轉(zhuǎn)自行板降低車板高度時(shí)的穩(wěn)定三角形下降技術(shù)要求，緩慢落下設(shè)備于支墩上。

（7）停滯5min，觀察無(wú)異常后，按照要求將車輛駛離駁船。

為了更好地預(yù)測(cè)滾裝條件，假設(shè)碼頭標(biāo)高為H,潮水高度為h,駁船型深S，吃水深D,如果想滿足駁船甲板面比碼頭高200mm，則應(yīng)滿足公式（3）。

H- h+200=S- D （3）

5 過(guò)駁

方案一：桅桿吊吊裝方案，一般將桅桿吊設(shè)置在碼頭后沿，但該方案對(duì)產(chǎn)品最大尺寸及重量有限制。

方案二：浮吊吊裝方案，采用此類方案可在水上作業(yè)，無(wú)需靠泊碼頭作業(yè)，減少了碼頭使用費(fèi)。

方案三：滾卸、滾裝方案，一般大駁船檔期緊張換小駁船運(yùn)輸時(shí)可采用此類方案，但該方案大大增加了運(yùn)輸成本，一般不建議采用。

6 案例分析

6.1 穩(wěn)定性計(jì)算

南京宇創(chuàng)鎮(zhèn)海煉化項(xiàng)目CO2吸收塔內(nèi)徑R7.2m，長(zhǎng)55m，重605t，鞍座寬度8000mm，弧底高度600mm；支墩高度1.5m，短倒運(yùn)輸時(shí)采用4 縱列20 軸線SPMT 運(yùn)輸；海運(yùn)采用4483t 級(jí)甲板貨船，對(duì)稱積載于船舶京潤(rùn)168中，船長(zhǎng)95.4m，型深5.4m，滿載吃水深度3.96m、空載吃水深度2.512m。

計(jì)算傾覆三角形（圖2）的底邊長(zhǎng)度，圖中BC 為SPMT 兩點(diǎn)的支撐間距，2900mm；EF 為貨物重心所在平面與平板車交線，EF/ 2 即橫向穩(wěn)定線長(zhǎng)：EF/ 2=2/ 3BC/ 2=966.7mm。

根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算整體重心距離地面高度（H）。

由于橫向穩(wěn)定角＞7°，所以可認(rèn)為SPMT 運(yùn)輸設(shè)備時(shí)橫向穩(wěn)定性滿足要求。

6.2 牽引力校核

牽引力校核情況見(jiàn)表1，結(jié)果為安全。

表1 牽引力校核

7 結(jié)論

大型塔器設(shè)備海陸聯(lián)運(yùn)是運(yùn)輸行業(yè)實(shí)現(xiàn)“門到門”服務(wù)的重要方式。大型設(shè)備滾裝、滾卸過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)船舶吃水情況、碼頭標(biāo)高、潮汐情況來(lái)指導(dǎo)船舶壓倉(cāng)、調(diào)倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全滾裝、滾卸。同時(shí)，結(jié)合自行式軸線板車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇不同的滾裝方式，確保塔器設(shè)備海陸聯(lián)運(yùn)安全、高效。