基于半潜驳与机械牵引的船舶下水方式
本文介绍一种通过牵引绞车拉移、半潜驳配合完成船舶下水的方式。其主要流程：船舶在 水平船台作业完成后换墩到移船小车上，通过绞车牵引移船小车沿轨道将船舶拉到半潜驳上，然后下沉半潜驳使船舶上浮完成船舶下水。关键词：牵引绞车；半潜驳；下水方式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.Keywords:Traction winch;Semi-submersible barge;Launching method
1前言船舶下水是船舶建造过程的一个重要环节。本文 结合公司承接的船舶，介绍在平地船台搭载后采用牵 引绞车、半潜驳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几种：(1)重力式下水船舶在倾斜船台上建造，当建造到具备一定条件 后解除约束，船舶依靠自身重力实现下水。(2)漂浮式下水船舶在船坞内建造，当建造到具备一定条件后打 开坞门进水使船舶上浮实现下水。(3)机械式下水采用下水牵引设备直接将船舶移入水中，或移到 下水升降平台通过平台下降实现下水。机械式下水包括：起重机起吊下水；气囊配合下水； 半潜驳配合下水等方式。上述几种下水方式中：(1)重力式下水速度最快、后续投入的维护费用 不高，是船厂较早选用的下水方式。但这种方式由于 受到航道宽度的限制，从而限制了船厂生产的规模；(2)干坞漂浮式下水基本上不受航道限制且方式 安全。但干坞的建造成本和后期维护成本较高，主要在中、大型船厂采用较多；(3)机械式下水采用全套自动化顶升拉移设备可 提高下水速度，但相应的投入也较多；如果采用牵引设 备配合移动设备下水则相对灵活，但下水准备时间相对 较长；如果采用气囊做为移动设备，则目前多数由专业 气囊公司负责，费用增加且时间上也会受到影响。通过对上述各种下水方式的对比，结合公司码头、 航道位置及资源、产品情况，最后决定采用牵引绞车、 移船小车、半潜驳三位一体配合的平地机械式下水方式。3设施设备公司主要建造产品定位在64000 DWT散货船及以 下规格的船型，据此配备相应船台、半潜驳、移船小 车等设施设备：(1)船台下水最大重量设定为16000t,主要包括船舶重量、 工装重量；船台有效搭载长度255m;路轨地基单边线 载荷75Vm; 设置两条移船路轨。(2)牵引绞车船台左右两侧各设置一台额定拉力为75t 牵引绞 车作为下水拉移的动力，绞车统一由布置在船台的集 控室操控；选用额定载荷为500t 的5饼滑轮组与绞 车配合实现需要的拉力；下水重量16000t 、静摩擦 系数按0.04,所需牵引力为16000×0.04=640 t、单边 为320t;5 饼滑轮组工作绳数为10股、效率取0.82, 绞车所需拉力为320Y(10*0.82)=39.0t;转向滑轮两个、 效率取0.96,实际拉力为39.0(0.96x0.96)=42.3t。75t 拉力满足要求。(3)轨道沿船台线载荷布置左右各1条固定式小车轨道， 轨道中心与船台中心的距离为6m;轨道选用标准重轨 QU70, 高120mm; 码头区域因有吊车，该区域的轨道 为可拆式；码头与半潜驳对接处在船进驳过程中水平 高度存在小幅度的变化，此处预留一截活动式轨道， 其与码头和半潜驳上的轨道不焊接，如图1所示。 图1 活动轨道示意图(4)移船小车船体在船台完成合拢后，由船台墩位转移到移船 小车上。小车设计载荷为150t,纵向外形尺寸为1.6m,每隔2m 布置一台小车，在两条100m 的轨道长度范 围内各布置50台。(5)半潜驳公司原有的浮船坞，平时主要用于船舶修理。在新船进行下水作业时，在浮船坞上增加一段高约2.5m 的临时可拆式下水滑道结构，改装成半潜驳，举力为22000t,能满足总长230m、型宽36m 以下的船舶下水。(6)横梁船体首尾区域无法直接落到小车上，因此在首尾区 域需布置一定数量的横梁，横梁设计载荷为500t。横梁架在两侧的小车上，船体重量由横梁传递到小车上。 (7)其它辅助设备下水作业时在码头前沿设置全站仪，用以观察移 船时浮船坞与船台的直线度；另外，还配备有固定浮 船坞用的系泊设备、拖船等。4 船舶下水的过程4.1 技术工艺文件的准备船舶下水作业过程涉及的危险源比较多，因此船厂 在船舶下水之前项目组需编制一份《项目下水策划书》 , 内容包括：计划、技术工艺要求、安全检查等内容；技 术部门需编写《项目下水工艺》,内容包括：下水方案 概述、下水条件、下水前准备、船舶下水、应急措施、 工具工装需求等。其中，包含移船小车布置图、牵引系 统布置图及半潜驳系泊图、稳性计算书等附件：(1)移船小车布置图主要包括以下内容：小车详 细位置、各区域受力情况说明等。平行肿体区域，小 车通过垫木工装可直接支撑船体，因此主要画出小车 的数量及工装垫木的铺设细节；首尾区域需通过下水 横梁将船体的重量转移到小车上，因此小车的位置需 按肋位明确标记。换墩步骤及注意事项：移船前，船体整体重量将 从船台支撑墩转移到移船小车，因此对换墩的操作步 骤以及横梁与小车、船体之间垫木铺设节点等需明确 标示，减少因此带来的对船体的变形损害。每辆小车左右两边设计有连接耳板，通过插销将 工装与耳板连接，实现纵向串联(见图2和图3), 在首尾或重量集中区域视实际情况进行局部加强；左 右轨道小车横向不做连接。
图2 移船小车纵向连接俯视图
图4为移船小车布置图局部截图。 图4 移船小车布置图局部截图(2)《牵引系统布置及半潜驳系泊图》主要包括以下内容：牵引拉力计算；钢丝绳选用、 滑轮组穿绳细节；绞车、钢丝绳、滑轮组在船台的详 细位置；半潜驳在码头的系泊布置；半潜驳轨道与码 头轨道对接详图等，如图5所示。 图5 牵引绞车布置及半潜驳靠泊图(3)稳性计算书包括船舶下水进驳和沉驳新船出驳阶段两部分 内容。下水进驳阶段，主要是半潜驳吃水计算、调载等 要求。下水作业需持续几个小时，在这期间随着下水 船舶逐步进驳，重量也逐渐由船台过渡到半潜驳，直 接导致吃水变化，并且潮汐同时也在变，故需依据船 舶重量转移进行调载计算，以保持与码头的水平对接；沉驳新船出驳阶段，主要是计算半潜驳的下沉深 度，必要时对船舶进行压载调平，以保证船舶顺利从 半潜驳内漂浮出驳。新船进驳和出驳时所需要的潮水高度也包含在计 算书中。计算依据为下水重量、空船重量及预估的漂 浮吃水、码头标高、下水水域水深、沉驳水域水深等， 计算完成后通过查《潮汐表》确定最佳的下水时间段。4.2下水操作过程施工部门按项目策划书、技术工艺文件的要求完 成船台和半潜驳各种下水准备工作后，项目组提前组织各部门进行下水前大检查，下水当天由下水总指挥 下令启动下水作业。下水作业主要包括两部分内容： 移船进驳；沉驳浮船。(1)移船进驳包括列下几个阶段：①船舶整体在船台上拉移； ②船舶半截在船台、半截在半潜驳；③船舶整体在半 潜驳上拉移。这一阶段相对平稳，主要关注左右小车的同步性；到了第二个阶段，半潜驳与码头的水平度是重点， 相应作业就是船舶的调载，这个过程由调载人员密切 关注半潜驳的吃水和各压载舱的排水情况，中间可临 时性停止绞车拉移；由第二阶段过渡到第三个阶段时，有一个危险控制点，即当船舶全船重量由船台转移到半潜驳上的这 一瞬间。如果调载出现滞后，往往导致半潜驳迅速下沉， 从而带来不安全因素，调载控制人员在这个点之前需 全面了解情况，及时做好准备，控制船舶平稳过渡到 驳上；当船舶全部进驳后即进入第三阶段，主要是同步 拉移的控制和均衡调载，相对比较平稳。完成第三个 阶段后，第一部分工作也告完成，半潜驳承载着下水 船舶一起移驳到沉驳水域。(2)沉驳浮船半潜驳到达沉驳区域后，按所需要的潮高在规定的时间段沉驳。受水深影响，个别下水船舶需进行纵倾调载，保证按预定的吃水起浮。沉驳之前安排人员快速进行外底板检查，是否存在变形情况；之后按常规船舶出驳流程操作。至此，下水作业完成(见图6)。 图6船舶出驳4.3 下水过程应注意的问题(1)牵引绞车拉力绞车由集控室人员操作，操作人员整个过程需密 切观察各类参数，特别的牵引力是否与计算存在较大 差别、启动后拉力是否平稳，如有异常应立即停止拉移(2)移船小车、横梁
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