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2008年初 , 在非洲某国 , 由我方技术人员和专业人员协助外方 , 成功实施了利用气囊上排技术将两艘 V形底船拉上海滩 , 使在没有船台滑道和船坞的情况下对两艘船进行全面维修成为现实。船舶气囊上、下排就是用一定数量的气囊将船体托起 , 使船体离开地面一定高度后 , 在外力的牵引下随着气囊的滚动而移动 , 以达到船舶上排、下水的目的。该项技术始于 20世纪 70年代 , 首先在国外开始使用 , 我国于 20世纪 80年代初开始研制开发 , 但主要是用于新造小型平底船的下水 , 对于 V形底船基本未涉及。这次两艘船的气囊上排 , 是我们多年来对 V 形底船气囊上、下排技术进行试验研究所取得的成果的又一成功应用 , 获得了外方的高度赞誉 , 同时也标志着小型 V 形底船气囊上、下排技术已趋于成熟。
这次是对该两艘船此次上排实施过程进行简单介绍。不涉及计算内容
2 上排准备
2. 1 技术准备
上排技术准备主要包括 :
①气囊承载力的计算和气囊规格数量的确定 ;
②气囊上排船体稳性的校核 ;
③上排牵引力的计算和牵引设备、钢缆的确定 ;
④艉部托架的设计制作 ;
⑤其它设备、工具、材料准备 ;
⑥上排过程的技术策划。
2. 2 实施准备
2. 2. 1 上排场地的选定及施工气囊上排是一种因地制宜、因陋就简的上排方法 , 不需要滑道等复杂基础设施 , 上排场地的选择具有很大的灵活性 , 场地修建工程简易、工期短。此次选择场地时 , 考虑当地海域全年风浪都很大 ,岸边沙滩异常陡峭 , 外海均不具备上排条件 , 最终选定港内的一处垃圾场为上排场地 , 按永久场地修建。这次上排的目的是对两艘船进行全面修理 , 上
排后的修理工程量较大。为了保证船在修理期间的安全 , 在两船上排后的修理区各铺设计了 1块混凝土硬化区 , 硬化层厚度 20 cm。修理区长度 30 m,其后面是一条宽 11 m的马路 , 受场地长度的限制 ,牵引船上排的卷扬机布置在马路的另一侧 , 卷扬机用混凝土基础固定。气囊上排坡度一般要求在1∶10～1∶30, 而要靠船自重下排坡度应大于 1∶22。
根据马路宽度和高程 ( 3. 8 m )、当地最大潮高(1. 79 m) , 并考虑小坡度有利于修理工作等因素 ,在一般要求范围内确定修理区坡度为 1∶20, 该坡度与场地处高潮垠以下的沙滩坡度接近。 从最高潮垠到最低潮垠的坡度基本采用海浪自然形成的沙滩 , 避免水下基础工程 , 上排前对沙滩局部凹坑用沙包进行了修整 , 以便于气囊的滚动。
2. 2. 2 上排时间的确定
气囊上排对上排的具体时间要求一般并不严格 , 但在一些特殊的场地条件下 , 也会有一定的时间要求。此次上排场地的有效上排区域内 , 在 0. 02m潮位有礁石突出 , 该船尾吃水 1. 22 m, 显然船要通过礁石至少需要 1. 24 m的潮水。另外 , 从船离开码头进入上排区域 , 到完成船定位约需 1. 5 h,上排开始到坐墩就位约需 3. 5 h。从安全考虑 , 全部上排工作尽量不在夜间进行 , 这就形成了选定上排时间的决定条件 : 至少 1. 24 m的潮水 , 高潮位在天亮后 2 h到天黑前 4 h之间 , 上排工作从高潮位前 1. 5 h开始。查当地潮汐表确定了两船的上排时间 : 第一条船于 2006年 2月 4日 , 上午 8∶54高潮 1. 37 m, 7∶20全体参加上排的人员进入现场开始工作 ; 第二条船于 2006年 2月 9日 , 下午 15∶14高潮 1. 29 m, 13∶00开始工作。
2. 2. 3 堵漏木楔处理
由于两船多年失修 , 船体有几十处锈蚀穿孔 ,使用了许多堵漏木楔 , 有的木楔伸出船外达 8 cm。考虑木楔可能刺破气囊 , 预先在水下将木楔头部切
除 , 保留约 1 cm, 并用布包扎头部 , 当气囊滚到木楔处时就能将木楔顶出 , 即使没有顶出也不会损坏气囊。上排时在船上备有汽油抽水机两台 , 以防船体大量进水。
2. 2. 4 气囊压力试验
气囊为橡胶制品 , 易老化 , 使用前必须进行压力试验。考虑气囊已放置了一段时间 , 可能已存在老化 , 未按气囊出厂标定压力试验 , 只按实际需要的上排理论工作压力的 1. 5倍试验 , 保持压力 5min。检查无漏气现象 , 能满足上排的使用要求。
3 上排实施
3. 1 安装托架
由于该型船为双机双桨 , 两条轴系影响气囊的承载力和滚动 , 在艉部设有轴系保护托架。上排前将托架安装到位 , 可靠固定。
3. 2 预布气囊
气囊上排时 , 随着船的前移 , 要不断在船下布入气囊。为了减少在船出水前的布气囊工作量 , 此次上排前 , 在船首、船中、船尾分别预先布置了 4只气囊 , 其中船首连续布了 2只。在船体中部预布气囊的目的是在必要时提供支撑力 , 保证船的离地高度在 30 cm左右。船尾预布气囊的目的是必要时调整船的纵倾不大于坡度 , 防止船尾触地。船首气囊布在龙骨与地面夹角处间距为 10 cm的位置 , 该位置若偏向船首充气后气囊会自动向船首方向滚动 , 偏向船尾则气囊会在充气时向侧面移动 , 严重时会从一侧冲出。
3. 3 上排前船的定位
设计定位方式时充分利用了现场的地理环境和设施 , 在船首接近搁浅位置时 , 用 4根定位缆绳控制调整船的位置 , 使船与预先标定的上排纵线一致。定位缆绳一端固定在船上两舷前后 4个系缆柱上 , 另一端左舷两缆固定在岸上的两个树桩 , 右舷前缆固定在当地渔码头的系缆桩 , 右舷后缆固定于抛在水中的渔用锚。
3. 4 上排时的指挥与人员分工
气囊上排是一项协调性要求很强的群体作业 ,必须统一指挥 , 密切配合。本次上排的人员分工如下。
指挥员 1人 : 负责整个上排作业的现场指挥 ,指挥船的移动、气囊的布置、气囊充气、气囊收回等。指挥员工作位置在船的侧前方。
定位指挥员 1人、定位员 4人 : 负责在船移动过程中保持船的方向。定位指挥员工作位置在船上驾驶台 , 定位员工作位置在船上系缆柱处 , 每缆 1人。
卷扬机操纵员 1人、排缆员 1人 : 按指挥员发布的命令控制卷扬机牵引船前进或后退 , 观察卷扬机实际牵引力。
充气员 4人、两舷联络员 1人 : 按指挥员发布的命令对指定的气囊充气放气、检查并报告各气囊工作压力。
布囊组共 12人 : 按指挥员发布的命令在指定位置布入气囊或收回指定的气囊。
其他人员 : 安全巡检员 1 人 , 现场警戒员 2人 , 船上备用抽水机操纵员 2人 , 抛起锚摩托船驾驶员 1人 , 抛起锚 1人 , 翻译人员 2名。
3. 5 上排时气囊的间距控制
上排时气囊的间距一般要求是最小间距时气囊互不影响滚动 , 最大间距时承重气囊有足够的承载力。此次上排设计气囊理论间距为 3 m, 大于气囊的半周长 (1. 9 m) , 气囊互不影响滚动。3 m间距能保证船下同时有 6只气囊承重 , 经理论计算其中任意一个气囊损坏时仍有足够的承载力。实际操作过程船体的抬升高度、每只气囊的压力均在变化 ,气囊的间距视船体状态作了适当调整 , 配合气囊压力的调整保持船的纵倾基本不变。
4 上排过程中出现的问题及解决措施
4. 1 船体横倾的解决措施
上排过程中由于两只承重气囊均偏向左舷 , 致使船体出现严重右倾 , 此时如果退下去重新布囊 ,由于潮水的原因当天的上排计划只能取消。外方人员本来就对气囊上排持怀疑态度 , 现场各界人士很多 , 取消当天的计划将使外方认为上排失败了 , 造成不良影响。此外 , 船体堵漏木楔已被气囊顶出 ,船体有进水的危险 , 必须一次上排成功。为此 , 紧急采取了在两个承重气囊前后适当位置各加入 1只气囊 , 充气承重后将两只偏斜气囊中的一只放气 ,使其不承重 , 适当修正船体的右倾现象继续上排。随着船体的前移 , 船下承重气囊增多 , 船体就自然扶正了。考虑需要给船体提供足够的支撑力 , 仍保留一只偏斜的气囊。
4. 2 船体偏移的解决措施
在上排过程中 , 出现了船体偏离预定上排纵线的问题 , 这个问题一般由海浪、风、布囊时气囊纵线与船体纵线不垂直等因素引起。修正时在船首有意布置一个纵线与船体纵线不垂直的气囊。随着船的前移 , 船体回到预定的上排纵线位置。注意修正时气囊角度偏差不要太大 , 布囊时目测有偏差就行 , 过大的偏差会造成修正过度 , 当一只气囊不能修正到位时可用下一只气囊继续修正。
4. 3 船首触地的处理措施
船首触地时有两种处理方法 , 当船首没有合适位置布入气囊时 , 提高靠近船首的气囊压力 , 将船首抬起 ; 当船首有布入气囊的位置时布入气囊充气抬高船首。新布入的气囊和已有气囊的间距不能小于规定的影响气囊滚动的最小间距。
5 上排后船的支撑
根据该船上排船墩设计方案 , 共有 7个龙骨墩支撑点和 3组抱墩支撑点。由于船体换板工程量较大 , 为便于工作 , 需要船中部龙骨墩的高度不小于60 cm。为保证舵系的拆装 , 要求舵叶下部与地面的距离不小于 80 cm。从安全考虑 , 船体抬升高度越小越安全。根据以上条件可计算出每个支撑点的高度 , 据此准备相应的龙骨墩和抱墩。船移动到预定修理位置后 , 检查船下气囊位置 , 在影响布墩的气囊附近另布入气囊 , 将影响布墩的气囊换掉。调整气囊压力 , 在各龙骨墩位置布上龙骨墩。逐渐降低各气囊压力 , 使船体龙骨和龙骨墩刚好接触 , 个别龙骨墩不接触时用木楔调整龙骨墩高度。检查调整船的横倾。在指定位置加上抱墩。降低气囊压力使船体与船墩完全接触承重。加固抱墩 , 完成上排工作。
此次利用国内气囊上排技术在国外成功实施两艘 V形底船气囊上排 , 再次证明船舶气囊上下排技术是一种可靠的简易上下排技术 , 同时也为修船业向国外扩展探索了一条新的途径。
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