深 V型底船利用氣囊輔助小車下排實例

崔益烽,楊士喜,費小鑫

(1.總裝車船軍代局駐杭州地區軍代室,浙江杭州 310012;2.臺州市港航管理局船舶檢驗處,浙江臺州 318000; 3.中國人民解放軍第 7815工廠,浙江寧波 315000)

0 引言

某型首制深 V型底船因合同要求交船期限將至,主船體亟待下水以便后續工程的完善。但通過查閱當月的潮汐表,最高潮位未能達到預期要求,如單獨利用小車下排船體將無法自浮。經技術人員計算討論,決定采用氣囊輔助小車下排。

小車下排就是用龍門吊將主船體吊放在塢排上的小車墩柱上,并用木楔等輔助固定好,使船體離開地面一定高度后,在外力的牽引下隨著小車的運動而獲得下排慣性,以達到船舶下水的目的。氣囊下排就是用一定數量的氣囊將船體托起,使船體離開地面一定高度后,在外力的牽引下隨著氣囊的滾動而移動,以達到船舶下水的目的。前一種下排技術在國內外運用已相當成熟普遍,也是該承制單位的慣用工藝做法,主要用于小型平底船。后項技術始于 20世紀 70年代,首先在國外開始使用,我國于20世紀 80年代初開始研制使用,2006年初才成功實施了利用氣囊上排技術將 2艘 V型底船拉到海灘進行了全面維修,但在下排方面的應用不多見。這次該廠將 2項技術有機結合處理特殊船型下排獲得了成功,為后續批量建造及下排積累了寶貴的經驗。本文主要介紹此次下排實施過程及相關問題。

1 技術分析和技術方案的確定

該型船艇為傾斜船首、方尾、深 V線型,采用雙機、雙槳驅動、雙軸雙舵,屬于后機型,總長 38 m,預處理過后尾部已有 10m出塢,其余部分在船塢以內(下排時船尾先出塢),并擱于小車上沒有起浮。通過分析計算,當月最高潮水位只能提供700 kN左右的浮力,而船舶自重900 kN左右,還差200 kN左右浮力。由于船廠起吊能力有限,必須采取其他方法。經反復論證計算,最終決定采用 3只氣囊輔助小車,在3臺吊車保護下下排的方案,技術分析如下:

為承載船重,決定將 2只氣囊置于船中后部,1只氣囊置于船首部。氣囊尺寸為Φ1.2m×10 m。由于船型寬6m,而且成深V型,所以后面2只氣囊會部分露出水面。每只氣囊能提供約 40 kN浮力,前面 1只氣囊基本沒有浮力,只能將船首拖住以便于船體滾動。后面2部吊車起吊能力為 500 kN,吊臂伸長最多能提供約 80 kN的吊力,而前面 1部吊車起吊能力為200 kN,伸出吊臂長度有限,能夠提供約80 kN的吊力。氣囊與吊車共能提供約320 kN的起浮力,加上最高潮水位能提供約700 kN浮力,總共提供浮力合計約1 000 kN,大于船體自重,理論上船體可以起浮。當船體起浮后會慢慢向外移動,吊車吊臂也隨之外移,吊力將越來越小。理論上講若吊臂吊力減少到不足以使船體起浮時,船就可能會下沉。但實際上,此時由于船體逐漸離開船塢,塢外水深要大于塢內,船體自身吃水會逐漸增加,浮力也會遞增。一種極限情況是,當船往外移動 5m,此時吊車吊力為 0,那么船體自身吃水會增加 200 mm,折算成浮力有 200 kN以上。因此,此刻船體依然可以自浮。根據工廠以往對吊車的使用經驗,吊車幫助船體外移 5 m完全可以。綜上所述,技術方案可行。

2 下排準備

2.1 技術準備

下排技術準備主要包括:①氣囊承載力的計算校核和氣囊規格數量的最終確定,包括備用氣囊;②吊車吊力的計算與吊車、牽引設備和鋼纜的確定;③其他輔助設備、工具和材料的準備;④下排過程的技術策劃。

其中,重點監督工廠做了氣囊壓力試驗,主要考慮氣囊為橡膠制品,易老化,且廠里不常用,放置時間較長。

2.2 下排人員分工

考慮下排是一項協調性要求很強的群體作業,加上這次情況更為特殊,必須統一指揮,密切配合。人員共 34人,分工如下。

總指揮1人:負責整個作業進程的現場指揮,指揮氣囊吊車的預布、船的移動、氣囊充氣與放氣收回等。工作位置在船的側后方。

定位指揮員1人、定位員6人:負責在船移動過程中保持船的方向平衡。定位指揮員工作位置在船首線延伸處合適位置,定位員 2人在船上負責與吊車吊纜配合,4人在系纜柱處。

卷揚機操縱員 1人、排纜員 1人:按指揮員的要求適時控制緊急情況下卷揚機牽引船前進或后退。

充氣員4人、聯絡員1人:按指揮員要求對指揮的氣囊充氣放氣及調整、檢查并報告各氣囊工作壓力。

布囊組10人:按指揮員要求在指揮的位置布入氣囊和收回。

其他人員:安全巡檢員 1人,外圍警戒員 2人,軍事代表 2人,備用抽水機操縱員 2人,拖船 2人(用于船下水后牽引船安全停靠碼頭)。

2.3 下排時間的確定

船體下排對時間要求相對上排要嚴格,加上這次船型的特殊,以及上述的技術分析,選擇最高潮為下排時間。查當地潮汐表,確定最高潮位為3.7 m這一天為下排時間。另外,考慮從人員就位、準備活動完成到船下排完成停靠約需1.5 h,于是工廠最終確定正式下排工作從這一天最高潮位前1.5 h左右開始。

2.4 下排前船的定位與預處理

船塢坡度為1:10,設計定位時船坐落在小車墩柱上,輔以木楔固定,并用定位纜繩控制調整船的位置,使船與預先標定的下排縱線一致。定位纜繩一端固定在船上兩舷前后系纜柱上,另一端固定在塢兩側系纜樁上。為便于安放氣囊,將小車尾部兩個楞柱割除,兩舷側用保楞臨時支撐,配以吊車保護,防止船體發生傾斜。

2.5 氣囊與吊車的布置

在當天或之前選擇低潮時于船底部放置3只氣囊,其中 1只放在船首部,另外 2只位于船中后部,以提供浮力。必要時調整船的縱傾,使之不大于坡度。由于船首線型細長,首柱底部又位于基線以下400mm處,所以船首氣囊主要提供滾動以及防止船首觸及船塢底部。3部吊車分別布置于船尾兩側和船首部,以便下排時吊住鋼纜為船體起浮提供一定的拉力,并掌握船舶出塢時的平衡,防止與塢門碰撞。具體布置如圖 1所示。

3 下排實施

按照預先方案和下排準備,該型船下排工作正式開始。由于船底有分水鍾,在氣囊充氣過程中氣囊牢牢地卡在船體與小車之間。3臺吊車同時向外拉,船體隨著氣囊的滾動慢慢向外移動,最前面的吊車跟著船慢慢向外開動,后面 2臺吊車靠吊臂向外拉伸。大約移動 3m左右時,最前端的氣囊開始脫離船底,將其放氣回收。此時由于后面 2臺吊車吊臂伸長吊力減少,用小拖輪向外拉船體。大約向外移動 6m左右,后面 2臺吊車放掉,前面的吊車繼續拖住船首以免船首向左右兩側偏移。此時小車基本脫落,船已完全起浮,在拖輪牽引下完全出塢后,將剩下的 2個氣囊放氣收回,首部的吊車放掉。同時將事先準備好的纜繩拋向碼頭,由岸邊牽引將船慢慢向碼頭靠攏,最后停靠在碼頭上。

4 相關措施經驗總結

4.1 氣囊安放的注意事項

氣囊安放必須選擇在低潮時,否則潮水進塢,影響操作。由于船底有分水鍾,船體本身又坐放在小車上,船底車之間還有一定距離,可用于氣囊安放。小車尾部使用的是可拆卸楞柱,將楞柱拆除,以方便氣囊安放。氣囊充氣過程中會牢牢地卡在船體與小車之間,這樣氣囊隨著漲潮過程慢慢充氣時,便能貼著船體慢慢浮起,也不會滑出船底。首部的氣囊要直接放在首柱底部低于基線處,防止船首觸底。由于拆除了 2個楞柱,因此氣囊預放時在船兩邊舷側要用木樁臨時支撐,在船起浮后拆除,保護船體的平衡和安全。

4.2 防止船體偏移的措施

深V型底船,底部線型過于深窄,放在氣囊上船底與氣囊的接觸面積太小,容易造成側傾。加上風浪和受力不均影響會使船體向左右兩側偏移。為防止船體與船塢碰撞,氣囊偏移甚至滑出船底,要及時修正氣囊滾動角度,并控制好間距。3臺吊車應盡量保持吊力均衡,特別是船首的吊車,必須隨同船體慢慢向外移動,而且行進路線要保持穩定,不可左右搖晃。指揮人員應協調好各操作人員,同時注意地面人員安全。

4.3 防止船首觸地的措施

由于該船首柱底部低于基線,為防止船首觸地,在船首放置氣囊。氣囊的充氣量不可過滿,充氣量在 70%～80%就可為船體移動提供滾動力。在氣囊脫離船底時應及時回收以免造成危險。

5 結語

此次氣囊輔助深 V型船體下排將一般的小車下排和單一的利用氣囊下排兩項技術綜合在一起,優勢互補。它的成功實施,證明了利用氣囊輔助深V型底船體從小車上托起安全下水技術的可行性,為特殊情況下船舶下排積累了寶貴的經驗,同時也為以后單一依靠氣囊輔助深 V型船舶下水提供了可行性探索,值得借鑒和推廣。

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