一種面向中小修船領域的物流裝備系統設計及應用

蔣革 朱偉杭

摘 要：文章結合重大件物流搬運的特點，設計了一種面向中小修船領域的物流裝備。該裝備通過液壓平板車潛入水下后將船舶夾緊托起，采用一體化控制技術，運用自動變量泵對平板的下潛、上移、升舉、潛降、剎車進行控制，將船舶安全平穩地從水中移載到陸地進行維修改造或從陸地移運到水域，填補了國內10 000噸級以下船舶無需進船塢便可進行有效修理的市場空白。通過船廠應用，表明該物流裝備能大大降低中小船廠承接修船業務的門檻，有效改善修船作業環境，縮短船舶維修和保養周期。

關鍵詞：修船；物流裝備；液壓平板車；系統設計

中圖分類號：F253.9 文獻標識碼：A

Abstract： This paper proposes a logistics equipment used in small and medium shipyards. The equipment is designed according to the characteristics of heavy-lifts material handling. In this system， a hydraulic pallet transporter can dive to be under a ship， clamp it and push it up. With integrated control technology， automatic variable pumps are used to control the diving， floating， lifting， depressing and braking of the transporter flatbeds. The ship can be moved from water to land safely and smoothly for repair or maintenance， or moved from land back to water. This system allows ships of under 10 000 tons to be repaired and maintained without docking. The system has been implemented in a shipyard. The case study demonstrates that the logistics equipment can help bring in new business opportunities in ship maintenance and repair for small and medium shipyards， effectively improve ship maintenance and repair environment， and reduce maintenance and repair cycle time.

Key words： ship maintenance and repair； logistics equipment； hydraulic pallet transporter； system design

隨著我國裝備制造、石化、冶金、能源等產業的快速發展，重大件物流需求日益增長[1]。目前，常用的重大件物流移運裝備有輥輪小車、船臺小車、氣囊和自行式液壓模塊組合運輸車（SPMT）等[2]。輥輪小車單車載重能力強，尺度小，在某些不宜布置過多移運設施的工程上是一種很好的選擇；船臺小車是一種傳統的移運設施，功能相對完備，工廠對其操作熟悉，雖然受軌道限制，但在批量建造領域仍不失一種較好的選擇；氣囊雖然價格便宜，場地要求低，但由于其安全隱患以及不確定性多，一般僅限于在小型或臨時性工程運用；SPMT功能完備，安全性、操作性均較好，且移動速度較快，組合靈活，載荷分配均勻，是較理想的移運設施，但價格高昂，限制了其大面積推廣運用。

現有的重大件物流裝備雖各具特色，并在一定范圍和領域得到應用，然而在性價比方面都難以滿足受當前激烈的市場競爭影響而急需轉型的中小造船企業的需求。在船舶運營中，與船舶維修與保養相關的影響因素包括成本、周期、質量、安全、環境和市場等[3]。美國《船舶維修與保養手冊》為此提供了全面而具體的船上維修解決方案以及指南[4]。國外學者如Dev and Saha[5-6]，

Apostolidis， Koakarakis and Merikas[7]等通過建模，對船舶維修與保養過程中的時間消耗、人工成本、船塢費用等開展了相關的分析和研究工作，研究表明，船塢費用是船舶總運營費用中重要的因素。因此，在缺乏船塢等大型修船設施的情況下，能否利用現有條件（地域、岸線和水域等條件），通過低成本流程優化或技術改造，提出一種經濟高效的重大件物流裝備或系統，既能滿足修船行業規范要求，又能順利完成產業轉型升級，成為中小造船企業非常關注的話題。

1 系統總體結構

該裝備主要包括控制系統、液壓管路、平板車等系統，由泵房、集控室、液壓管路、液壓馬達、液壓千斤頂、平板車等設備組成。其結構示意圖詳見圖1。

平板車系統通過對重大件的頂升和移動，實現不同位置的物流移運功能，由液壓頂升平板車和平移平板車組成。液壓頂升平板車包括艏板、舯板和艉板三部分，每一部分由一個中頂升平臺和左右兩側兩個可調式頂升平臺組成，負責將維修船舶依次頂起從碼頭移運至陸地船臺區，主要執行頂升功能（詳見圖2）。

橫移平板車負責將維修船舶從船臺區域移至修船區，主要執行移動功能（詳見圖3）。

2 系統關鍵技術

（1）液壓驅動控制

驅動系統的關鍵技術包括液壓系統與機械系統的參數匹配、差力控制及差速控制、全局功率匹配、功率極限載荷控制等。該裝備主液壓系統供油采用比例排量調節變量泵，其主要目的是使系統供油隨工況不同而實時改變，降低液壓系統的能力損失，減少液壓系統的發熱量。通過液壓管路遠距離輸送控制，液壓系統總油量達6 000升，油箱總容積達7 000升，采用風冷循環冷卻，液壓管路控制長度100米，最大控制長度可調節到130米，液壓管路累計總長度1 000米。管路間采用硬管與軟管相結合的方式實現快速聯接，硬管最大口徑3吋，最小口徑1.5吋，系統最高工作壓力32MPa，正常工作壓力15MPa。每個系統設有斷電、泄壓、超壓自動保護裝置，確保液壓系統各機構工作安全可靠。圖4為該物流裝備的液壓驅動原理圖。