繩控卸載下水橫梁脫鉤器的應用

高智慧, 周明歡, 王璽培

(滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

14 400 t系列船采用深V船型，縱向涂油滑道下水工藝，為保證該系列船下水過程中的平穩度，采用全橫梁支撐船舶下水，每船15根。下水全過程中，下水橫梁是固定在船上與船同時移動的，直至靠碼頭后下水橫梁須脫離船舶，避免橫梁在滑板浮力、下水波浪沖擊等外力作用下與船體外板碰撞，給船體外板帶來不必要的損壞。以往傳統下水工藝是鋼繩穿過下水橫梁處吊環后引到主甲板、主甲板企口外板或舷墻外板處吊環進行固定，每根橫梁裝焊4只固定吊環，待橫梁須脫離時用火焰割炬割除固定吊環，以達到下水橫梁脫離的目的。但由于14 400 t系列船布置下水橫梁固定吊環的區域有鋁合金舷墻，而鋁合金舷墻無法承受下水橫梁的載荷，因此給該系列船下水帶來一定的困難。同時，由于該系列船預裝焊吊環處主甲板、主甲板企口外板、舷墻外板較薄，最薄板厚4 mm，裝焊及拆除吊環時極易變形，且吊環拆除后的痕跡永久顯現，嚴重影響外觀質量。若將吊掛點吊環裝焊在水線以下，則無法割除吊環，達不到下水橫梁脫離的目的。

針對上述問題，設計制作新型下水橫梁脫鉤器，將脫鉤器裝焊在水線以下的外板上，每根橫梁裝焊4個，全船共裝焊60個。操作人員在主甲板上即可操控由脫鉤器引出的白棕繩，在白棕繩外力的作用下，借助脫鉤器自身的三級杠桿原理，即可打開脫鉤器，達到下水橫梁脫鉤的目的。

1 脫鉤器的結構及工作原理

1.1 脫鉤器的結構

設計制作新型的脫鉤器必須滿足下水橫梁水下脫鉤、水上可控功能，且滿足載荷要求。下水橫梁重4.5～4.8 t，設計額定載荷為5 t的脫鉤器。脫鉤器(見圖1)外形尺寸為230 mm×255 mm×470 mm，主要由主體、第1級杠桿、第2級杠桿、第3級杠桿組成。各零件形狀及規格如圖2所示，材質均為Q235-A級。

圖1 脫鉤器結構

圖2 脫鉤器零件

1.2 脫鉤器的連接形式

件號4支板裝焊在主體件號1上，件號6主動桿可繞件號5旋轉，組成第1級杠桿；件號10支板裝焊在主體件號1上，件號7連接板裝焊在件號8從動桿上，件號8從動桿裝焊在件號9滑輪軸上，件號7和8可繞件號9旋轉，組成第2級杠桿；件號3支板裝焊在主體件號1上，件號2可繞件號14六角螺桿旋轉，組成第3級杠桿。

為避免船舶下水過程中誤操作提前拉拽白棕繩或受到水的沖擊力、滑板間的碰撞等突發的震動等因素而使件號2脫離件號7，第3級杠桿自動打開，下水橫梁隨即提前脫鉤的現象發生，在件號2上加裝保險鋼繩(見圖3)，保險鋼繩由卸扣連接保險眼環，鋼繩繞過件號11后引到主甲板上固定，避免件號7脫離件號2，以達到安全可靠的目的。

圖3 加裝保險鋼繩

1.3 脫鉤器的工作原理

吊掛下水橫梁的鋼繩掛在件號6上，合上第3級、第2級杠桿，件號2壓住件號7，在件號2繩控點處引出白棕繩，將白棕繩引到主甲板上稍作固定。船舶下水橫梁須脫鉤時，主甲板上的操作人員先將保險鋼繩向下松動，然后上拉白棕繩，使第3級杠桿克服摩擦力打開后，第1級杠桿在吊掛下水橫梁鋼繩的載荷作用力下自動打開第2級杠桿，使第1級杠桿向下旋轉，達到下水橫梁快速脫鉤的目的，如圖4所示。

圖4 下水橫梁脫鉤原理

2 脫鉤器的優點

2.1 輕便實用

脫鉤器體積小、載荷大、制作簡單、操作方便，還可回收再利用。利用自身的3級杠桿原理，大幅減小繩控點的載荷(見圖5)，以較小的外力即可達到下水橫梁卸載的目的。

圖5 脫鉤器載荷的分布

根據現場實船的應用，最小載荷時即載荷F垂直向下狀態，最大載荷時即載荷F斜向45°狀態，載荷F通過脫鉤器自身3級杠桿原理后，其繩控力為0.28%F～0.38%F，大幅減小了繩控點載荷。

2.2 安全可靠

脫鉤器的零部件都經過強度計算校核，制作后分別采用75%，100%，125%，150%的額定載荷(5 t)進行吊重試驗，脫鉤器均無明顯變形，焊縫、螺栓無裂紋，符合強度要求后投入使用。經過系列船的應用，脫鉤器均未發生明顯變形。

采用繩控打開脫鉤器時間短、速度快，降低橫梁損壞船體外板的風險。

為避免誤操作或突發外力導致脫鉤器自行打開，加裝保險鋼繩可有效避免下水橫梁提前自動脫鉤的情況發生。

2.3 工作效率高

采用繩控打開脫鉤器，實現下水橫梁快速脫鉤的目的，避免原始工藝用火焰割炬和等離子切割機割除吊點吊環的大量工作，無須配備氧、乙炔氣體、火焰割炬和等離子切割機等設備，同時避免天氣的影響，如雨天、大風天氣對施工造成的困難。

2.4 提高船舶外觀質量

新型脫鉤器裝焊在水線以下的外板上，待船舶進入船塢裝焊球鼻艏、安裝螺旋槳等作業時拆除，可避免主甲板、主甲板外板及舷墻外板裝焊吊環留下的永久痕跡而影響外觀質量。

2.5 通用性

脫鉤器還可用于其他吊裝工作中，以較小的外力即可達到大載荷卸載的目的。該脫鉤器還用于該系列船下水拋錨工序，在錨系還未完善的情況下，加裝臨時錨以達到下水時拋錨的目的。臨時錨(10 t范圍內可用)的拋錨就采用該新型脫鉤器。

還可將幾個脫鉤器串聯用于卸載更大載荷，或依據該脫鉤器的結構形式設計制作額定載荷更大的脫鉤器，達到卸載更大噸位的臨時錨或其他大載荷的目的。

3 結 論

以水上繩控、水下脫鉤下水橫梁為目的，設計制作新型水下脫鉤器，介紹其結構、工作原理及優點，解決14 400 t系列船下水難題，降低橫梁損壞船體外板的風險，優化原傳統水上吊環吊掛下水橫梁工藝。該系列船脫鉤器的實船應用安全可靠，快速卸載下水橫梁，避免鋁合金舷墻承載以及原傳統切割的工作量和裝焊吊環區域的變形、痕跡顯現，有效提高工作效率以及艦船的外觀質量。該脫鉤器還用于下水時臨時錨的拋錨，也可按其原理設計制作卸載額定載荷更大的脫鉤器，進一步提高其經濟效益、輕便性及通用性。

[1] 張銀亮，梁景鴻，康守權，等.一種水下機器人用脫鉤器：CN101758917A [P].2010-06-30.

[2] 華乃導，涂起超.船體修造與工藝[M]. 大連：大連海事大學出版社，2000.

[3] 王永躍，徐光文.工程力學[M].天津：天津大學出版社，2011.