深水海洋工程船水平船臺下水工藝優化研究

尹 龍，張 楠

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

深水海洋工程船是大連中遠海運重工有限公司（以下簡稱“公司”）為世界航運巨頭丹麥馬士基建造的系列船舶（共計4條）。該系列船長 137.6 m，型寬27 m，型深11 m，吃水8 m，載員120人，載重量9 788 t，目前是世界上最新型的超深水海工作業船（作業深度可達3 000 m），同時也是中國船廠首次承接的馬士基海工項目。該系列船舶在公司東區船臺實行整船建造，采用滑道平移的方式（摩擦介質為特氟龍與白鋼板，涂抹潤滑油）將其移至兩萬噸舉力的浮船塢上，然后移至沉駁坑下沉，漂浮后完成整個下水過程[1]。

1 方案優化研究

1.1 研究目的

為了改善中小型船舶拖移牽引方式，本文設計出一種新式拖移工裝，即將牽引吊耳安裝在首節下水滑道梁上。此方式可提高船舶拖移下水的安全性能，避免船舶與木墩產生相對滑動，降低特氟龍滑板在長期使用過程中，因摩擦系數增大而產生的安全隱患。本文對原下水支架型號進行改進后，設計出一種新型斜支撐座工裝，避免其與外板焊接造成外板油漆破壞。同時，將下水箱型梁之間的連接方式改為活性連接，盡量避免采用燒焊封固板的連接方式。

1.2 傳統拖移方式

深水海洋工程船項目的前2條船采用公司傳統船舶拖移牽引方式，即在船體外板上設置牽引眼板，利用滑板形式進行牽引，并以特氟龍為介質，使用船臺上卷揚機將船舶拖移進浮船塢[2]，見圖1。

圖1 傳統拖移方式

1.2.1 現狀及問題描述

1）船舶拖移牽引眼板安裝在船體外板處，數量為8枚（根據船型、自重及摩擦系數大小確定眼板數量）。牽引眼板在使用完畢后將被切除，而后需要對船體外板重新補涂油漆，增加了安裝、修復的成本及周期。

2）裝卸索具、切除牽引點等工序需高空作業，且在拖拽過程中，牽引眼板距離地面較高，船舶在拖拽過程中易產生頓挫運動，所以連接牽引眼板的索具有上下晃動的現象，且范圍較大，工作人員不能靠近。因此，在拖移過程中對眼板及索具的安全隱患監察較困難，所需安全護欄范圍較大。

3）相鄰下水箱型梁的連接方式為使用封固板進行燒焊，數量較多。安裝、切割均會產生較大成本（包括鋼板、焊材、材料、人工、相關施工設備等費用），并且下水準備時間較長。

4）艏艉部線型較大區域使用下水支架燒焊在船體外板處支撐固定。

5）在船舶拖移進塢階段，船舶與拖移箱型梁之間發生約200 mm的相對位移（見圖2），導致拖移箱型梁上支撐工裝因與箱型梁剪切作用發生向前傾倒變形（見圖3），最終導致局部外板受力極大而發生變形（見圖4），嚴重影響船舶下水的安全性。

圖2 箱型梁上墊木與船舶發生位移示意

圖3 支撐工裝前傾示意

圖4 支撐安裝位置外板變形

1.2.2 相對位移產生原因分析

若箱型梁上的特氟龍介質與滑道的摩擦系數（約0.05）小于船舶與箱型梁上墊木之間的摩擦系數（約0.2），則船舶與箱型梁理論上應同步前移[3]。在船舶被拖移進塢的過程中，箱型梁與滑道摩擦系數突然發生變化，摩擦力大于箱型梁與船舶和墊木之間的摩擦力，導致船舶與箱型梁之間產生相對位移，距離約200 mm。

現對箱型梁與滑道之間摩擦力變大可能產生的具體原因分析如下。

1）在船舶進浮船塢的過程中，塢的調載沒有跟上船舶的進塢速度，船塢產生縱向傾斜，導致箱型梁下端鑲嵌的特氟龍板與塢上滑道“硬”接觸，導致摩擦力增大。

2）在船舶拖移過程中，若拖移速度控制不當，卷揚機提供的拉力不均勻，使得箱型梁在滑道產生橫向偏移，導致箱型梁與滑道側立板接觸，摩擦力增大。

3）因兩萬噸舉力浮船塢外租，其抬船甲板上滑道曾被割除，再次安裝滑道時其水平度、平面度、直線度均超標。倘若滑道對接縫未處理好，也會導致箱型梁滑移受阻，摩擦力變大。

1.3 改善方案

為避免今后重復出現上述問題，與相關部門共同分析研究后，決定在該項目后續2條船的拖移下水方案中，變更傳統拖移方式，優化內容如下。

1）改造首節箱型梁（見圖5）。將下水牽引眼板設置在首節箱型梁前端，以卷揚機拖拽首節箱型梁的方式將船舶拖移至浮船塢內。將船舶拖移進塢后，工作人員可隨時轉移首節箱型梁并用于其他項目的拖移下水工作。

圖5 首節箱型梁改造圖（單位：mm）

2）設計出一種新型斜支撐座工裝。此工裝與木方配合起到受力支撐的作用，可替代原下水支架，防止其與外板焊接造成外板油漆破壞。同時，此舉可增大彈性壓縮量，避免木方大量破損及船體結構變形。

3）直接拖移箱型梁。箱型梁之間拉力變大（尤其前幾節），如繼續采用燒焊的方式連接工裝，工作量將增大。經過有限元分析，采用活連接的方式將相鄰箱型梁連接在一起，具體采用銷軸方式連接，見圖6。

圖6 相鄰箱型梁連接示意圖

將2種方案進行對比，改善后的方案優點如下：1）提高了船舶拖移的安全性，牽引點安裝在首節箱型梁上，并且牽引滑車工裝設在滑道上，方便觀察，避免因特氟龍滑板摩擦系數增大而使得船舶與箱型梁之間產生相對滑動，從而減少支撐墩、木墩因受力較大而發生變形的可能性，消除了安全隱患；2）牽引工裝和新型斜支撐工裝可避免對船體外板油漆產生破壞，節省了材料及人工費用，且該工裝可重復使用，減少了工裝耗材，有效降低了船舶建造成本；3）船舶拖移平穩，可簡化箱型梁上臨時支撐的結構型式；4）采取“軟”連接的方式拖移箱型梁。采用插銷形式，安裝及拆卸方便，箱型梁的連接可重復使用，減少了焊接工作量，節約了工裝焊材。

2 結束語

目前，公司已成功應用優化后的拖移方式完成了深海工程船項目后續2條船的下水工程。實踐證明，此種下水工藝是安全可靠的，它能滿足水平船臺船舶建造的下水要求，有效降低船舶建造下水的成本，為后續承接的船舶建造下水項目提供了豐富的經驗。