自航絞吸挖泥船的內置式三纜定位系統和關鍵結構件

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

引 言

目前國內外自航絞吸挖泥船使用鋼樁定位來實現挖泥定位功能［3］，但鋼樁定位系統抗風浪性不強，且無法在較深的水域定位。為在更惡劣的環境下完成挖泥作業，需要一種新的定位系統來提高船舶的作業性能。

三纜定位作業海況條件為：作業海域最大流速3 kn、最大風速17.1 m/s、有義波高2.1 m、波浪周期7.5 s。三纜定位系統的作業海況較鋼樁定位海況更惡劣。本文介紹的定位系統由3個定位錨、3根鋼絲繩和3臺定位絞車來實現定位功能，使船舶可以在較惡劣海況下作業。但受特種功能的需求，自航絞吸挖泥船在首部上甲板或首樓甲板以及尾部主甲板區域布置了大量大型工程設備，使定位系統布置區域大大受限；且對于工作絞刀頭位于尾部的自航絞吸挖泥船，為減小船舶航行時的阻力，該定位系統需要置于船體內部，從而給整個定位系統的布置和設計帶來很大難度［4］。

1 定位系統組成及功能介紹

內置式三纜定位系統是在船體內部設一個月池，定位系統的大部分結構件都在月池內設置，月池的內徑約3 m，這種內置式三纜定位系統可在甲板面上占用較少空間，且能減少航行時的阻力。內置式三纜定位系統包括3臺定位錨絞車、3只定位錨、3根鋼絲繩、1個可拆筒體結構、上/下導向滑輪、上/下固定裝置、提升裝置、導軌等裝置。其中絞車置于甲板上， 其他構件均置于月池內。 內置式三纜定位系統布置見圖1。

鋼絲繩由定位錨絞車經上導向滑輪、可拆筒體結構及下導向滑輪與定位錨相連，2個定位錨布于船尾，1個定位錨布于船首（參見圖2）。

圖2 定位筒體鋼絲繩走向橫剖面圖

當3臺定位錨絞車全部收緊鋼絲繩時，可以實現船舶定位，且船體可圍繞筒體中心線擺動。而通過收緊與船尾定位錨相連的錨絞車，同時放松與船舶后部定位錨相連的錨絞車，便可使船舶向前移位［1］。

在內置式三纜定位系統作業時，下導向滑輪位于船底板以下（如圖1所示），保證定位鋼絲繩與船體間沒有接觸；航行時， 為減少航行阻力，下導向滑輪收至船底板以上；需要檢修時，整個筒體及下導向滑輪可以從月池內提起，便于滑輪檢修。

2 定位系統主要特殊結構

2.1 可拆筒體結構

三纜定位筒體結構是三纜定位系統的關鍵結構件，起著承接整個系統各個零部件的作用。在三纜筒體結構上部和下部設有固定裝置，將筒體結構固定在船體上。三纜筒體頂端和底部均設3個導向滑輪，頂端3個滑輪上的鋼絲繩經過滑輪導入三纜筒體結構內部，后經筒體底部3個滑輪導出，連接到3個定位錨上。

另外，筒體底部的3個導向滑輪需要定期維護，筒體需提升到一定的高度來保證此維護空間，所以三纜筒體結構既要滿足多種功能需求，又要便于觀察維護。由于筒體結構較重而實船起吊能力有限，無法將筒體結構及滑輪等零部件整體提升，所以筒體結構設計還需要考慮實際提升能力的限制。

基于三纜筒體的功能和船舶上的限制條件，需要一種可拆式的筒體結構。 圖3中的三纜定位系統可拆筒體結構即解決了上述功能和船舶上的限制。

圖3 三纜定位系統可拆筒體結構圖

可拆筒體結構設于月池開孔內，筒體結構包括筒體上圍板、筒體下圍板、連接法蘭和上端部裝置，筒體上圍板下端和筒體下圍板上端之間通過連接法蘭相連。上端部裝置為箱型結構且固定在筒體上圍板上端，上端部裝置設置在上固定裝置上，且上端部裝置上可設置3個導向滑輪； 筒體下圍板的外壁設有銷子，銷子可插入月池內下固定座內，且銷子外壁固定有一端板，端板與軌道配合可使筒體沿月池內軌道提升和降落。筒體上圍板上部和下圍板上部沿水平方向開設有一上圍板開槽，開槽配合橫桿使用可使筒體結構固定在所需位置。

上述可拆筒體結構可在三纜定位系統位于船體內時，連接筒體結構上的各個零部件，并保證整個筒體結構及其附屬零部件的穩定可靠，且整個筒體可通過絞車卷筒及提升鋼絲繩進行整體提升，并在起吊能力有限時，對筒體結構進行拆分吊出，便于對筒體結構及其各個導向滑輪等結構拆裝和維修。

2.2 上固定裝置

對于在船體內設置月池以安裝定位筒體的三纜定位系統，需要一種特殊的裝置來對定位筒體進行有效固定，以防定位筒體移動，且該固定裝置應便于對定位筒體進行快捷檢修與拆裝。

圖4 所示的上固定裝置由至少兩個對稱的固定裝置構成，中間不連接。

圖4 上固定裝置結構圖

上固定裝置呈倒“凸”形，上固定裝置的中間凸起部嵌入月池中，上固定裝置的邊緣凸出部設置在月池外側，上固定裝置中間設置有通道，使定位筒體貫穿通過。定位筒體的上端部設置在上固定裝置的上部，上固定裝置通道的內徑大于定位筒體的外徑，上固定裝置的上表面設置有定位裝置［2］。

上固定裝置的邊緣凸出部設置有限位裝置，用于與船體進行連接并限制上固定裝置的位置。上固定裝置設置有缺口，缺口貫穿上固定裝置的上表面與下表面。

此種結構的新型三纜定位筒體的上固定裝置，設置在通孔上部，定位筒體的上端部擱置在上固定裝置上，能夠支撐定位筒體的大部分質量；上固定裝置上表面設置有定位裝置，能夠與定位筒體上的不同位置的插銷孔連接，使定位筒體處于不同高度位置，滿足航行、作業或檢修等不同狀態下的需要；上固定裝置的邊緣設置有限位裝置，與船體進行連接，防止上固定裝置出現位移；上固定裝置設置有缺口，使三纜定位系統的滑輪以及鋼絲繩順利通過；上固定裝置由兩個對稱的固定裝置組合而成，固定裝置之間不連接，便于對上固定裝置各組成的固定裝置進行檢修或更換，降低上固定裝置的維護難度及成本。

上述的可拆筒體結構和上固定裝置為內置式三纜定位系統的關鍵結構件，其與三纜定位系統的其他結構件一起，保證三纜定位系統工作的可靠性及維修便利性。

3 結 語

本文介紹了一種用于自航絞吸挖泥船的內置式三纜定位系統的功能和特殊的結構件。起吊能力有限時，筒體結構可以進行拆分吊出，便于對筒體結構及其各個導向滑輪等結構拆裝和維修；另外，這種形式的三纜定位系統可使船舶在較惡劣海況下持續作業，不僅提高了船舶的環境適應性和可作業性，也不會對船舶航行阻力造成影響。內置式三纜定位系統使大型自航絞吸挖泥船的可作業性和經濟性提升顯著。