一種新型修船塢墩的研制

馮木水 王興策 周世基 楊勝強 鄧習娟

摘? ? 要：修船廠經常需要更換船底板，或者在船底開工藝孔，這些工程都需要在船舶進塢坐墩后拆除相關位置的塢墩，待船底換板后再重新裝上塢墩。本文介紹我司研制的一種新型塢墩，它由基座、砂箱、鐵凳，塢木組成。這種塢墩可以快速拆裝，不需要把塢木鑿碎，沒有木材損耗，大大縮短了拆墩的時間，特別適用于修船廠。新型塢墩的研制成功和推廣應用，對提高船舶塢修的工作效率，降低勞動強度，縮短塢修周期，降低成本，效果顯著。

關鍵詞：修船;沙箱;塢墩

中圖分類號：U673.33 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Development of a New Dock Block for Ship Repair

FENG Mushui1， WANG Xingce1， ZHOU Shiji1， YANG Shengqiang1， DENG Xijuan2

（ 1.Guangzhou Wenchong Dockyard Co.，Ltd.， Guangzhou 511462; 2. Guangzhou Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250 ）

Abstract： During ship repair， it is often necessary to replace the bottom plating of the ship， or to cut holes in the bottom of the ship， these projects require the removal of the dock block at the relevant location after the ship is docked， and the dock block is added again after the bottom plating is replaced. This paper introduces a new dock block developed by our factory， which is composed of base， sand box， iron stool and dock wood. The dock block can be quickly detached and installed without breaking dock wood， has no wood loss and the time of block dismantling is greatly shortened， it is especially suitable for ship repair and will improve the efficiency of ship dock repair， reduce labor intensity， shorten dry dock repair cycle and reduce cost.

Key words： Ship repair; Sand case; Dock block

1? ? ?前言

很多船舶因為海損或者腐蝕，經常需要在船塢內大面積更換船底板，這項工作涉及到塢墩的拆除。目前多數船廠采用的塢墩是由兩件枕木和水泥墩構成，兩件枕木分別設置于水泥墩上，枕木之間有木尖和逼件。圖1是常用塢墩結構圖和船舶進塢的坐墩圖。

這種常用的塢墩存在如下缺陷：

（1）木材損耗大。在拆墩過程中通用的辦法是用鑿子把木尖和逼件鑿碎，從而使塢墩高度降低，與船底脫離接觸后用卷揚機將其移走，然后進行船底換板作業。在實際操作中，拆一個邊墩會鑿碎12件木尖和6件逼件，拆一個中墩會鑿碎16件木尖和8件逼件，這些被鑿碎的木材只能作廢，木材損耗很大;

（2）由于塢墩被船體壓住，承受很大壓力，拆墩需要的時間較長。一般拆卸一個塢墩需要3個人合力拆除2小時，不僅勞動強度大，費時費力，而且拆裝效率低，影響船塢的周轉;

（3）布墩時需要在兩個塢木之間加木尖和逼件，比較費時費力。

為了縮短塢期，提高生產效率，我們研制了一種新型沙箱式塢墩。它由基座、砂箱、鐵凳，塢木組成。這種塢墩在拆墩過程中使用高壓水將砂箱內的沙子沖走，從而使塢墩高度降低與船底脫離接觸，沒有木質材料損耗，而且拆裝快，拆一個墩約10分鐘，大幅度降低勞動強度、提高拆墩效率。

為了解決現有塢墩存在的問題，降低工人的勞動強度，提高生產效率，縮短塢修周期，本設計方案在水泥墩和塢木之間增加一個沙箱和一個鐵凳，沙箱的端面和側面均設有門，拆墩時只需要打開沙箱上的門，用高壓水將沙箱內的沙子沖走，塢墩面就會自然下降并脫離與船底板的接觸，實現快速拆墩的目的。

塢墩高度的確定要根據船舶進出塢規范的要求，綜合考慮船的進塢吃水和施工要求等因素。我司有200000 t和300000 t干船塢各1座，目標船型是300000 t級的各種超大型船舶.根椐船塢的設計深度和所處位置的水文資料等具體情況，以及超大型船舶進塢吃水等參數，經過計算確定塢墩高度為1.6 m，并根據布墩要求和船底承受能力，設計了兩種塢墩：，一種為長2 m的邊墩;另一種為長3 m的中墩。塢墩承壓能力≥400 t/m2。

2? ? 沙箱墩設計

塢墩由混凝土基座、塢木、鐵凳、砂箱組合而成。砂箱底部通過插銷與基座的頂部連接，砂箱內裝著沙粒（河沙、石英沙或礦石沙），鐵凳的底部從砂箱的頂面開口伸進砂箱內，鐵凳的底面置于沙粒上;塢木置于鐵凳的頂部上，塢木與砂箱之間設有將塢木、鐵凳、砂箱三者緊固于一起的連接件（連接件為碼釘，碼釘的兩端分別具有鉤部，一端的鉤部鉤緊塢木，另一端的鉤部穿過設于砂箱上的鉤孔內），連接件位于塢木的兩側面或四個側面處，如圖2、圖3所示。

基座為常規的水泥墩，由鋼筋混凝土澆鑄而成，下大上小，中間有叉車孔用于移位，頂部設有向下凹進的插孔用于固定砂箱，2 m邊塢設計負荷為400 t，3 m中塢設計負荷為800 t，如圖4所示。

砂箱由金屬制成，頂面開口，底部設有兩條銷子與基座的頂部凹槽連接，銷子插于相應的插孔內;砂箱的兩端設有兩個門，砂箱本體和門之間用門閂固定，門閂上連有鐵鏈，可防止使用過程中丟失;砂箱側面也設有2個門，同樣用門閂固定，每個砂箱4個門，這些門與砂箱的箱體易裝拆。拆墩時把4個門都打開，用高壓水將砂箱內的沙子沖出來;砂箱的側面設有多個加強筋，加強筋上有開孔，可用鋼絲穿過這些孔捆綁塢墩，起到固定的作用，如圖5所示。

鐵凳由上面板、腹板、肋板、底板、側板組成。中間腹板兩側面分別連接有多塊肋板，肋板的上、下端分別連接頂板、底板，兩端分別設有端面板;鐵凳頂部比底部大，是個半封閉的箱梁，既可保證強度，又減少了重量;鐵凳是塢墩的主要受力構件，要求平直，它的兩個端面設有連接孔，可通過碼釘固定塢木，如圖6所示：

塢木材質為紅木，不可以拼接，每塊塢木的兩個端部設有緊套鐵箍，防止其爆裂，如圖7所示。

3? ? 強度校核

（1） 塢木

塢木材質為紅木，抗壓強度為65.6～86.9 MPa，每個2 m邊墩的抗壓能力為525 t，3 m中墩的抗壓能力為984 t。

（2）鐵凳

鐵凳高25 cm，材料Q235，其抗壓許用應力[σ]=1700 kg/cm2，抗剪許用應力[τ]=1 000 kg/cm2。

經過計算，3m鐵凳（中墩）可以承受1881 t壓力，2 m鐵凳（邊塢）可承受973 t壓力。

4? ? 壓力試驗

（1）邊墩壓力試驗

邊墩長*高：2 m*1.6 m，用400 t壓力機進行試壓。邊墩各部件組合后，在塢木上墊一塊20 mm的鋼板，其大小與塢木面積相同，將2 m邊墩放在400 t油壓床下，使塢墩與油壓機的油缸頭充分接觸，以防塢墩在受壓時由于底部沒有墊平而損壞;試驗開始，所有人遠離塢墩，工作人員開始操作油壓床對塢墩施加壓力，采取逐步加大壓力的方法，壓力分別是100 t/200 t/300 t/400 t，并且在每次壓力加大以后稍作暫停，讓塢墩在某一個壓力下保持一段時間（15分鐘），以觀察塢墩的可靠性與穩定性;試驗人員一邊觀察塢墩在每次加壓后有沒有變形或遭到破壞的情況，一邊記錄所加的壓力大小和出現的現象。壓力卸載后，通過對塢墩各個部件的仔細觀察，沒有發現有裂紋、破碎和變形等情況。

（2）中墩壓力試驗

中墩長*高：3 m*1.6 m，用800 t壓力機進行試壓。中墩各部件組合后，在塢木上墊一塊20 mm的鋼板，其大小與塢木面積相同，將3 m中墩放在800 t油壓床下，使塢墩與油壓床的油缸頭充分接觸，以防塢墩在受壓時由于底部沒有墊平而損壞;試驗開始，所有人遠離塢墩，工作人員開始操作油壓床對塢墩施加壓力，采取逐步加大壓力的方法，壓力分別是500 t/600 t/700 t/800 t，并且在每次壓力加大以后稍作暫停，讓塢墩在某一個壓力下保持一段時間（15 min），以觀察塢墩的可靠性與穩定性。試驗人員一邊觀察塢墩在每次加壓后有沒有變形或遭到破壞的情況，一邊記錄所加的壓力大小和出現的現象。壓力卸載后，檢查塢墩各個部件，沒有發現有裂紋、破碎和變形等情況。

（3）試驗結果

經過油壓床的試壓，塢墩達到設計要求，取2倍安全系數，確定每個2 m邊墩的安全負荷為200 t，每個3 m中墩的安全負荷為400 t，滿足我司兩座船塢船舶進塢坐墩的技術目標值。

5? ? 沙箱墩的實船驗證和應用推廣

為了進一步檢查其效果，試制20個邊墩和20個中墩，在 “韓進馬耳他”船上試用。該船是大型集裝箱船，船長*型寬：289.5 m*32.2 m。將新型砂箱塢墩擺放在船尾塢墩受力較大的地方：

（1）船尾中龍連續擺放20個間距1.5 m的沙墩，由技術部計算實船沙墩的受力數據;

（2）坐墩后，現場檢查沙墩的變化，記錄沙墩下沉量;

（3）在離塢口6 m處，橫向放置一個由8個碼釘組裝固定的3 m中墩，放水時觀察其受水浪沖擊的穩定性;

（4）現場抽查拆墩一個，計算所需時間;

（5）試用后沙墩繼續放在塢底給后續船使用，盡量排到大型船下，并記錄使用中的實船受力數據等現場實際情況。

試驗結果：本次試驗數據完全達到設計各項指標，可以批量制作。

6? ? 新型塢墩應用效果

使用時先在砂箱內裝上砂子用刮板刮平，依次在水泥基座上安裝砂箱、鐵凳、塢木，用碼釘固定塢木和鐵凳，最后用鐵絲把塢木和砂箱捆綁在一起，組合成一個完整的塢墩，如圖8所示。

這種新型塢墩采用了一件塢木加砂箱的結構方式，代替原有兩件枕木的結構：枕木的使用量是原有塢墩用量的50%，節約了采購枕木的成本，結構簡單，基本消除了木尖和逼件的使用，在拆墩過程中沒有木質材料的損耗，也不需要加工木尖和逼件;砂箱在拆裝過程中要填充的沙粒損耗非常小，可以忽略不計。拆墩時所需要的時間和加墩所需要的時間大幅減少，一個墩拆墩只需要5分鐘，加上用水淘砂5分鐘，大大提高了拆墩效率，有效縮短塢期和降低勞動負荷，提高勞動生產率。

我司每年修理和改裝各類船舶200多艘，海損船進廠修理也比較多，每年船底換板量超過1 000 t，每月船舶進塢修理需要拆除的塢墩約100個，可減少木材消耗，節省材料費約20多萬元;對于船底換板的船舶，每艘船平均可減少1天塢期，一年總塢期可以減少30天左右，經濟效益顯著。

參考文獻

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[3] 朱太原、王俊華、馮木水、王國球.? 一種塢墩，? 專利號ZL200920049613.9.