青島永泰長榮
標(biāo)題: 氣囊船臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)注意的問題 [打印本頁]
作者: 永泰長榮 時(shí)間: 2023-12-30 17:39
標(biāo)題: 氣囊船臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)注意的問題
利用氣囊進(jìn)行船舶下水，已經(jīng)成為成熟的船舶下水新工藝，具有廣泛的推廣意義和價(jià)值。文章結(jié)合榮成市 神飛船舶制造基地1.5萬噸級(jí)、2.5萬噸級(jí)、3.5萬噸級(jí)船臺(tái)工程的設(shè)計(jì)，介紹了船臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、船舶利用氣囊滾動(dòng) 下水工藝、氣囊下水船臺(tái)的主要特點(diǎn)和氣囊下水須要注意的問題?？蔀橄嚓P(guān)設(shè)計(jì)、使用人員提供參考。
關(guān)鍵詞：氣囊船臺(tái)：設(shè)計(jì)要點(diǎn)：下水工藝：船臺(tái)特點(diǎn)
Design Issues of Airbag Launching Platform and Problems Needing Attention
Abstract: Using the airbag for launching,has become a natural new technology of ship launching, and has widely popularized significance and value.Combining with the design of 15000,25000 and 35000 tons slipway projects in Shenfei shipbuilding base in Rongcheng, this paper introduces the design issues, airbag launching technology, the main chamcterisics of airbag launching platform and its poblems needing attention.It can provide references for relevant design and users.
Key words: airbag slipway:design issue;launching technology:characteristic of shipway
2003年以來，世界造船業(yè)進(jìn)入高峰時(shí)期。我國造船業(yè) 的快速發(fā)展，也促進(jìn)了造船新工藝及下水新工藝的應(yīng)用與 推廣。船舶利用氣囊下水是一項(xiàng)值得推廣的新工藝，成為 目前頗具靈活性的柔性下水技術(shù)，具有投資少、見效快、 施工簡單、安全可靠、下水操作簡單等特點(diǎn)。初期船舶采 用氣囊下水工藝僅能適應(yīng)于小型船舶，如今最大船型已達(dá) 5萬t。
中國神飛集團(tuán)榮成船舶制造基地船廠一期設(shè)計(jì)1.5萬、 2.5萬、3.5萬噸級(jí)氣囊下水式船臺(tái)各1座，現(xiàn)均已投產(chǎn)使
用。
1 工程概述
榮成市神飛船舶制造基地位于山東榮成市石島灣，是 一個(gè)具有現(xiàn)代造船設(shè)施、具備先進(jìn)造船技術(shù)的船舶制造基 地?；匕秆b碼頭長660m (二期擴(kuò)建950m),3 座 氣囊式下水船臺(tái)(1.5萬~3.5萬噸級(jí)，1座5萬噸級(jí)滑板 船臺(tái)滑道，1座10萬噸級(jí)干船塢及廠房、車間、總組及舾裝場等陸域設(shè)施。3座氣囊船臺(tái)位于船廠現(xiàn)有陸域的南部， 面向石島灣，西側(cè)為舾裝碼頭區(qū)，東側(cè)為5萬噸級(jí)滑板船 臺(tái)滑道。3座氣囊船臺(tái)自2008年正式投產(chǎn)以來已陸續(xù)完成 10多條船舶生產(chǎn)任務(wù)，目前無明顯沉降，使用狀況良好。
2 設(shè)計(jì)資料
2.1 設(shè)計(jì)水位
高程系以石島當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面起算(位于1985 國家高程系以下169cm)。設(shè)計(jì)特征值如下。
極端高水位： 381 cm
設(shè)計(jì)高水位： 281 cm
設(shè)計(jì)低水位： 41 cm
極端低水位： -83 cm
當(dāng)?shù)仄骄Ｆ矫妫?nbsp; 172 cm
船舶下水水位： 230cm
下水水位持續(xù)時(shí)間： 2 h
2.2 工程地質(zhì)
工程區(qū)勘察深度范圍鉆至中風(fēng)化，根據(jù)該區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地層 劃分為5個(gè)主層，8個(gè)亞層(見圖D, 其中：
第①,層為塊石：第②層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，第②,層
圖 1
為黏質(zhì)粉土，第②?層為粉砂，第②?層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏
土，第②?層為砂質(zhì)粉土；第③層為粉質(zhì)黏土，第③2層為
中砂，第⑤層為中粗砂，第⑤,層為粗礫砂：第⑦層為強(qiáng)
風(fēng)化片麻狀含黑云二長花崗巖：第⑧層為中風(fēng)化片麻狀含
黑云二長花崗巖。
2.3 設(shè)計(jì)船型
設(shè)計(jì)船型主尺度詳見表1。
表1 三種船型設(shè)計(jì)主尺度
船舶噸級(jí) DWTh | 總長 LAm | 型寬 Bm | 艏吃水 /m | 艉吃水 Am | 空載重量 /t | 備注 |
| | | | | | |
| | | | | | |
| | | | | | |
|
3 船臺(tái)設(shè)計(jì)
3.1 總平面布置
3座氣囊下水船臺(tái)平面布置詳見圖2。
1.5萬、2.5萬、3.5萬噸級(jí)氣囊下水式船臺(tái)縱向水平
總長度分別為196m、228m、252m, 其中船臺(tái)區(qū)長度為
160m、192m、216m, 縱向坡度為1:80;3個(gè)船臺(tái)的變坡
區(qū)長度均為36m, 又分為2個(gè)變坡段，中間有1個(gè)圓弧連
接段，變坡段水平長度分別為21m、2.036 m、12.964m,
縱向坡度分別為1:35、1:15。3個(gè)船臺(tái)分別設(shè)100t (軌距
29n),130t (軌距33m),150t 軌距46m)3 種門機(jī)。
船臺(tái)末端停泊水域長480m、 寬290m, 底標(biāo)高為-6.7 m。西側(cè)與舾裝碼頭航道之間的連接水域底標(biāo)高為-5.2m。
船臺(tái)控制點(diǎn)里程及頂標(biāo)高詳見表2。
表2 船臺(tái)控制點(diǎn)里程
| 高程/m |
| | 2.3 | 1.7 | 1.6(圓弧頂點(diǎn)) | 0.7 |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
注：其中4.7、5.0分別為2.5萬噸級(jí)和3.5萬噸級(jí)0+0處的高 程。 |
3.2 船臺(tái)工藝荷載
3.2.1 支墩荷載
根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本設(shè)計(jì)對(duì)于15000DWT、25000 DWT 船舶，支墩沿平行于縱軸線方向橫向布設(shè)5排，中墩1 排，邊墩4排，縱向墩間距3m; 對(duì)于35000DWT船舶， 支墩沿平行于縱軸線方向橫向布設(shè)7排，中墩1排，邊墩 6排，縱向墩間距3.5m。 設(shè)計(jì)支墩荷載見表3所示。
3.2.2 流動(dòng)荷載D 25t平板掛車。
0 龍門式起重機(jī)荷載：100t、130t、150t龍門式起 重機(jī)。具體荷載參數(shù)由設(shè)備生產(chǎn)廠家提供。
3.2.3 出運(yùn)氣囊荷載
出運(yùn)氣囊采用超高壓氣囊，氣囊縱向間距同龍骨墩間
表3 設(shè)計(jì)支墩尺寸與荷載
距為3m 35m), 船臺(tái)每米氣囊體最大設(shè)計(jì)受力荷載如下，
平移階段：200kVm;
下水階段：510kNm。
船體下水由專業(yè)氣囊出運(yùn)公司負(fù)責(zé)，因此針對(duì)不同的 船型，氣囊出運(yùn)公司設(shè)計(jì)出相應(yīng)的出運(yùn)下水工藝和每根氣 囊的長度。
3.3 船臺(tái)結(jié)構(gòu)
船臺(tái)橫斷面參見圖3。
船臺(tái)地基采用拋石換填處理。陸上船臺(tái)區(qū)對(duì)已回填開
山石(士) 基礎(chǔ)進(jìn)行強(qiáng)夯處理。強(qiáng)夯單擊夯擊能參數(shù)取 4000~8000kJ, 施工中強(qiáng)夯最后兩擊的平均夯沉量的控制 值為：軌道梁底不大于10cm, 其余區(qū)域不大于15cm, 地 基承載力不小于300kPa, 強(qiáng)夯后補(bǔ)料滿夯單擊夯擊能為 1000kJ。基礎(chǔ)滿夯后拋填碎石、二片石墊層，并采用18t 震動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)。
船臺(tái)陸上段底板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土面板結(jié)構(gòu)：水下段 底板采用預(yù)制安裝鋼筋混凝土面板結(jié)構(gòu)，基床要求做到極 細(xì)平，高程允許偏差±20mm: 船臺(tái)末端為方塊直立岸壁。
4 氣囊下水工藝設(shè)計(jì)
D 氣囊船臺(tái)利用滾動(dòng)氣囊移動(dòng)船舶。氣囊與混凝土 船臺(tái)面摩擦系數(shù)通常為0.01,氣囊船臺(tái)的下水臨界坡度為 1:100,當(dāng)坡度為1:80時(shí)船體能自動(dòng)下滑，順利入水。
氣囊船臺(tái)支墩高度由于氣囊要求， 一般控制最大高度 為08m, 這是氣囊下水的特點(diǎn)。根據(jù)船型大小，設(shè)計(jì)選用 高壓氣囊或超高壓氣囊，氣囊直徑一般為φ1.2~3.0m。對(duì) 于35萬噸級(jí)船體下水，采用兩種組合規(guī)格：φ1.2 m, 工作 壓力0.25MPa, 試驗(yàn)壓力0.325MPa, 工作高度最大可壓縮 為氣囊直徑的30%;φ1.8m, 工作壓力0.167MPa, 試驗(yàn) 壓力0.217MPa, 工作高度最大可壓縮為氣囊直徑的30%。
在船舶下水前采用鋼絲繩倒拉固定，其中1號(hào)船臺(tái)于 首部設(shè)2個(gè)500kN 地牛；2號(hào)船臺(tái)于首部設(shè)2個(gè)500kN 地牛：3號(hào)船臺(tái)于首部設(shè)2個(gè)750kN 地牛。下水時(shí)，切斷 鋼絲繩，船體將緩慢自由下水。
》 將氣囊按設(shè)計(jì)間距及位置從船艉到船艏依次進(jìn)行 布置。船艏段呈尖狀，如布置氣囊則接觸面積太小，其受 力分配傳遞面積小。同時(shí)鑒于船艏段初始受力小，并作為 初始狀態(tài)控制導(dǎo)向，船艏端約(1/5)L, 段不布置氣囊，船體 仍擱置在支墩上。
3 將船舶與船臺(tái)頂端的卷揚(yáng)機(jī)通過滑輪組進(jìn)行有效
的連接并予以拉緊。
4 按操作工藝程序分別對(duì)氣囊進(jìn)行充氣， 一次充氣 壓力不宜過高，充氣操作應(yīng)按照從艉至艏的順序進(jìn)行：分 別充氣并隨時(shí)檢查氣囊壓力，有針對(duì)性的充氣和調(diào)整氣囊 的壓力及工作高度，以至將氣囊上船體完全抬起：待船底 高于支墩50mm左右時(shí)進(jìn)行首次撤墩操作。
9 撤墩前應(yīng)對(duì)氣囊的壓力、工作高度進(jìn)行檢查，待 檢查確認(rèn)氣囊布置及工作壓力、高度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合要 求，且確認(rèn)安全無誤時(shí)方可進(jìn)行撤墩。撤墩應(yīng)按照先撤中 墩，再撤邊墩，由里而外的順序進(jìn)行，首先撤除最末端氣 囊至船艉的所有中墩與邊墩。撤墩結(jié)束后應(yīng)對(duì)場地進(jìn)行清 理，清除障礙物及所有雜物，以免影響氣囊滾動(dòng)或扎傷氣
囊(參見圖4。
圖4 撤墩后船體坐落在氣囊上
6 吊走擋水閘門并用沙袋填平擋水閘門門槽。
》 調(diào)整氣囊壓力，要求船艉部分氣囊壓力控制在設(shè) 計(jì)壓力，使船艏無氣囊部分仍坐于船臺(tái)墩上。
8 當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)下水水位時(shí)，切斷鋼絲繩，船體靠重力 自 由 滑 入 水 中 ( 見 圖 3 , 然 后 由 拖 輪 拖 至 舾 裝 碼 頭 靠 泊 。
圖4 船體靠重力自由滑入水中二
5 氣囊下水船臺(tái)主要特點(diǎn) 表4 常規(guī)氣囊船臺(tái)與半塢式氣囊船臺(tái)比較
5.1 下水方式
氣囊下水船臺(tái)與傳統(tǒng)滑道下水方式不同，前者為隨著
船體的縱移，當(dāng)重心位于船臺(tái)線以外時(shí)產(chǎn)生小幅度艉跌落
方式入水，即依靠自重下水：后者為逐漸艉浮平緩入水方
式。氣囊船臺(tái)末端標(biāo)高比傳統(tǒng)滑道末端標(biāo)高高，因此船臺(tái)
縱向長度短，建設(shè)周期短，投產(chǎn)快，工程造價(jià)低。
5.2 船臺(tái)功能及下水船舶噸級(jí)
氣囊下水船臺(tái)一般是用于造船，不用于修船，目前最
大可以滿足5萬噸級(jí)船舶下水。
5.3 船臺(tái)長度及坡度設(shè)計(jì)
需結(jié)合氣囊規(guī)格及壓力，針對(duì)不同船型進(jìn)行過程分
析，計(jì)算氣囊滾動(dòng)距離、壓縮高度、船臺(tái)不同受力段，
確定船臺(tái)坡度及不同變坡段長度。船臺(tái)區(qū)縱向坡度一般 為 | |
| 通過船舶采用氣囊下水工藝的若干實(shí)例，總結(jié)以下幾 |
氣囊下水船臺(tái)為變坡度設(shè)計(jì)，使船艉盡快產(chǎn)生較大浮 | |
| D 船臺(tái)如無正規(guī)設(shè)計(jì)，土法施工上馬，船臺(tái)本身存 |
長，影響船體剛度，同時(shí)船艉氣囊易爆裂。船臺(tái)變坡度區(qū) | 在重大質(zhì)量缺陷，船舶下水也存在著很大風(fēng)險(xiǎn)。 |
| |
移，船艏因缺乏氣囊擱淺船臺(tái)：如果太短船艉過早跌落， | 線，造成船體懸空，嚴(yán)重偏離方向，氣囊爆裂，船體失 |
易發(fā)生艉跌現(xiàn)象。變坡度區(qū)長度宜控制在40m 以內(nèi)， 一 | |
| 9 擱置氣囊不垂直于船臺(tái)縱軸線，船體下滑過程中， |
| 造成氣囊扭曲疊合不能滾動(dòng)，船體不能正?？v移。 |
氣囊下水的關(guān)鍵是控制標(biāo)高。船艉垂線對(duì)應(yīng)底板頂標(biāo) | ④ 船臺(tái)坡度過渡不合理，船體縱移過程中，船艏嚴(yán) |
高宜取為設(shè)計(jì)下水水位(當(dāng)船臺(tái)尾部設(shè)有擋水門時(shí))。 | 重脫離氣囊，造成重心失穩(wěn)或產(chǎn)生船體變形。 |
| 9 下水段過短，艉跌落太快，重心失穩(wěn)，船艉插入 |
從切斷船艏鋼絲繩至船體離開船臺(tái)平穩(wěn)入水所需時(shí)間 | |
與船臺(tái)坡度和船舶在船臺(tái)上的初始位置有關(guān)。如坡度設(shè)計(jì) | 0 下水段太長，船體運(yùn)移過程中，船艏及船腫段無 |
合理且船舶距水面初始距離較短時(shí)，整個(gè)過程一般不超過 | 氣囊支撐，因重心失穩(wěn)，船艏擱置在船臺(tái)上。 |
| D 船臺(tái)面清掃雜物不干凈，存在尖銳器物，或局部 |
| 高差大于5cm, 容易造成氣囊爆裂。 一旦部分氣囊爆裂， |
| 其余氣囊因承載力不夠，造成連環(huán)爆裂，船體擱置船臺(tái)。 |
船臺(tái)前沿水域，對(duì)船艏產(chǎn)生很大的浮托作用，便于船體平 | |
| [1]GB/T3837-1998,船舶用氣囊上排、下水工藝要求[S]. |
| [2] GB/T3795-1996,船舶上排、下水用氣翥S] |
| [3] CB/T8502-2005,縱向傾斜船臺(tái)及滑道設(shè)計(jì)規(guī)范[S] |
[attach]7555[/attach]
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