氣囊合攏方案的選擇

氣囊合攏方案的選擇

0船臺(tái)分段合果隨著我國(guó)船舶制造業(yè)的快速發(fā)展，在船臺(tái)上使用氣充滿水的工藝方法已在船臺(tái)上廣泛傳播，但船臺(tái)上使用兩種半體船和大型船只的情況很少見。筆者對(duì)采用氣囊對(duì)兩縱半體或大型船體分段合攏工藝進(jìn)行了研究和實(shí)踐,認(rèn)為采用氣囊與相關(guān)工具對(duì)兩縱半體或大型船體分段相配合合攏是一種簡(jiǎn)便、實(shí)用、安全性能高、可操性強(qiáng)、費(fèi)用較低的工藝方法。1縱向合共享的工藝條件兩縱半體船或大型船體分段的噸位較大,把兩個(gè)噸位較大的縱向半體在有一定坡度的船臺(tái)上進(jìn)行精確合攏,一般有以下三種方法:1)對(duì)有大型龍門吊的造船廠,可用大型龍門吊進(jìn)行半體合攏(半體重量在吊車的起重范圍內(nèi)),對(duì)超過龍門吊起重能力或沒有龍門吊的造船廠可以租用大型海浮吊對(duì)兩縱向半體合攏,但這種方法費(fèi)用太高,而且當(dāng)縱向半體的重量大到一定程度或碼頭泊位不具備條件時(shí),用海浮吊進(jìn)行合攏受到限止。2)使用常規(guī)重載小車與相配合的特種滑道進(jìn)行合攏。采用這種方法,一是要看有沒有成套的專用設(shè)備和成熟的工藝方法,二是要看合攏的條件。在船塢里合攏,雖然工藝較為復(fù)雜,費(fèi)用相對(duì)較高,但合攏后可直接下水。如在有坡度的船臺(tái)上進(jìn)行合攏,重載小車與相配合的滑道需水平工藝改造,同時(shí)應(yīng)考慮合攏后需要與船舶下水相關(guān)設(shè)備設(shè)施有一個(gè)復(fù)雜的銜接過程,否則不能保障安全性。3)質(zhì)量好的氣囊單條承載力一般都在100t~200t,甚至更大,多條氣囊很容易滿足≥1000t的半體或大型分段的托起和運(yùn)行滾動(dòng)而且有很大的承載安全余量。氣囊承載力與半體的型寬、重量及合攏高度(起墩高度)有關(guān),其計(jì)算公式為:F=Nπ/2(D-H)P·L(其中,N為氣囊個(gè)數(shù);D為氣囊直徑;H為氣囊工作高度;L為氣囊長(zhǎng)度)。為確保合攏過程安全,在充分考慮半體型寬、重量和合攏高度及氣囊質(zhì)量的情況下,一般要求即使一排氣囊移出,剩余氣囊的承載力F/G>1.26(其中G為半體重量)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。未充的氣囊橫向截面小、重量輕(每個(gè)不大于1t),可在縱向半體臨時(shí)坐落的鋼墩之間隨意拖進(jìn)拖出,省力而且簡(jiǎn)單;單條氣囊的承載力大,所需數(shù)量較少,所用充氣設(shè)備簡(jiǎn)單,一般采用壓力0.4MPa以上的管路或使用小型空壓機(jī)即可;同時(shí)氣囊內(nèi)部的壓力低(0.1Mpa左右)、與船體接觸面積大,使半體在合攏過程中運(yùn)行平穩(wěn)無變形。因此,采用氣囊為主,配合縱向牽引液壓缸和橫向拉緊框螺絲對(duì)兩縱向半體合攏適用于半體重量幾百噸到幾千噸,半體或分段重量適用范圍大,而且工藝方案合理、設(shè)備設(shè)施簡(jiǎn)單、施工時(shí)間短、合攏費(fèi)用低、安全性能好、船體局部變形小、合攏精度高,而且合攏后與船舶下水銜接過程很好。因氣囊合攏對(duì)場(chǎng)地要求不高,配套設(shè)備簡(jiǎn)單,適用在戰(zhàn)時(shí)船臺(tái)、船塢被毀的情況下進(jìn)行船舶合攏與修復(fù)。2操作要求和流程2.1橫向移動(dòng)阻力的估算1)選擇一縱向半體分段,按預(yù)定的船體中心線正常進(jìn)行分段的合攏(在施工現(xiàn)場(chǎng)起重設(shè)備范圍內(nèi)),合攏后作為固定標(biāo)準(zhǔn)坐落在下水鋼墩上(左右、前后和高低找好正),鋼墩高度一般設(shè)定為0.8m,同時(shí)為保證基準(zhǔn)固定標(biāo)準(zhǔn)半體的位置,可視基準(zhǔn)片體分段的坐墩情況將其與船臺(tái)地貓進(jìn)行縱橫向加固,加固方式如圖1所示。另一縱向半體在橫向距中心線1.5m~2m處進(jìn)行分段合攏(小分段合攏形成大型半體)。合攏后半體坐落在鋼墩上,鋼墩間隔要距離留有放置氣囊的位置。2)根據(jù)船臺(tái)應(yīng)用的條件進(jìn)行分析,通過公式Fmax=W半·μ(其中,W半為半體重量;μ為滾動(dòng)摩擦系數(shù)),對(duì)半縱船體橫向移動(dòng)阻力進(jìn)行估算,可采取施工方式:在兩艙壁處的甲板及艙內(nèi)底部分別焊裝一定數(shù)量的牽引耳板,并配置相應(yīng)規(guī)格的框型拉螺栓,作為兩片體合攏時(shí)的定位及牽引。框型螺栓與耳板的連接方式有兩種:當(dāng)兩縱向片體合攏時(shí),框型螺栓一端與片體固定連接,另一端與片體活動(dòng)鉸鏈連接;當(dāng)固定縱向半體與移動(dòng)縱向半體需要分開進(jìn)行微調(diào)時(shí),框型螺栓與固定縱向半體和移動(dòng)縱向半體的連接都是固定連接(同時(shí)可配合千斤頂使用)(圖1)。3)為防止橫移時(shí)造成船體下移而需要向上牽制力進(jìn)行的估算,可通過公式Fmax=W半(SinarctgK+CosarctgKμ)(其中,W半為半體重量;k為船臺(tái)坡度;μ為滾動(dòng)摩擦系;W半SinarctgK為向上移動(dòng)而需要克服的下滑力;W半CosarctgKμ向上移動(dòng)的滾動(dòng)阻力)在船臺(tái)實(shí)際應(yīng)用條件下進(jìn)行分析計(jì)算,根據(jù)計(jì)算的結(jié)果可在半體首部由設(shè)計(jì)部門指定位置焊裝一個(gè)不小于估算負(fù)荷的牽引耳板,并在船臺(tái)頂部的牽引系統(tǒng)中串聯(lián)一個(gè)負(fù)荷不低于帶動(dòng)縱向半體移動(dòng)的手動(dòng)與電動(dòng)的液壓缸系統(tǒng),牽引鋼纜系統(tǒng)按牽引力設(shè)計(jì)并進(jìn)行有效固定連接,起墩前應(yīng)予以縱向半體帶緊(牽引系統(tǒng)預(yù)緊力,可通過液壓缸壓力表反映出來),起墩及橫向合攏時(shí)應(yīng)隨時(shí)由專人對(duì)卷揚(yáng)機(jī)和油壓缸進(jìn)行操控,同時(shí)為了預(yù)防液壓缸失效,應(yīng)在液壓缸上裝壓力表,并在兩頭拉環(huán)之間并聯(lián)一組框螺栓,一起對(duì)縱向距離進(jìn)行有效控制?？v向牽引裝置簡(jiǎn)圖如圖2所示。4)以氣囊為主配合液壓缸和框型松緊螺栓等工具的合攏工藝方法。可用于兩縱半體船或船體大型分段在造船場(chǎng)地(平地)進(jìn)行合攏,也可用于在有一定坡度的船臺(tái)上進(jìn)行合攏。如果是在船塢或平地上進(jìn)行兩縱向半體合攏施工,只要在船尾或船首處再增加一套拉緊裝置,其它方式不變。雖然在船臺(tái)上合攏只有在船體向坡上移動(dòng)有拉緊裝置,而船體向坡下運(yùn)動(dòng)則依靠船體重量的下滑力,但總體來說在船臺(tái)合攏施工將比在船塢或平地合攏施工要相對(duì)復(fù)雜一些。2.2卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)1)撤除移動(dòng)半體的支撐鋼墩:在以上兩縱向半體的合攏設(shè)備設(shè)施經(jīng)檢查布置完畢后,按布置要求將一定數(shù)量的氣囊布置于移位半體船底下的預(yù)定位置,按順序分別進(jìn)行充氣(充氣壓力保持在0.4MPa~0.6MPa),待氣囊將船體完全托起并離開一定高度時(shí),撤出墩架。觀察移動(dòng)半體狀態(tài),然后將支撐鋼墩撤除,繼續(xù)充氣,當(dāng)移動(dòng)半體船底高度在0.85m時(shí)停止充氣。2)半體船縱向和橫向移動(dòng)調(diào)整(圖2):當(dāng)兩縱向半體在縱向距離相差較大時(shí)用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整(這時(shí)液壓缸處于自鎖狀態(tài)),當(dāng)兩縱向半體在縱向距離相差較小時(shí)(200mm以內(nèi))用液壓缸系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整(此時(shí)卷揚(yáng)機(jī)牽引系統(tǒng)制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài));在兩半體總段底部基準(zhǔn)部位引出中心線上安裝指引桿;用手動(dòng)或電動(dòng)液壓缸按指引桿為基準(zhǔn)進(jìn)行精確縱向調(diào)節(jié)。通過調(diào)整氣囊的工作壓力和首部牽引纜端的油壓缸行程,對(duì)片體分段的高度和縱向位置進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)高度及縱向位置基本符合要求時(shí),分別收緊各組框型螺栓,使移位半體緩慢向固定半體靠近、移位,同時(shí)適時(shí)監(jiān)控測(cè)量片體分段的高度及縱向位置,隨時(shí)調(diào)整片體分段的位置。移動(dòng)半體船縱橫向分別調(diào)整:基本框螺栓橫向移動(dòng)30mm就要確定一次半體的相對(duì)距離,累計(jì)縱向位移4mm,就要調(diào)整一次液壓缸。3)半體移動(dòng)橫向與縱向傾角及高差的調(diào)節(jié):兩縱向半體的高差可通過對(duì)氣囊充氣或放氣達(dá)到目的。橫向傾角的調(diào)節(jié):因地面、船體和氣囊充氣直徑等各種因素的原因使移動(dòng)半體船橫斷面產(chǎn)生了橫向傾角。如果是朝外傾斜,可適當(dāng)降低里側(cè)的氣囊高度,同時(shí)配合拉緊上部的框型螺栓;如果是朝里傾斜,可適當(dāng)降低外側(cè)的氣囊高度,同時(shí)配合拉緊下部的框型螺栓(圖1)?？v向傾角的調(diào)節(jié):逐步調(diào)整從船首到船尾的氣囊壓力和高度并配合縱向牽引的液壓鋼的預(yù)緊力即可達(dá)到縱向傾角的調(diào)節(jié)。4)合攏到位后按船舶工藝標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)合攏精度進(jìn)行調(diào)整,以縱橫向半體關(guān)鍵部位為基準(zhǔn)點(diǎn),在局部用增加或降低氣囊高度(可配合千斤頂);調(diào)節(jié)局部框型螺栓的拉緊或頂力(可配合千斤頂),同時(shí)對(duì)縱向的牽引液壓缸慢慢手動(dòng)泵壓,輕微移動(dòng)船體達(dá)到要求。待達(dá)到合攏精度要求后填架支墩,并打制予緊墩架的下支撐(并為采用氣囊下水作好準(zhǔn)備)。確認(rèn)合攏位置符合要求后,撤出氣囊,合攏結(jié)束。5)合攏后的船體坐落在按下水狀態(tài)布置的鋼墩上,待工程舾裝完后準(zhǔn)備下水時(shí),把氣囊拖進(jìn)各排鋼墩的空擋處,這時(shí)割除固定的鋼筋,撤除液壓缸設(shè)備,把卷揚(yáng)機(jī)、鋼纜、脫鉤器和滑車按下水的牽引方式進(jìn)行設(shè)計(jì)布置,在與準(zhǔn)備下水的船體進(jìn)行縱向連接后即可進(jìn)入下水狀態(tài);即以上兩半體合攏與合攏后的整體下水方式有一個(gè)很好的銜接過程。3縱向開體駁船雙縱向半體合疊合穩(wěn)定設(shè)計(jì)方法大連遼南船廠2009年5月在船臺(tái)上對(duì)2800m3開體駁船的總體合攏即是采用氣囊對(duì)兩縱向半體合攏的最好案例。2800m3開體駁船主要功能是把裝載泥漿等雜物運(yùn)到深海處,啟動(dòng)首尾船艙底部橫向安裝的開合液壓缸,從船艙底部縱向使船體分開從而使裝載泥漿等雜物落入深海處(甲板等上平面有鉸軸連接)。根據(jù)以上性能,2800m3開體駁船必須是縱向分體建造,然后再進(jìn)行總體合攏。根據(jù)合攏方案分析需要,2800m3開體式自航泥駁船合攏相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:總長(zhǎng)L為95.60m;型寬B為18.0m;型深D為5.90m;空船重量W為2150t;半體重量W為1000t;吃水T首為0.64m;T尾為2.58m。1)根據(jù)以上參數(shù),工廠選用濟(jì)南昌林氣囊容器廠生產(chǎn)的CL-VIφ1.5×18的氣囊,合攏時(shí)用9只氣囊,其長(zhǎng)度方向與移動(dòng)縱向半體船長(zhǎng)方向同向,分三排布置。9只氣囊承載力F=Nπ/2(D-H)P·L=2145t,起墩狀態(tài)的氣囊安全系數(shù)K=2145/1000=2.15>1.26,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。合攏過程中,即使一排氣囊移出,僅兩排氣囊的承載力F=1430t,安全系數(shù)K=1430/1000=1.43>1.26,也能滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求。2)橫向合攏力為Fmax=W半·μ≈20t;根據(jù)計(jì)算在于5#、37#、101#、140#兩艙壁處的甲板及艙內(nèi)底部分別各設(shè)置焊裝8組牽引耳板;配置≥5t拉力的負(fù)荷框型螺栓。3)橫移時(shí)防止船體下移而需要向上的的牽制力估算Fmax=W半(Sinarctgk+Cosarctgkμ)≈50(tf)(按1000t半體向上牽引狀態(tài)的案例),根據(jù)計(jì)算結(jié)果可在半體首部由設(shè)計(jì)部門指定的具體位置焊裝一負(fù)荷不小于60t的牽引耳板,并于船臺(tái)頂部的卷揚(yáng)機(jī)采取串聯(lián)一個(gè)負(fù)荷不低于30t的液壓缸,鋼纜2倍率牽引(鋼纜走2)進(jìn)行有效固定連接,起墩前應(yīng)予以卷揚(yáng)機(jī)帶緊(卷揚(yáng)機(jī)預(yù)緊力25t,可通過液壓缸壓力表反映出來),如圖2所示。以上是1000t移動(dòng)半體,如果半體重量與1000t差異較大,縱向牽引裝置可做適當(dāng)?shù)母淖儭?)2800m3開體駁船兩縱向半體合攏操作方法和過程基本上與本文前部分理論分析工藝方法相同