机舱可拆口新型码头登船梯的设计及使用

孙振财 胡少军

(广船国际工法部)

机舱可拆口新型码头登船梯的设计及使用

孙振财 胡少军

(广船国际工法部)

本文阐述了一种机舱可拆口新型码头登船梯的设计，可作为我司南沙厂区产品船码头机舱可拆口登船梯的一种通用形式，其安全性更高，使用方便，解决了登船梯阻碍吊机行走的瓶颈，提高吊机使用效率。

机舱可拆口 登船梯 吊机行走

0 前言

登船梯是现代船舶建造阶段停靠码头作业过程中，方便作业人员安全顺利上下船舶的通道装置。在船舶建造的码头阶段一般需要在机舱开可拆口重搭设登船梯，方便机舱区域人员上落、物料进出，风水电等管线的拉设等，可以提高现场的工作效率，是非常有必要的。

我司南沙厂区传统使用的机舱可拆口登船梯现场使用安全性差，且阻碍吊机作业，成为影响吊机利用的瓶颈。因此有必要设计新型登船梯解决现场生产需求。

1 传统的搭梯问题分析

在码头，船舶会随着波浪、潮汐、天气、带缆状态、压载变化等诸多因素的影响，而发生前后、上下、左右的移动，因此登船梯不可两端完全固定，需要某一端要能随着船的移动自由活动。登船梯结构不能与码头岸边设施，如岸边防撞装置、风水电动能箱、气管、带缆桩、电箱、吊机路轨等固定设施发生冲突。每型船艉部吃水变化情况和机舱可拆口的设计位置也需要满足搭梯的高度要求。

南沙厂区码头机舱可拆口传统搭梯形式，见图1。这种传统搭梯方式存在以下问题：

⑴ 不同船舶可拆口位置不同，所需过梯长短不一，所需过梯规格、数量较多，堆放占用大量的空间，工装闲置时间较长。或者过梯需要频繁改装，增加现场工作量，减少过梯的使用寿命；

图1 传统搭梯形式

⑵ 使用的安全性较低，船舶前后、左右移动，下转盘小车移动范围大，有脱轨掉落的风险。南沙厂区曾经出现过因极端天气影响，船舶外漂距离过大，过梯下端脱轨掉入海里，人员坠海死亡的严重事故；

⑶ 岸边平台垂直于岸边放置，有时会受岸边设施影响，无法选择理想位置，现场施工可操作性差；

⑷ 岸边平台跨越吊机路轨，导致吊机作业范围受限，不能很好的协调安排吊机资源，从而影响生产。

2 新型登船梯结构形式研究

鉴于传统登船梯的种种不足，根据现场的调查研究与分析，构思一种新型登船梯搭设形式，其结构构成形式主要由上转盘平台、上转盘、过梯、下转盘小车、岸边辅助平台等，各部分结构功能主要如下，详见图2和图3。

图2 新型登船梯俯视图

图3 新型登船梯侧视图

⑴ 上转盘平台水平垂直于岸边安装，其一端伸进机舱可拆口搭梯平台，转盘平台伸进机舱的长度≥1.5m，加固定码板与搭梯平台完全焊接固定，上转盘平台的另一端带有可水平旋转的“上转盘”，带有“上转盘”的上转盘平台的另一端需要延伸至码头岸边的水平长度约1.5～2.5m。上转盘平台的长度可根据不同船型机舱可拆口的位置距离码头岸边的水平距离使用螺栓连接拼装到足够的长度，拼接单元长度为3m/段。

⑵ “上转盘”与上转盘平台用旋转轴连接，可水平360度旋转调节。“上转盘”一端安装有铰接码，可与过梯连接。连接，可水平360度旋转调节。“上转盘”一端安装有铰接码，可与过梯连接。

⑶ 过梯长度约15m，宽度1～1.4m，其投影平行于码头岸线。过梯上端与上转盘用铰接码连接固定，铰接位置可以上下转动调节，过梯下端与下转盘小车铰接，铰接位置亦可以上下转动调节。过梯的这种连接方式可使新型登船梯过梯只需要设计一种形式即可适用于所有船型。

⑷ 下转盘小车主要由行走小车和转盘构成，转盘与过梯下端铰接，转盘与行走小车用旋转轴连接，可水平3 6 0度旋转调节。行走小车放置于岸边辅助平台的轨道上，可以沿轨道方向滚动。（注：下转盘小车搭设时位置应置于辅助平台轨道的中部位置。）

⑸ 岸边辅助平台沿码头岸线布置，平台底面高度确定为1.5 m，可使平台置于码头的岸边主要设施之上，减少搭梯受岸边设施的影响，同时也很好解决辅助平台跨越吊机路轨的问题。岸边辅助平台总长度要求18m，为了方便现场制作、吊运和搭设，将辅助平台设计为长度9m作为一个单元，可多个串联使用。

现场使用情况见图4。

图4 某型船新型登船梯使用情况

从上面的描述可以看出，新型登船梯的结构连接使得在空间六个方向均可以自由活动；辅助平台可根据需要串联，使得轨道长度留有较大的安全裕度，可以保证突发极端天气下登船梯使用的安全性；新型登船梯巧妙的避开了码头岸边设施和吊机路轨，去除了岸边设施对搭梯的限制，解决了搭梯对吊机行走的影响；各部件对于不同船型的通用性极强，灵活组装使用即可，减少制作某型船专用登船梯工装数量，节省制作费用，避免因工装闲置时占用场地资源。

3 新型登船梯上转盘平台结构受力校核分析

新型登船梯从结构形式上可以看出，上转盘平台结构为最危险的受弯构件，需要进行强度受力校核分析。本文以上转盘平台长度最长，梁中最大弯矩最大的32 000 DWT原油轮机舱可拆口新型登船梯上转盘平台设计为例分析：

⑴ 梁截面几何参数和受力状况：上转盘平台计算长度21m,为钢板拼焊的矩形箱形截面梁，截面尺寸为400×1400×12，见图5。上平台的约束在机舱可拆口一端固支，另一端竖直方向铰支，上平台在竖直方向有铰支端的集中荷载和整个梁长度方向的自重及人员均布荷载作用，在水平方向受船舶前后移动影响，铰支端部受水平集中荷载作用。

图5 上转盘平台截面图

设计荷载有：

F1：上转盘平台端部垂直设计荷载，F1=60000N

F2：上转盘平台端部水平设计荷载，F2=30000N

G：上转盘平台自重均布荷载，G=430kg/m

—上转盘平台使用时人员均布荷载。q=480kg/m

梁的截面特性：

Wx：截面抗弯系数(cm3）

Wx= 6856.44cm3

Ixx：惯性距（cm4)

Ix =137128.76cm4

Wyx：抗弯截面系数(cm3）

Wy= 14049.13cm3

Iy：惯性距（cm4) I y=983439.16 cm4

A：截面积（cm2） A=426.24cm2

⑵ 在垂直荷载F1、G、q作用下，可以将上转盘平台简化为简支梁结构见图6。

图6 简化模型1

根据简支梁在集中荷载和均布荷载共同作用下的剪力弯矩图可知，梁中点处的剪力、弯矩最大，属于最危险截面。

验算截面抗剪强度：

最大剪力

Q=（G+q）L/2=（430+480）×21/2

=9555kg=93639N

剪应力

远小于许用剪切应力，强度满足。

验算截面抗弯强度：

抗弯强度满足。（根据船体工艺手册对梁的安全系数要求，n取2.5，下同）

刚性校核：

变形挠度值

不满足要求。此种问题可以能过在上转盘平台中间位置增加拉索来解决。

⑶ 在水平荷载F2作用下，可以将上转盘平台简化为悬臂梁结构见图7。

根据悬臂梁在集中荷载作用下的剪力弯矩图可知，梁O点处的剪力、弯矩最大，属于最危险截面。

验算截面抗剪强度：

最大剪力Q=F=30000N

剪应力

远小于许用剪切应力，强度满足。

验算截面抗弯强度：

抗弯强度满足。

刚性校核：

变形挠度值

满足要求。

根据目前现有船型分析研究，对于其它船型，上平台的计算长度均小于21m，强度均可满足使用要求。

图7 简化模型2

4 结束语

本文阐述的新型登船梯已经在82 000 DWT散货船、115 000 DWT原油轮、250 000 DWT矿砂船等多型产品船上得到应用和推广，并取得很好的成效。这种登船梯可作为船舶码头建造阶段机舱开可拆口搭梯的一种通用形式，其安全性更高，解决了传统搭梯阻碍吊机行走的瓶颈，使吊机使用的效率大大提高。今后，随着我司新接船型的不断增多，也要求我司根据生产需要不断的寻求更好的搭梯方式，不断的优化工艺工装件的结构设计，实现设计的实用性，安全性，经济性三者的完美结合。

[1] 刘鸿文.材料力学Ⅰ.北京：高等教育出版社，2004.1.

[2] 魏明钟.钢结构（第二版）.武汉：武汉理工大学出版社，2002.10.

[3] 黄浩.船体工艺手册.北京：国防工业出版社，2013.1.

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.04.006

2016-5-13）

孙振财（1986--），男，助理工程师，船舶建造工艺。

胡少军（1985--），男，助理工程师，船舶建造工艺。