单舱万吨重吊船1 000 t联吊试验研究

吴 忠 张 开（泰州口岸船舶有限公司 泰州225321）

单舱万吨重吊船1 000 t联吊试验研究

吴 忠 张 开
（泰州口岸船舶有限公司 泰州225321）

以左舷配备2台450 t起吊机的单舱万吨重吊船为例，分析两个克令吊联合起吊1 000 t载荷的过程。在试验过程中，采用水箱式载荷，通过压载水调节和安装舷侧浮筒提高船舶稳性，研究起吊过程中船舶状态，并对该试验进行总结分析。

重吊船；联合起吊；试验载荷；压载水调节

引　言

近年来，由于国际贸易和海工装备业的迅猛发展，全球航运中对于多用途重吊船的要求逐年增高。起吊机车的起重吨位随之增加，国内船厂关于此类船型也已形成较为全面的建造体系。在航运过程中，重吊船需适应各种复杂的起吊工况，并且其运载货物具有很大的不确定性，因此，要求船舶具有较高的稳性和较大的起重能力。

在多用途重吊船建造完成后，负荷试验是其中最为关键的步骤，而在负荷试验中又分为单吊试验和联吊试验。鉴于联吊试验对操作人员的专业素养和船舶稳性要求较高，通常省略不做，只做单吊试验。本文以泰州口岸船舶有限公司建造的10 000 t重吊船的联吊试验为例，进行分析和研究。

1　船舶主尺度

泰州口岸船舶有限公司为德国船东建造的10 000 t重吊船仅设一个货舱，货舱开口达94.25 m×16.2 m，单舱载重量超过1万吨，是目前全球载重吨最大的单一货舱重吊船；该船配备两台450 t电液驱动的回转式甲板起重机，全部安装在船舶的左舷，通过联吊梁实现联吊，可联吊900 t的货物。最后确定船舶的主要参数见表1。

表1　船舶主尺度

2　联吊试验的准备工作

2.1 试验载荷的准备

对于克令吊的起重能力，GL船级社规定“在重吊试验时，其试验负荷为110%的SWL（安全负荷）［1］。”本船单个克令吊的安全负荷为450 t，故起吊试验的单吊载荷为495 t，联吊载荷约1 000 t。

常见的试验载荷有固体压铁、水袋、沙袋、水箱和小驳船等，而国内船厂重吊船吊机一般采用水箱法和水袋法进行负重试验［2］，综合考虑经济性和实用性，本船采用水箱作为载荷，进行试验。选用水箱尺寸为13 m×8.6 m×5 m，满足起吊重量500 t的要求，实际试验需采用两个水箱作为起重载荷［3］。

2.2 试验前的船舶状态

本船在吊装前需调整船舶至平浮状态，尽可能保持首尾吃水相近，所有双层底均为满舱，没有自由液面，因试验起吊重物在左舷，考虑边压载水舱距船中距离最远，单位质量的压载水产生的复原力矩较大，因此布置足够的压载水在右侧的边舱内，而距离船中相对较近的双层底舱较小，可对横倾起到微调作用，将上述两种压载水舱配合使用，使船舶达到一个较为理想的状态。计算船舶试验状态需包括燃油、润滑油和乘客行李等因素，具体分布见图1和图2。

图1　吊装前布置图

图2　吊装前压载水分布图

2.3 舷侧稳性浮筒的安装

试验起吊载荷要求为1 000 t，受制于船舶自身主尺度，其压载水舱的调节无法满足船舶联吊的稳性要求，因此设置舷侧浮筒以提高船舶稳性，具体见图3。

3　起吊过程注意事项

船舶联吊时浮筒、水箱和吊机之间的相对关系可见图4。由于起吊重量过大，操作难度系数增加，安全性降低，因此起吊过程中应注意下列三项：

（1） 在联吊的操作过程中保持其起吊动作的协调性，要求起吊操作人员有较高的专业素养，同时指挥人员应提高警惕，观察物体受力是否均匀，是否出现倾斜状态并随时汇报。

图3　重吊船浮筒安装图

图4　船舶起吊俯视图

（2） 在起吊过程中，注意载荷不应碰到克令吊下部的支撑圆筒，尤其是在起吊物上船时，此处试验采用的是水箱式载荷，要求相对较低，如起吊物为：拖船、挖沙船、驳船等工具船，由于其外形尺寸远大于两克令吊间距离，因此，需注意提升时船舶长度与两吊梁的夹角问题。

（3） 克令吊大吨位吊重试验是一个动态过程，而压载水调稳也是一个相应变化的过程，在每次调整时，应严格遵守试验步骤。

4　稳性和剪切应力/力矩分析

在起重机联吊时，首先需保证船舶稳性满足要求，试验过程中，船舶的静稳性曲线如图5所示。

图5　静稳性曲线图

IMO的稳性衡准中规定［5］，对于船舶的稳性曲线特征值规定如下：

（1）横倾角30°时复原力臂曲线下的面积为0.389 4＞0.055 m·rad，满足要求；

（2）横倾角40°时复原力臂曲线下的面积为0.627 2＞0.09 m·rad，满足要求；

（3）在横倾角30°至40°之间复原力臂曲线下的面积为0.237 7＞0.03 m·rad，满足要求；

（4）横倾角等于或大于30°处的复原力臂最大值为：1.305＞0.2，满足要求；

（5）最大复原力臂对应角度：37.15°＞30°，满足要求；

（6）经自由液面修正后的初稳性高：4.320＞0.15，满足要求。

国际航行船舶在各种装载情况下的稳性衡准数K，应符合下式要求：

式中：A为风浪等外力所做的功；B为船舶复原力所做的功；

A = 0.336 1 rad·m， B = 0.766 7 rad·m，可知：

K = B / A = 0.766 7 / 0.336 1

= 2.28＞1

满足IMO稳性要求，以上稳性参数值可在下页表2中查找。

计算船体两吊过程中的总纵强度， 由下页图6可知船舶最大剪切应力分别出现在克令吊所对应船长位置处，分别为：FR58处FN = 745 t，FR112处FN = -698 t，与实际情况相符，且其最大值满足船舶最大剪切力要求，在其许用应力范围内，符合要求。

表2　静稳性曲线数值汇总表

图6　沿船长方向的剪切应力分布图

在联吊时，由于两个克令吊均参与起吊，因此船舶纵向剖面会出现中拱现象，其最大值应出现在船中位置，由图7可知最大力矩Mmax= 25 213 t·m发生在FR82，与实际情况相符，且数值在许用剪切力矩包络线范围内，符合要求。

图7　沿船长方向的力矩分布图

综合所述可知，船舶在进行联吊1 000 t载荷时，船舶实际稳性和剪切应力/力矩均满足要求，符合船舶结构强度规范。

5　联合起吊的特点

显而易见，联吊的优点主要体现在：起吊物体质量的上限有较大提升；起吊驳船、泥沙船等工具船时，被起吊物不可拆卸，只能采用联吊进行作业，保证了起吊物的完整性，提高工作效率。

实际应用时，联吊还有一定局限性：一方面需消耗大量人力物力，间接提高成本；另一方面，操作如此重的吊重物，是极具安全风险的，因此在实际操作中应慎之又慎。

6　结　论

综上所述，10 000 t重吊船可满足克令吊联吊的稳性和强度要求。在以后的实际营运过程中，虽然起重物尺寸会有所变化，但过程及原理相同，具有一定的参考价值。本文探讨的试验过程有较高的实用性，希望能为开展同类项目的实施提供一些借鉴。

［1］ ICAS. GL Rules and Programs 9.0 ［S］. 2007.

［2］ 陈骏峰. 28 000吨重吊船超大型克林吊负重试验研究［J］. 船舶标准化工程师，2015（2）：37-39.

［3］ 许建中，张代龙. 700 t重吊码头试验介绍［J］.船舶，2014（6）：97-102.

［4］ 吴忠，刘雪松.单舱万吨重吊船辅助稳性装置设计和试验［J］. 船舶，2011（5）：66-70.

［5］ 顾敏童. 船舶设计原理［M］. 上海：上海交通大学出版社，2003.

1 000 t combination lifting test research for singal hold 10 000 dwt heavy lift vessel

WU Zhong ZHANG Kai
(Taizhou Kouan Shipbuilding Co., Ltd., Taizhou 225321,China)

The process of combination lifting of 1 000 t loads through two cranes is analyzed for singal hold 10 000 DWT heavy lift vessel with two 450 t cranes at the port. The tank type load is adopted in the test to improve the ship stability by ballast water adjustment and side pontoon. Finally, the situation of the ship is studied during the lifting process for the conclusion and analysis of the test.

heavy lift vessel; combination lifting; test load; ballast water adjustment

U674.35

A

1001-9855（2016）04-0087-06

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2016.04.087

2016-05-01；

2016-06-04

吴 忠（1977-），男，工程师，研究方向：船舶结构设计。

张 开（1989-），男，硕士，助理工程师，研究方向：船舶结构设计。