绳控卸载下水横梁脱钩器的应用

高智慧, 周明欢, 王玺培

(沪东中华造船(集团)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

14 400 t系列船采用深V船型，纵向涂油滑道下水工艺，为保证该系列船下水过程中的平稳度，采用全横梁支撑船舶下水，每船15根。下水全过程中，下水横梁是固定在船上与船同时移动的，直至靠码头后下水横梁须脱离船舶，避免横梁在滑板浮力、下水波浪冲击等外力作用下与船体外板碰撞，给船体外板带来不必要的损坏。以往传统下水工艺是钢绳穿过下水横梁处吊环后引到主甲板、主甲板企口外板或舷墙外板处吊环进行固定，每根横梁装焊4只固定吊环，待横梁须脱离时用火焰割炬割除固定吊环，以达到下水横梁脱离的目的。但由于14 400 t系列船布置下水横梁固定吊环的区域有铝合金舷墙，而铝合金舷墙无法承受下水横梁的载荷，因此给该系列船下水带来一定的困难。同时，由于该系列船预装焊吊环处主甲板、主甲板企口外板、舷墙外板较薄，最薄板厚4 mm，装焊及拆除吊环时极易变形，且吊环拆除后的痕迹永久显现，严重影响外观质量。若将吊挂点吊环装焊在水线以下，则无法割除吊环，达不到下水横梁脱离的目的。

针对上述问题，设计制作新型下水横梁脱钩器，将脱钩器装焊在水线以下的外板上，每根横梁装焊4个，全船共装焊60个。操作人员在主甲板上即可操控由脱钩器引出的白棕绳，在白棕绳外力的作用下，借助脱钩器自身的三级杠杆原理，即可打开脱钩器，达到下水横梁脱钩的目的。

1 脱钩器的结构及工作原理

1.1 脱钩器的结构

设计制作新型的脱钩器必须满足下水横梁水下脱钩、水上可控功能，且满足载荷要求。下水横梁重4.5～4.8 t，设计额定载荷为5 t的脱钩器。脱钩器(见图1)外形尺寸为230 mm×255 mm×470 mm，主要由主体、第1级杠杆、第2级杠杆、第3级杠杆组成。各零件形状及规格如图2所示，材质均为Q235-A级。

图1 脱钩器结构

图2 脱钩器零件

1.2 脱钩器的连接形式

件号4支板装焊在主体件号1上，件号6主动杆可绕件号5旋转，组成第1级杠杆；件号10支板装焊在主体件号1上，件号7连接板装焊在件号8从动杆上，件号8从动杆装焊在件号9滑轮轴上，件号7和8可绕件号9旋转，组成第2级杠杆；件号3支板装焊在主体件号1上，件号2可绕件号14六角螺杆旋转，组成第3级杠杆。

为避免船舶下水过程中误操作提前拉拽白棕绳或受到水的冲击力、滑板间的碰撞等突发的震动等因素而使件号2脱离件号7，第3级杠杆自动打开，下水横梁随即提前脱钩的现象发生，在件号2上加装保险钢绳(见图3)，保险钢绳由卸扣连接保险眼环，钢绳绕过件号11后引到主甲板上固定，避免件号7脱离件号2，以达到安全可靠的目的。

图3 加装保险钢绳

1.3 脱钩器的工作原理

吊挂下水横梁的钢绳挂在件号6上，合上第3级、第2级杠杆，件号2压住件号7，在件号2绳控点处引出白棕绳，将白棕绳引到主甲板上稍作固定。船舶下水横梁须脱钩时，主甲板上的操作人员先将保险钢绳向下松动，然后上拉白棕绳，使第3级杠杆克服摩擦力打开后，第1级杠杆在吊挂下水横梁钢绳的载荷作用力下自动打开第2级杠杆，使第1级杠杆向下旋转，达到下水横梁快速脱钩的目的，如图4所示。

图4 下水横梁脱钩原理

2 脱钩器的优点

2.1 轻便实用

脱钩器体积小、载荷大、制作简单、操作方便，还可回收再利用。利用自身的3级杠杆原理，大幅减小绳控点的载荷(见图5)，以较小的外力即可达到下水横梁卸载的目的。

图5 脱钩器载荷的分布

根据现场实船的应用，最小载荷时即载荷F垂直向下状态，最大载荷时即载荷F斜向45°状态，载荷F通过脱钩器自身3级杠杆原理后，其绳控力为0.28%F～0.38%F，大幅减小了绳控点载荷。

2.2 安全可靠

脱钩器的零部件都经过强度计算校核，制作后分别采用75%，100%，125%，150%的额定载荷(5 t)进行吊重试验，脱钩器均无明显变形，焊缝、螺栓无裂纹，符合强度要求后投入使用。经过系列船的应用，脱钩器均未发生明显变形。

采用绳控打开脱钩器时间短、速度快，降低横梁损坏船体外板的风险。

为避免误操作或突发外力导致脱钩器自行打开，加装保险钢绳可有效避免下水横梁提前自动脱钩的情况发生。

2.3 工作效率高

采用绳控打开脱钩器，实现下水横梁快速脱钩的目的，避免原始工艺用火焰割炬和等离子切割机割除吊点吊环的大量工作，无须配备氧、乙炔气体、火焰割炬和等离子切割机等设备，同时避免天气的影响，如雨天、大风天气对施工造成的困难。

2.4 提高船舶外观质量

新型脱钩器装焊在水线以下的外板上，待船舶进入船坞装焊球鼻艏、安装螺旋桨等作业时拆除，可避免主甲板、主甲板外板及舷墙外板装焊吊环留下的永久痕迹而影响外观质量。

2.5 通用性

脱钩器还可用于其他吊装工作中，以较小的外力即可达到大载荷卸载的目的。该脱钩器还用于该系列船下水抛锚工序，在锚系还未完善的情况下，加装临时锚以达到下水时抛锚的目的。临时锚(10 t范围内可用)的抛锚就采用该新型脱钩器。

还可将几个脱钩器串联用于卸载更大载荷，或依据该脱钩器的结构形式设计制作额定载荷更大的脱钩器，达到卸载更大吨位的临时锚或其他大载荷的目的。

3 结 论

以水上绳控、水下脱钩下水横梁为目的，设计制作新型水下脱钩器，介绍其结构、工作原理及优点，解决14 400 t系列船下水难题，降低横梁损坏船体外板的风险，优化原传统水上吊环吊挂下水横梁工艺。该系列船脱钩器的实船应用安全可靠，快速卸载下水横梁，避免铝合金舷墙承载以及原传统切割的工作量和装焊吊环区域的变形、痕迹显现，有效提高工作效率以及舰船的外观质量。该脱钩器还用于下水时临时锚的抛锚，也可按其原理设计制作卸载额定载荷更大的脱钩器，进一步提高其经济效益、轻便性及通用性。

[1] 张银亮，梁景鸿，康守权，等.一种水下机器人用脱钩器：CN101758917A [P].2010-06-30.

[2] 华乃导，涂起超.船体修造与工艺[M]. 大连：大连海事大学出版社，2000.

[3] 王永跃，徐光文.工程力学[M].天津：天津大学出版社，2011.