111 000 t油船船台搭载及下水安全问题应对方法

伍平平，金 华

（舟山中远海运重工有限公司，浙江舟山 316131）

0 引言

船舶接单及建造过程中，造船企业为提高生产效益，会尽量挖掘船台使用效能，承接大型船舶，但由于受到固定的船台尺度、承载能力、起重设施等因素制约，承接的船舶越大，相应设备设施的能力限制越大、安全裕度越小，舟山中远海运重工有限公司（简称：舟山中远）承接的111 000 t油船，油船总长252 m、型宽44 m、型深21.3 m，下水时船体自身重量21 565 t，是舟山中远船台承造的最大级别船舶，已达船台设备设施能力及下水安全的极限，为此，有必要进行船台搭载及下水安全系列问题研究，并采取相关工艺措施措，从而保证111 000 t油船船台顺利搭载及安全下水。

1 存在的问题

按生产计划线表综合考虑安排，舟山中远承建的系列111 000 t油船拟安排在船台上建造。船台为8万吨级，重力式纵向钢珠滑道下水方式。该油船的长、宽、高和重量均已达到船台设计能力的极限，111 000 t油船的建造过程及下水过程中存在一系列制约因素，包括船台长度不够、门机高度不够、船台宽度裕度不足、船台支撑钢管能力以及船台滑板承载力不足等问题。这些问题必须采取相应的工艺措施来进行研究和解决。如果没有相关工艺措施或者落实不到位，生产就无法持续，以及出现严重的安全问题。

2 相应的工艺措施

2.1 船台长度不够

将船台和本船长度进行对比，船台自坞门处到船台端头长度为248 m，除去尾部预留的舵叶及尾轴安装距离后，船台有效摆放长度为247 m，而该系列船总长252 m，船首部已伸出船台首端外侧约5 m，影响船舶下水前下水滑板等工装的布设。为此，研制长12 m、宽16 m的船台滑道平台工装（图1）。该平台工装由8块长12 m、宽2 m的钢板拼焊而成，平台下方纵横向焊接若干T型材进行平台结构加强，整套平台工装一头搭在船台端部混凝土平台上并用钢丝绳牵引固定，另一头用2个8 m高塔架进行支撑（图2）。在平台上方搭设临时滑道对接原船台滑道，用于铺设船舶下水所需下水滑板、保距器和钢珠等工装设施，实现船台临时加长，保证满足下水工装铺设的需求。

图1 搭设临时滑道平台

图2 船首超出船台端部的情况

2.2 门机高度不够

对比门机与本船高度，船台150 t门机在水平轨道上沿着船台长度来回运行，其门机配重底座距离水平地面的高度 32 m固定不变，但该油船型深21.3 m，上层建筑生活区高度36 m，船底坞墩高度1.8 m，船台斜度 1∶20。随着船台长度位置不同，船舶距离水平地面的高度也相应地不同，因此在船舶建造过程中，上层建筑生活区、部分主甲板高度存在与150 t门机干涉相碰的隐患。为防范相碰问题，通过核查基建设备图纸，用全站仪现场测量门机实际数据，用电脑模拟现场门机和船舶搭载时的各类操作，分析门机与船舶的干涉情况，确定门机禁止行走区域和有限行走区域2类范围。

禁止行走区域位于船台的远水侧高处，长度为39 m，此区域门机配重底座会与船舶主船体相碰，需通过在门机行走轨道上设置停车感应止挡块，禁止门机驶入，相应区域的吊装作业全部改由 600 t龙门吊进行，见图3。

图3 门机与船舶搭载干涉纵向视图

有限行走区域位于船台的近水侧低处，长度为34 m，此区域门机吊臂在一定角度时会与生活区相碰，此区域门机驶入时需有限制地行走及操作，通过安装设置报警感应装置，门机进入此区域且吊臂低于限定 70°角时发出报警，提醒司机及指挥规避作业，防范门机吊臂与船舶碰撞事故的发生，见图4。

图4 门机与船舶搭载干涉横向视图

2.3 船台宽度裕度不足

对比船台与本船宽度，船台地平面以下坞墙宽度最窄处为44.5 m，111 000 t油船型宽44 m，扣除船体外板板厚、船外板滑板固定钢丝绳直径后，实际船体通过船台坞墙最窄处每侧净距不足250 mm，约一只手掌大小，与船长252 m相比不到1∶1 000的比例，下水时船体稍微偏移超过1/1 000，即会与船台坞墙相碰，造成船体剐蹭坞墙、船体偏移改变方向后碰撞引桥，甚至船卡住停止下滑的安全事故。本项目下水过程中防止船舶偏移对下水安全十分重要。为此，通过分析各种潜在受力情况，列举并采取防止船舶下水时偏移的各类工艺措施，包括选择平缓水流、平潮、无风时段下水；引桥码头侧壁安装圆筒防碰橡胶；随船下水工具箱左右舷对称放置并紧固；左右舷两排滑板及其下方的保距器、钢珠对称布置；保持各滑板、保距器、钢珠、滑板连接板无变形、无破损且数量及型号采用左右舷相同标准；保持滑板上方与船体外板间的木楔块松紧程度一致；保持滑道上表面导轨方钢无变形错位、对接光顺；保持滑道板紧固螺栓无松动脱落；保持下滑区域障碍物清除；保持左右舷下水砂箱同步拆除；保持船首左右舷滑道上顶推油泵型号压力一致；保持舵叶归零封固；保持桨叶封固；保持海面拖船应急拖带牵引安排等，对各种潜在存在的问题进行分析考虑并采取相应方法加以避免。

2.4 船台支撑钢管能力不足

船舶搭载过程中，对于高度高、线形大且重量过重的情况，常规的支撑钢管随着高度的增加，支撑能力急剧下降且易失稳。对此，设计改进支撑钢管的形式，研制桁架式船体支撑塔架，使得单个支撑钢管由承载力100 t上升到300 t，支撑高度由8 m上升到15 m，增加了承载能力。同时桁架式支撑塔架结构保证了足够的稳定性，见图5和图6，并且更方便人员安全登高施工。

图5 桁架式支撑塔架

图6 桁架式支撑塔架获实用新型专利

2.5 船台滑板承载力不足

经初步下水计算，该船重量近22 000 t，尾浮时首支点处瞬时压力达5 041 t，首支点处单侧船台滑板受压为2 520.5 t，承受最大应力为1 019 MPa，已超过船台滑板钢板屈服应力极限值（235 MPa），船台滑板存在超载受损的安全问题，见图7。针对此问题，按不同下水水位及压载工况进行多次核算比对，采取下列措施：对不必要的焊机/垃圾斗/脚手架/风机等生产辅助设备清除下船，减少下水船舶重量；在船尾部舱柜中加压载水，改善船舶下水浮态，减少尾浮时首支点瞬时压力；改造首支架，把常规6 m滑板换成16 m长的特制滑板，增加尾浮时首支点处滑板支架承载面积；滑板材质由常规普通钢Q235全部改用高强度钢Q345材料，增加承载结构的刚度；在首部16 m长滑板上方铺设大量贴合船底板的实木块并打紧，保证尾浮时首支点处压力能有效传导和分散到下方的船台滑板上。通过上述措施最终实现船台滑板承受最大应力降至267 MPa，低于船台滑板钢板屈服应力极限值345 MPa（345 MPa为采用高强度Q345材料后的新极限值），见图8。

图7 改造前常规6 m船台滑板受力有限元分析

图8 改造后特制16 m船台滑板受力有限元分析

3 项目实施成果对比

通过111 000 t油船船台搭载及下水安全问题应对方法的研究和实施，极限发挥了船台各设备设施的使用效能，相关利用率指标已达使用能力的上限，船台使用效率接近100 %，见表1。目前该系列4条油船全部顺利搭载完毕并安全下水，企业效益得以提升，同时舟山中远油船建造工艺水平有了较大提高，为后续接单类似油船产品奠定了坚实基础。

表1 船台利用率指标对比

4 结论

通过本项目的实施，证实在船台固定设备设施条件受限的情况下，通过科学的计算及模拟论证、合理的工装及工艺保障措施，能够克服一定程度的船舶超长、超高、超宽、超重困难，发掘船台设备设施的潜在效能。