简析船坞起重设备关键技术

孔新华 辛业

（泰安泰山福神齿轮箱有限责任公司 山东泰安 271000）

在全球经济高速发展的背景下，人们对于海洋方面产生的需求正在不断提升，这也为海洋开发力度的提升起到了良好的促进作用，从而更好地满足能源供应方面的基本需求。随着开采力度的不断提升，各类探测仪器、开采仪器的精密程度也在持续提升。为了更好地促进各类工程项目的顺利开展，就必须要提高对于船坞起重设备的重视程度，确保其能够更好地发挥出实际作用。

1 船坞起重设备的基本概述

1.1 大型起重船发展

在起重船的初级发展阶段中，就是在船舶的甲板部位上放置调车，这样就能够直接在海面上进行各类起重动作。而针对这种船与吊车结合的形式进行了改造优化，便形成了第一台船用起重机，在后续科学技术高速发展的背景下，起重船自身的能力正在不断提升，再加上经济发展及使用方式等方面产生的变化，其对于起重船所提出的要求比较高。如果起重吨位高于2000t，就出现了浮式起重船，这种起重船又可以详细划分为驳型及船型两种不同类型，而每种类型的起重船都有着完全不同的用处。随着船舶数量的不断提升，起重设备已经从最开始的几百吨发展到了目前的几千吨，如上海打捞局、烟台打捞局及中铁大桥局等单位，其所采用的大型起重船设备都处在国家的领先水平，通过这部分起重设备的应用，不仅可以高效地完成船舶打捞、建筑物拆卸等大型工程项目，也能够稳步提高工作效率与工作质量。

1.2 起重机的具体类型

1.2.1 驳型起重机

驳型起重机与长方形较为类似，为了更好地开展作业，其中不会设置梁拱等，整体船体结构相对于其他船型来说较为简便，这也有利于在船体当中放置一些其他的货物等。同时，驳型船也容易进行惯性加速，所承受的惯性力也相对较高，会产生极大的拖航阻力，如果船体的整体设计存在缺陷，在拖航阶段中就会对自身或是过往的其他船只产生较为严重的损伤，然而在大部分情况下，通过驳型起重船可以有效满足铺管及起重等基本的工作需求，这也使其得到了十分广泛的应用。

1.2.2 船型与半潜式起重船

船型起重船具备着自主航行、调遣速度较快及容易进行定位等多种特征，但这种船型的船体在布置阶段中会受到较大的限制，由于干舷比较高及甲板不够宽等多种原因产生的影响，使得这种船型并不常用。而半潜式起重船则集中了以上两种类型的所有优点，其在风浪条件下整体稳定性比较高，但这种船在结构方面十分复杂，需要在进行多方面对比的情况下才能确定是否使用［1］。

1.2.3 双体船

这种双体船在船型方面有着比较大的甲板及较高的稳定性，整体操作性较为优异，更加安全便利，但这种双体船的钢铁材料比较重，很容易出现扭转摆动的问题，这就对正常的作业流程产生了影响，在动力定位方面，其相对于其他船只来说也比较困难。

2 目前所用的主要船坞起重设备

2.1 龙门起重机

造船龙门起重机的起重量及跨度相对比较高，主要就应用在船体分段的吊装方面，其中还具备着船体分段作业及翻身作业的基本功能。在龙门起重机当中，其内部的主要机构为上下小车起升机构、大车运行机构及上下小车结构等，龙门起重机当中的起升机构，通常都设置有两台不同的起重小车，分别是下小车以及上小车，上小车包括了两个吊钩，而在下小车中设置一个主钩和一个副钩。上小车两个吊钩，其在起重能力方面基本一致，并且上小车当中的两吊钩主要布置在主梁的外侧结构上，可以同时进行翻身作业。而龙门起重机的上下小车，还可以沿着龙门的主吊梁运转，两个小车并不共轨，这也有利于下小车在上小车下进行穿越，两小车呈现出一种互相移动的状态，彼此之间并不干涉。

2.2 门座式起重机

在我国目前的船厂船坞作业区域当中，其所采用的起重设备主要为门座式起重机，其中包括了两种完全不同的设备类型，分别为锤型门座式起重机及四连杆门座式起重机，其中的锤型门座式起重机，主要就是由圆筒门架、牵引小车以及回转机构等多种内容所构成；而四连杆门座式起重机的设计、制造以及运转经验都比较成熟，在四连杆门座式起重机当中，具体包括了结构及机构这两种部分，其中的机构部分主要包括了运行、变幅、回转及起升这4个主要机构，而结构则是指门架、人字架、臂架系统及转台等。在四连杆门左起重机变幅机构当中，其主要就是通过四连杆的应用保证货物可以在水平的方向上进行前后运动。而与常规四连杆门座式起重机存在的不同之处就在于，锤型门座式起重机在进行变幅作业的实际过程中，会通过牵引小车的移动来有效满足变幅的基本需求，并且确保臂架高度不变，但四连杆门座式起重机在进行变幅作业时，臂架高度则会随着作业幅度的变化而出现变化［2］。

3 船坞起重设备的关键技术

3.1 起重机技术

根据起重机的主要动作方式，可以将其划分为两种不同类型，分别为固定式起重机及回转式起重机，而固定式起重机的臂架在船上的安装位置大多数情况下都是固定的，只可以采用前后改变的方式来实现重物起吊的主要作用，并且吊点就位也要通过位移所实现，这也导致其整体工作效率相对比较低，但由于这种起重机的结构较为简便，建造成本相对较低，这也使其在当前的船坞起重设备中仍旧存在着较高的实用性。回转式起重机采用的则是安装可旋转基座的方式来完成左右移动，不仅能够引导吊臂实现前后方向的移动，也可以顺利完成转台的回转，在起重船无法位移的情况下来高效完成各类吊物的横向位移，其在机动性方面也远远高于固定式的起重机，由于是在两侧部位吊重物的过程中，其所存在的优势更为显著，由于回转式起重机吊臂可以实现自由旋转，就可以将臂架放置在专门的搁架方面，通过其他手段的应用来将起重机与设备之间有效连接在一起，稳步提升应用的安全性与稳定性。然而，回转式起重机的机构比较复杂，对于结构的稳定性方面也提出了较高的要求，导致其整体建造成本比较高，但由于其所具备的优越性，使其在船坞起重设备及海上工程吊装等工作当中得到了十分广泛的应用。而回转式起重机，根据主体结构上存在的差异还可以进一步划分成桅柱式起重机及基座式起重机，这两种起重机在旋转部件、连接方式以及结构组成等方面都存在着较为显著的差异，基座式起重机就是采用旋转基座的方式进行连接，有着较高的重量及倾覆力矩，回转支撑机构所采用的则是滚轮式，将支柱直接焊接在船舶甲板的大直径圆筒上，从主甲板进一步延伸到船底，这也有利于矩大力与力矩之间的传递，由此可见，基座式起重机适用于船坞起重当中，而回转式起重机则适用于海洋工程吊装中［3］。

3.2 起重机液压系统

船坞起重机主要就是应用固定或是浮动生产平台当中，从而在平台与船舶之间来调运各种货物或是人员，这种起重机具备着变幅、回转及起升等机构，通过这些机构之间的互相配合与使用来完成相应的工作内容，同时也属于船坞平台当中的必备设备。起重平台主要是由回转机构、变幅机构、起升机构及机构所构成，而起重机的液压系统可以进一步分解为应急液压系统、辅助液压系统以及变幅、回转及起升液压系统。其中的起升机构及变幅机构，都是由液压泵当中的压力游来对马达进行驱动，在经过减速机的减速处理过后提升扭矩，从而带动卷筒进行转动，从而有效实现对于各类重物的起升、下降，以及臂架的变幅。回转机构则是采用液压泵当中的压力油来对马达进行驱动，在采取同样方式提升扭矩过后，带动臂架当中的上部组件回转支撑转动。而辅助液压系统大多被称为辅助泵系统，主要作用就在于为上述3 个互相独立的工作液压系统提供必要的补偿油液，能够对安全装置油压以及油路油压进行稳定控制。而应急液压系统则是手动泵操作系统，可以为起升机构来提供出必要的压力油，进一步实现重物的下放，起到更加优异的应急作用。

3.3 起重机的深入研究

在起重技术高速发展的背景下，大型起重机技术也得到了较为全面的发展优化，而对于大型起重机来说，其主要的受力部分为船体，整体施工条件具备着多样化特征，极限起重重量同样比较高，这就进一步决定了大型起重设备的基本结构以及驱动方面，其都存在着特殊要求，主要应当在以下几方面内容上展开全面的技术研究。

3.3.1 吊臂桁架结构的分析设计

在目前的发展进程中，采用高强度钢的桁架式臂架，由于整体重量比较轻，受风面积比较小及力传递较为优异等多种特征，已经逐渐取代了传统的板梁臂架以及箱型梁臂架。同时，在吊臂的结构方面也从门形结构逐渐转变成了人形结构，桁架结构的受力分析及结构设计，就是在确保起重设备起重能力不受影响的前提下，提高设备的合理性与安全性，并为后续吊臂的制造提供必要的技术条件。

3.3.2 驱动控制技术系统

在大型起重设备当中所采用的驱动系统，其主要经历了变流机组到液压驱动，再到目前所采用的变频调速交流电动机驱动的发展过程，在这一阶段中不仅体现了技术手段的进步，也进一步突出了起重安全作业的重要性，而与工作质量的提升也起到了良好的促进作用［4］。液压驱动系统与电力驱动系统都具备着较为显著的优点与缺点，液压系统内部的执行机构在结构上比较小，整体重量较轻，但由于泄漏等多种元素产生的影响，其整体工作效率比较低，在维修方面也十分困难；而电力系统的工作效率较高，维修比较方便，然而执行机构的体积相对较大，这就提高了吊臂的整体负荷［5］。

3.3.3 起重机操作的安全性

在大型起重机当中，其最为重要的内容就在于操作的安全性与稳定性，这也使得起重机各个机构中所用的驱动系统，其在速度方面并没有太高的要求，所要求的只有工作范围及调速平稳。目前的操作系统、保护系统及安全系统已经逐步完善，各类可视化技术与数字化技术的应用使得各类吊装工作的开展有着更高的可靠性，当前采用的主要安全保护措施，主要为超限报警、力矩显示及起升高度显示等多种内容，通过单板机控制来实现起重机的控制与联锁［6］。

3.3.4 起重机的升沉补偿系统

在起重设备的实际使用阶段中，其会产生一定程度的摇荡运动，为了进一步提高整体起重作业的稳定性，就应当针对起重设备的不同自由度运动进行稳定控制，其中的纵荡以及横荡就可以通过动力定位系统来进行稳定控制，以此来保证起重设备偏离原本的起重区域；同时，还可以采用专业化的横摇、纵摇补偿装置，而针对重力方向的升沉运动则很难对其进行补偿，但可以采取在起重机上安装升沉补偿装置的方式，确保起重作业有着更高的稳定性。而在升沉补偿系统当中，主要涉及被动补偿与主动补偿这两种类型，为了避免对起重作业的正常开展造成影响，一般情况下，升沉补偿系统当中都包含有这两种不同的补偿方式，针对升沉补偿装置和相关动力、控制设备进行研究，将有助于提升起重船作业安全性，提高作业效率。

3.3.5 信息集成技术

针对信息化集成技术所展开的深入研究，能够将发动机控制、安全监测监控、极限荷载限制及液压控制等多方面内容有效结合在一起，并通过总线的方式来更好地完成数据信息的传递与控制，在真正意义上实现自动化、智能化的管理控制，这样不仅能够在最大程度上提高控制系统的可靠性及工作安全性，对于工作效率也能得到有效提高。

4 结语

在当前的社会环境中，随着社会经济的高速发展及群众日常生活水平的不断提升，社会各界对于海洋资源的重视程度正在不断提升，这也使得海运受到了重点关注，而船舶作为进行各类海运工作及海洋工程的主要设备，为了保证其有着更高的安全性与稳定性，就应当进一步对大型船厂船坞中的起重设备展开深入研究，深入明确目前船坞起重设备的具体配置情况，在其中明确不同类型起重设备所具备的主要特征，选择出更加科学合理的船坞起重机配置方案，找寻出起重设备的主要技术参数，确保船坞起重设备的配置方案可以得到全方位的优化，不断提升起重效率及起重质量。