风电居住平台集装箱转移系统技术研究

王伟 苏福星 李铭超 黄广雄

摘    要：本文通过对风电居住平台集装箱转移系统的构成、操作使用和重难点问题等方面展开研究，旨在解决在有效空间里集装箱转移系统的布置和安装问题，达到安全、快速、平稳转移集装箱的目标。同时，为后续类似的风电居住平台集装箱转移系统布置和安装提供借鉴。

关键词：构成；布置；建造；安装

中图分类号：TK83                                   文献标识码：A

Technical Research on the Container Transfer System of Wind Electricity Accomodation Jack-up

WANG Wei，  SU Fuxing，  LI Mingchao，  HUANG Guangxiong

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： This paper aims to solve the layout and installation of container transfer system in limited space and achieve the expected design goal of safe， fast and smooth to transfer the container by studying the structure， operation and use of container transfer system. At the same time， it provides reference experience for subsequent similar container transfer system layout and installation.

Key words： Structure ; Layout;  Build; Installation

1     前言

某风电居住平台设有一个集装箱储存货舱，为海上风电场风机维修提供11个20 ft集装箱存放位置，以存储维修风机配件和工具等，每个集装箱的设计重量为25 t。为了实现集装箱安全从货舱进出，在货舱主甲板面设置6700 mmx3000 mm舱口盖，开启方式为液压；为了实现集装箱从存储点安全、快速转移到舱口盖下方，在货舱内设置集装箱转移系统。

本系统具有安全、快速、平稳转移集装箱的功能，解决了集装箱从风电居住平臺其货舱甲板下快速安全进出的问题，深受业主喜爱。

集装箱转移系统是本风电居住平台重要系统之一，主要用于集装箱的转运，使集装箱能快速、安全的从集装箱储存货舱进出。本文对集装箱转移系统的构成、操作、布置及安装等方面展开分析研究。

2     集装箱转移工况

2.1   系统构成

转移系统主要由主滑移动力装置、滑移轨道、推进槽轨道、辅助驱动装置、集装箱支撑框架、集装箱储存基座、滑移车等组成：

（1）主滑移动力装置

重约500 kg、行程850 mm，其前端有插销。当需要转移集装箱时，插销插进推进槽轨道的槽孔，在主滑移动力装置液压驱动下，伸缩杆伸长，滑移车沿着推进槽轨道和滑移轨道移动一个行程的距离。然后提起插销，伸缩杆收缩，接着插销再插进下一个槽孔。如此循环，就可将集装箱转移到主甲板舱口盖下方或指定的集装箱储存工位旁。

（2）滑移轨道

重约3 900 kg，布置在推进槽轨道两侧，与推进槽轨道平行。滑移轨道是滑移车的运动车道，对滑移车起运动导向和承重的作用。

（3）推进槽轨道

重约2 100 kg，布置在滑移轨道中间，与滑移轨道平行。推进槽轨道每825 mm开一槽孔，与主滑移动力装置的插销匹配，便于主滑移动力装置的插销插入，从而推动滑移车在轨道上移动。

（4）辅助驱动装置

安装在滑移车上与滑移车组成一整体，其伸缩杆前端设置有钩状物，该钩状物与集装箱支撑框架相应插孔匹配。辅助驱动装置的作用是驱动集装箱支撑框架和集装箱，使支撑框架和集装箱能在滑移车与集装箱储存工位之间快速、安全、平稳转移。当需要转移装箱支撑框架和集装箱时，辅助驱动装置伸缩杆前端的钩状物伸进集装箱支撑框架的钩孔，在气缸液压驱动下实现集装箱支撑框架和集装箱的转移。

（5）集装箱支撑框架

单件重约940 kg，共11件。集装箱支撑框架的上端尺寸与集装箱机座匹配，下端尺寸与集装箱储存基座吻合，其主要作用是支撑、牢靠固定集装箱，使集装箱在储存货舱安全存储和进出。一般情况下，集装箱支撑框架放置在集装箱储存基座上，通过使用自身插销与集装箱储存基座锁紧。

（6）集装箱储存基座

单件重约1 713 kg，共11件。集装箱储存基座分三组，一字排开布置在集装箱储存货船前端，下端与结构舱室焊接，上端尺寸与集装箱支撑框架匹配，其作用是为集装箱和集装箱支撑框架提供存储工位，对集装箱和集装箱支撑框架进行固定。

（7）滑移车设备

它与辅助驱动装置和主滑移动力装置组成一体，重约5 600 kg，安装在滑移轨道和推进槽轨道上方。主要作用是在主滑移动力装置的配合下，装载集装箱支撑框架和集装箱运至指定的集装箱储存工位旁或主甲板舱口盖下。

集装箱转移系统的组成，见图1所示。

2.2  系统操作

操作系统主要用于集装箱的转运，使集装箱能快速、安全的从储存货舱进出，其工作需要甲板吊机的配合，操作流程为：

（1）主甲板吊机首先将集装箱经主甲板吊口吊至滑移轨道和推进槽轨道上方；与此同时，滑移车在主滑移动力装置牵引下，移动至一集装箱存储工位旁；接着，辅助驱动装置将储存工位上的集装箱支撑框架牵引至滑移车上；完毕后，滑移车在主滑移动力装置作用下，移动至吊口的正下方；

（2）甲板吊机将集装箱放置在滑移车上的集装箱支撑框架上；然后，滑移车在主滑移动力装置的驱动下，载着集装箱移动至指定集装箱储存基座旁；

（3）辅助驱动装置推动集装箱支撑框架至相应的集装箱储存基座上，到位后操作人员需将伸缩杆的钩状与集装箱支撑框架上的插孔脱离。

（4）完成以上步骤后，就可将集裝箱转移到位，如此循环，就可将所有集装箱快速、安全的转运到集装箱储存工位上，反之亦然。

2.3   系统重难点问题

（1）集装箱储存货舱空间紧张，集装箱储存货舱长宽为34 mx16.5 m，该舱室布置有货物电梯和IMDG液舱，舱室的中间位置还布置有两根结构大柱子。根据技术规格书要求，集装箱储存货舱需要储存11个20英尺集装箱，而且还要布置集装箱运行轨道，因此有限的货舱空间与集装箱转移系统的布置应进行优化设计，合理布置集装箱转移系统显得尤为重要。

（2）集装箱转移系统基于其转运功能和运行特点，要求具有较高的安装精度。滑移车的运动轨道由一条推进槽轨道和两条滑移轨道组成，推进槽轨道布置于中间，两条滑移轨道布置于两旁，三条轨道平行布置。而集装箱重达25 t，确保运行轨道的受力均匀和滑移车的平稳运动显得尤为重要，所以需控制三条轨道的平行度和平面度以及直线度。按照集装箱转移系统的设备特性，三条轨道中以中间轨道为基准，平行度需控制在II2.0 A以内，平面度控制在2 mm以内，直线度控制在2/2 000 mm；基于集装箱由辅助驱动装置从滑移车牵引至存储工位上或者从存储工位上，牵引至滑移车上的转运需求，为达到集装箱平稳转运的目标，不但需要控制集装箱储存基座与运行轨道的高差，还要控制集装箱储存基座与推进槽轨道的垂直度。根据集装箱转移系统的设备要求，集装箱储存基座与运行轨道的高差需控制在范围内，集装箱储存基座与推进槽轨道的垂直度需控制在⊥2.0 B范围内；其它方面的安装要求，同样需作严格控制，否则很容易产生干涉现象。

3    解决方案

3.1  货舱空间紧张问题

经过对集装箱转移系统的构成和操作使用进行深入研究，经过专项建模分析比较，同时与设计院和设备厂家进行多次沟通协调，对模型进行放置演示，找出其优化改进方案：对结构柱子加强肘板进行修改；对集装箱转移系统优化移位，充分利用该舱室的空间。最终形成了优化布置方案：集装箱及其支撑框架、储存基座，长度方向与船长方向平行，一字排开分三组布置于该舱室艏部，与结构柱子、货物电梯和IMDG液舱相应错开，避免干涉；每组内集装箱之间的气隙约35 mm，控制在集装箱可运作的范围内；集装箱与艏部舱壁之间的距离约1 200 mm，保证安全通道和集装箱检修、安装通道；一条推进槽轨道和两条滑移轨道，与船宽方向平行布置，轨道长度覆盖该舱室左右两舷，与集装箱的布置对应匹配；滑移车装在轨道上时，滑移车与集装箱储存基座之间的气隙约30 mm，滑移车与该舱室艉部舱壁的距离为1 000 mm，既保证了滑移车可以将集装箱平稳有效的转移到任何一个储存工位上，也保证了安全通道，同时也利于平台左右两舷重量的平衡。

集装箱转移系统的布置图，见图2所示。

3.2  高精度安装要求

针对集装箱转移系统高精度安装要求，制定了周密的工艺策划和制作实用的辅助工装予以解决：在安装集装箱转移系统前，严格按照《集装箱货物系统安装图》分别划出推进槽轨道、滑轨和集装箱储存基座的中心线和定位推进槽轨道、滑移轨道和集装箱储存基座；吊装推进槽轨道和滑移轨道时，因轨道长度、焊接坡口、限位块等的区别，每一根轨道都有特定的安装位置，需严格区分，按顺序排列布置；推进槽轨道和滑移轨道的定位工装见图3所示。工装数量共计292套，焊接在轨道下方固定垫块两侧，确保轨道的安装精度；对于集装箱储存基座的吊装，注意有滑轨的一面朝上，且斜波面向滑移轨道侧，其安装工装参见图4。每个基座需6套，共计66套，焊接在基座下方；将整套系统中的推进槽轨道、滑移轨道、集装箱储存基座都按特殊工装固定好后，检查安装精度数据：推进槽轨道和滑移轨道的平行度≤2 mm、平面度≤2 mm、直线度不超过2/2 000 mm；集装箱储存基座的定位公差不超过±1 mm；集装箱储存基座的垂直度≤2 mm；推进槽轨道、滑轨上平面到集装箱储存基座轨道上平面的高度差在284±1 mm。核查无误后方可进行焊接，其焊接要求参见图5；焊接完毕，需复查各项精度数据，确认无误后再测量推进槽轨道、滑移轨道、集装箱储存基座固定垫块数据，测量数据合格后委外进行加工；加工后的固定垫块分别插进推进槽轨道、滑移轨道、集装箱储存基座相应位置，再复查各项安装精度数据，确认无误后方可对轨道、固定垫块进行焊接，焊接要求参见图6；焊接完毕后，需要复查各项安装精度数据；对于集装箱支撑框架和滑移小车，安装前需要先拆除限位组件，待吊装到位后再将限位组件复位。

4    结束语

通过对集装箱转移系统的构成、操作和布置以及安装等方面展开研究，成功解决了集装箱转移系统的布置和安装问题，达到了集装箱从货舱存取点安全快速转移进出的目标，满足了业主的使用需求，有效推动了平台的建造进程，为后续类似的集装箱转移系统布置和安装提供借鉴。

参考文献

[1] GB/T 34000-2016中国造船质量标准[S].北京：中国标准出版社， 2016.

[2]中国船级社.材料与焊接规范[S].北京： 人民交通出版社， 2015.

[3]中国造船工程学会，中国船舶工业集团公司， 中国船舶重工集团公司.船舶设计实用手册（第3版）[M].北京：国防工业出版社， 2013.

作者简介：王  伟（1984-），男，工程师。从事船舶轮机管系设计工作

苏福星（1985-），男，工程师。从事船舶轮机管系设计工作

收稿日期：2022-02-23