平地造船技術(shù)介紹

1、年月 壁平地造船技術(shù)介紹 平地造船技術(shù)介紹 王瑞璧 第九設(shè)計研究院 曹育：現(xiàn)代重工、造船鎮(zhèn)海船廠、三星重工、大宇造船海洋公司等造船企業(yè)應(yīng)用平地造船法、浮船塢造船法造船，經(jīng)雎得顯著成赦。據(jù)倍算年韓國用平地造船掛、浮船塢造船法建造的船舶將越過萬總噸，年將達到萬總噸。而現(xiàn)重工年月一年月共下水條大型船舶。平地造船引起國內(nèi)同行的美洼。夸年韓國什產(chǎn)業(yè)在浙江舟山也采用平地造船法建設(shè)大型造船基地。根據(jù)需要九陸睛報室鄭慶隆高搜集了有關(guān)資料連同專家秭家訪考察交流資料井節(jié)連部分供同行研究參考。韓國瑗代重工帕平麓詩技術(shù) 年月現(xiàn)喱工在平地建造的第一艘萬噸級油輪成功下水，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這是韓國船廠首次不用干船塢，

2、直接在平地上建造大型商船。 圖、圖是現(xiàn)代重工平地建造萬噸級油輪的總裝作業(yè)現(xiàn)場的照片。 衛(wèi)現(xiàn)代重平地詩蕾配備了重基蕙門莛重帆 在上面的照片中可以看到現(xiàn)代重工的平地造船場地上安裝了一臺 巨型龍門吊這臺龍門吊是占瑞典考庫姆船廠購人的二手設(shè)備，年韓國現(xiàn)代重工從考庫姆船廠購買了這臺迄今為止世界上起重能力最大的龍門起重機，安裝在海洋工程郝的總裝作業(yè)場上。按照覡代重工阿站上的報道，遮臺巨型龍門吊安裝后的寬度為米。這與原來跨度米的數(shù)據(jù)略有差異，可能是具體計算方式上有所不同。也可能是在拆裝后吊車主粱的長度確實被縮短了（為便于運輸，吊車的主粱被切割鹿幾段安裝時再重新焊接起來。從現(xiàn)場照片來看，現(xiàn)代重工安裝這臺龍門吊

3、的場地的寬度確實也不大，也可能是為了適應(yīng)其場地而縮短了主粱）。吊車主粱上有套噸的提升機構(gòu)，最大可以提升噸的載荷，但是在提舟噸的載荷時，兩臺跑車最少必須相距米，因此起重機的龜重能力被稱為噸，這時兩臺跑車的相互位￥镕摹自詩船學臺船舶建專委雖日，藝所舡、 第屆長二角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集 年月置可以不受限制。 使用巨型龍門吊可以在地面制造更大尺寸的分段，使更多的工作能蟮在地面完成減少高空作業(yè)量，這對提高造船教率，降低作業(yè)成本是非常重要的。但是另一方面，龍門吊造得越大，其造價也越高，所需的投資和以后的使用成本也就越高因此從經(jīng)濟角度考慮。龍門吊也并不是造得越大越好艨了年代造船高峰時期有一些起重能力在

4、千噸以上的巨型龍門吊投人使用（美國通用動力公司昆西造船分廠在年代也有一臺起重能力超過千噸的巨型龍門吊投人使用）之外以后船廠配置的大型龍門吊的起重能力一般都不超過噸。 現(xiàn)代重工選擇在平地造船區(qū)域安裝噸的巨型龍九吊除了購買二手設(shè)備的價格可能要比新造設(shè)備低一些之外，更重要的可能是因為現(xiàn)代重工海洋工程部所具有的優(yōu)越的岸線條件使它能讓這些造價昂貴的設(shè)備在平地造船設(shè)施上發(fā)揮出比在船塢上使用更高的效益從而使高昂的投資變得合理。現(xiàn)代重工平地詩船慝岸布置重型龍仃起重帆充分星揮起重租曲作用 由于大型龍門吊重達幾千噸，讓他移動行走井不是一件容易的事，其行走機構(gòu)一般都被設(shè)計成只能措軌道直線行走。這樣，在一座干船塢上安

5、裝的龍門吊通常就只能為這座船塢服務(wù)，要把一座于船塢上的龍門吊轉(zhuǎn)移到另一座船塢上去是很困難的。即使一座船塢內(nèi)所造的船已接近完工，暫時不需要吊裝巨型分段的時候也不可能把它轉(zhuǎn)移到其他船塢上去發(fā)揮作用。另外，在造船過程中，船體分段的重量也是有大有小，并不都是千噸以上的巨型分段，大型龍門吊很多時候都被用來吊一些重量遠低于它最大起重能力的物件。因此，局限在一個船塢里，巨型龍門吊的起重能力并不能充分發(fā)揮作用，這也是很多船廠在建造干塢的時候一般都根據(jù)情況選擇噸、噸等起重能力適中的龍門吊，而很少安裝起重能力更大，同時造價也要高得多的千噸以上巨型起重機的原因。 干船塢固有的特點使船塢上配備的大型起重機彳難在各船塢

6、之間實現(xiàn)共用即使當噸龍門吊所在的船塢只需吊裝一個幾百噸的分殷，而旁邊一個只安裝了噸龍門吊的船塢需吊裝一個超過千噸的分段的時候，也很難把這兩個龍門吊互換一下位置，讓它們各自充分發(fā)揮作用。而平地造船如果具備適當?shù)陌毒€條件就很容易做到這一點。 目 圖是現(xiàn)代重工海洋工程部的全景照，從上面的照片中可以看到現(xiàn)代重工海洋工程部有很長一段連續(xù)、平直的岸線，噸的巨型龍門吊就安裝在這臣平直岸線的右側(cè)，龍門吊的軌道與岸線平行，順岸線向左延伸（參見圍）。由于岸線是平直、連續(xù)的，因此只要把龍門吊的軌道順岸線一直延伸，就能讓龍門吊到達岸線上的各個的位置，為多個船位服務(wù)（現(xiàn)代重工在海洋平臺建造中也使用這臺龍門吊）。不過現(xiàn)代

7、重工的這臺龍門吊現(xiàn)在還不能從平直岸線的一端運行到另一端，因為在道段平直岸線的中部橫著一揀廠房，隔斷了龍門吊的運行路線，因此龍門吊只能在岸線的右半部運行左邊的大片區(qū)域還無法使用這臺龍門吊。 現(xiàn)代重工海洋工程部位于蔚山港附近，與現(xiàn)代重工的造船主廠區(qū)相距公里，擁有平直的岸線，岸壁堅固，所在水域潮差小，便于進行移船上塢的作業(yè)，并有足夠的水深完戒船舶下水，很適合進行平地造船。年月 王瑤壁平地造船掛木舟紹在上面的照片中可以看到現(xiàn)代重工從瑞典考庫姆船廠贍買的 巨型龍門吊，平地建造萬噸級油輪的地點就在 龍門吊所在的區(qū)域，船位順岸布置船位旁的平直岸線同時也用作舾裝碼頭，在照片上可以看到一艘正系泊在岸邊進行舾裝。

8、 在連續(xù)、平直的岸線上順岸布置船位進行平地造船不僅可以充分發(fā)揮大型設(shè)備的作用，有利于提高造船效率，降低投資成本，而且這種造船方式也很容易適應(yīng)船型尺度的變化。 在建造船塢時，設(shè)計人員通常都要搜集各種船型尺度以此來確定船塢的大小。由于船型尺度不是一成不變的因此還需要預測未來主流船型變化的趨勢。但是預測往往跟不上變化，有的船塢建成后使用幾年又會不能滿足造船的需要，叉要進行改建擴建，不僅投賢巨大，而且影響生產(chǎn)。 在連續(xù)、平直的岸線上順岸布置船位進行平地造船就可以把造船場地按需要靈活地分配給每一條船，能夠適應(yīng)未來船型的各種變化。 另外現(xiàn)代重工平地造船所用的平直岸線也兼作舾裝碼頭。當船舶完工時在岸邊系上浮

9、船塢就可以進行移船上塢的作業(yè)；在船舶建造過程中，則利用這些岸線作為舾裝碼頭（在圖的照片中就可以看到岸上在進行造船的同時，岸邊系著一艘進行舾裝），岸邊布置的門座起重機可同時為岸上的造船和岸邊的舾裝服務(wù)。 現(xiàn)代重工在平地造船中使用了一些之前在平地建造毒上油田設(shè)施丑于所開發(fā)的技術(shù)?，F(xiàn)代重工在介紹其平地造船技術(shù)時幾乎每次都會提到三項內(nèi)部技術(shù)：“ （超級起重技術(shù)）“ 越（將船移上浮塢時使用的主動式千斤頂基座系統(tǒng)）”和“ 船血呻越（利用）嘆駁船系統(tǒng)進行船舶下水）”。 在平地建造油輪之前，現(xiàn)代重工已在平地建造了多座即（半潛式石油平臺）和一座萬噸級的黔（浮動儲油卸油裝置）。 （浮動儲油卸油裝置）具有與商船類似

10、的外形，但是作為一種海上油田設(shè)備，它有著與商船有不同的特點，因此在平地建造的具體安排上也是不同的。 商船建造強調(diào)的是高效率和低成車，因此現(xiàn)代重工在平地建造萬噸級油輪時為造船提供了合適的場地并配備了大型龍門吊等設(shè)備以提高造船效率。 作為一種海上油田設(shè)備其造價和利潤都較高，因此對成本并不是十分敏感但是海上油田設(shè)備在建造過程中客戶經(jīng)常會要求更改相關(guān)的設(shè)計，這樣安排好的生產(chǎn)計劃就不得不經(jīng)常變更。因此把它放在船塢中建造就會打亂安排得非常緊湊的船塢生產(chǎn)周期，嚴重影響船塢的使用效率，所以現(xiàn)代重工選擇了在平地上建造，這樣就可以避免它在使用船塢等關(guān)鍵資源上與其他生產(chǎn)過程產(chǎn)生沖突，可吼更好地適應(yīng)海上油田設(shè)備在建造

11、過程中因客戶變更設(shè)計所帶來的影響。即使是在平地上建造現(xiàn)代重工也不愿意讓它過多地占用寶貴的岸線資源，所以現(xiàn)代重工為這座安排的建造場地也不像建造油輪那樣順岸布置，而是垂直于岸線布置。 由于岸線的縱搽較小，而這座萬噸級的長度達 當它垂直于岸線布置時，場地的縱深無法容納它 目 第三屆長三角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集 年月的長度，因此這座被分成 長的前段和 長的后段兩部分并排建造（參見圖）。 當前后兩段都完工后，把 長的后段向岸邊移動，并使其一部分伸出岸線，這樣就可以騰出岸上的部分空間，使旁邊 長的前段可以橫移過來與它完成對接。對接完成后再用雙駁船系統(tǒng)（）完成下水作業(yè)。圖是這一建造過程的示意圖。 從建造

12、現(xiàn)場照片（圖）中可以看到，建造萬噸級的總裝現(xiàn)場沒有大型龍門吊等造船中常用的起重設(shè)備，而是使用了大量的履帶式起重機。大型履帶式起重機的起重能力可以達到上千噸，起重能力可以滿足大型分段吊裝的需要，但是作業(yè)效率顯然不如龍門吊效率高。 在吊裝體積重量較大的分段時需要兩臺起重機聯(lián)合作業(yè)，這時兩臺起重機各自承擔的載荷重量受到載荷的重心位置以及具體的吊裝位置等各種條件的影響和制約，載荷在兩臺起重機上的分布狀況往往并不能使兩臺起重機都充分發(fā)揮其起重能力。 為此現(xiàn)代重工開發(fā)了一項可以按需要在幾臺起重機間合理分布載荷的技術(shù)，并申請了國際專利，國際專利申請?zhí)柺牵?，國際專利公開號是：。 這項技術(shù)的基本原理如左面的圖所

13、示，假如起重機（對應(yīng)的吊鉤是），超負荷，而起重機（對應(yīng)的吊鉤是）的起重能力還有富裕，那么就用鋼絲繩連接起重機的吊點與起重機的吊鉤。鋼絲繩上裝有張力調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)鋼絲繩的張力（拉力）。利用張力調(diào)節(jié)裝置張緊鋼絲繩（即增加鋼絲繩的拉力）就可以把起重機的部分載荷轉(zhuǎn)移到起重機上，鋼絲繩的張力（拉力）越大，轉(zhuǎn)移到起重機上的載荷也越多。這樣，通過控制張力調(diào)節(jié)裝置就可以實現(xiàn)載荷在兩臺 圖起重機之間的合理分布。 鋼絲繩上的張力調(diào)節(jié)裝置可以采用“鋼絲繩千斤頂”，“鋼絲繩千斤頂”是一種相當成熟的產(chǎn)品，很多公司都可以提供這種產(chǎn)品和相應(yīng)的控制系統(tǒng)，它在功能上也完全能滿足要求。 現(xiàn)代重工在平地造船中使用另一項的被經(jīng)常提

14、及的技術(shù)是“主動式千斤頂基座系統(tǒng)（ ）”。這項技術(shù)主要是利用大量的千斤頂組成陣列來調(diào)整船底的載荷分布，使移船下水過程中船體的載荷能按需要進行合理分布?，F(xiàn)代重工最初使用的是沖程為 的千斤頂，后來在使用中發(fā)現(xiàn)的沖程不足以適應(yīng)移船過程中船體的自然變形，于是改用沖程為 ，起重能力為噸的千斤頂，現(xiàn)代重工已購買了個這樣的千斤頂。 能否將完工的船舶安全下水是平地造船成功的關(guān)鍵，現(xiàn)代重工在平地造船的下水作業(yè)采用了雙駁船系統(tǒng)（ （） 平地造船與在干船塢內(nèi)造船最明顯的（也是無法回避的）區(qū)別是船舶完工后的下水方式不同。在干船塢內(nèi)建造的船舶完工后只需向塢內(nèi)注水，等船舶浮起，塢內(nèi)外水位持平后打開塢門將船拖出即可。而平地

15、造船完工后的船舶下水過程則要麻煩得多，能否將完工的船舶安全下水是平地造船成功的關(guān)鍵。 平地造船完工后需要利用移船裝置將船移上升船機或浮船塢來完成下水，當然也可以通過滑道下水（美國阿馮達爾船廠有一個平地船位就是采用滑道下水）。在順岸布置多個船位的情況下，利用浮船塢下水是最佳方式，這時只需配備一座浮船塢就可以為順岸布置的多個船位提供下水服務(wù)。 利用浮船塢下水的過程可以分為將平地建造的船舶移上浮船塢和把承載著船舶的浮塢拖至沉塢坑或海上深水區(qū)完成下水個過程。后一個過程是船廠修船時常用的操作，船廠對此都很熟悉。將萬噸級的超年月 瑞璧：平地遺船拄術(shù)凵艿募際酰芏喙徑寄芪突峁歐矯嫻募際鹺蛻璞福綰衫嫉模萬希沓蜆

16、荊模恚锿攏澹錚恚蟪卦睪梢粕喜蕩蚴嗆芏嘧燈鷸卦聳涔揪薪擁囊滴瘢竊謖夥矯嬗兇歐岣壞木楹統(tǒng)墑歟砉荊鰨鰨幔歟澹杷琛歟椋媯蹋悖錚恚模疲幔紓椋錚歟?公司（姆螂一）等等，利用這些外部技木資源是快速掌握相關(guān)技術(shù)的捷徑。現(xiàn)代重工在平地造船中也利用了大量的外部資源，比如在將平地建造的萬噸彀油輪移上浮船塢過程中使用的氣墊移船系統(tǒng)就是瑞士公司的產(chǎn)品，在介紹其移船上塢過程的錄像資料中也可以看到有國外專家在做現(xiàn)場指導。如果我們像現(xiàn)代重工一樣愿意利用外部技術(shù)資源那么移船下水過程對我們來說也不會有什 五基，盔讖年月 王瑞璺：平地造船技術(shù)舟紹 叫 日肘洲叫 臟平地建詩理蝎 第屆長三角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集年胃移褂方纂 這座

17、被分成長的后段和 長的前殷（包括用于單點系泊懵）的轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)）兩部分建造，前后兩段都采用模塊搭載的方式建造。前后兩段分別建造完工后，把后殷向岸邊移動，并使其伸出岸線約米。接著把旁邊的前段橫移過來與后段完成對接。對接完成后再移上駁船完成下水業(yè)。液壓千斤廈吏搏系統(tǒng) 在建造階段，的船體由臨時支撐結(jié)構(gòu)支撐。在穆船下水前用起重能力噸最大沖程 的千斤頂組成的千斤頂陣列把頂升起來。液壓千斤項的布置應(yīng)使計算得到的線載荷能滿足的強度、變形、滑移軌道的強度、岸壁的穩(wěn)定性等其它設(shè)計限制。在的移船下水作業(yè)中共布置了個千斤頂。作業(yè)所需的起重能力與液壓千斤頂?shù)淖畲笕つ芰χ缺豢刂圃谝韵隆?液壓千斤頂沿滑軌布置，設(shè)分為組以補

18、償由于重心偏移引起的載荷分布。在開始移船下水作業(yè)前這些千斤頂被用來稱量的重量。八組千斤頂?shù)牟贾们闆r如下圖所示，八組千斤頂?shù)膲毫Ψ植记闆r見表。 表 各組液壓千斤頂?shù)妮d荷分布情況月統(tǒng) 移船水所需的牽引力隨著摩擦力的增加而線性增加。將腳移上駁船時如果取摩擦系數(shù)為那么所需的牽引力約為噸。根據(jù)以前移船下永的經(jīng)驗，牽引系統(tǒng)采用了鋼絲繩千斤頂。年月 王瑞璧：平地造船技術(shù)介紹 牽引系統(tǒng)使用了個鋼絲繩千斤頂，這些鋼繩千斤頂安裝在支撐船體的千斤頂陣列的末端。在下水用駁船的甲板上焊接了一套錨具，牽引用的鋼絲繩一端連在錨具上，另一端連接在鋼絲繩千斤頂上。啟動鋼絲繩千斤頂就可以使下水船舶開始滑移。在 下水作業(yè)中所用的鋼

19、絲繩千斤頂?shù)臓恳閲崳瑳_程為毫米，牽引速度是米，、時。鋼絲繩千斤頂實際設(shè)定的牽引力不到其安全負載能力的，這樣可以留出余量來應(yīng)付意外增加的摩擦力。岸壁與駁船間的連接梁、岸壁上的鋼碰墊、以及滑移軌道等將要承受牽引力作用的構(gòu)件在設(shè)計時應(yīng)考慮牽引力的總量（即鋼絲繩千斤頂滿負荷時的總牽引力）。駁船與岸之聞的連接系統(tǒng) 岸上的滑軌和駁船上的滑軌通過個剛性連接梁（）互相聯(lián)結(jié)，為了承受由移船牽引力引起的駁船與岸壁間的擠壓力，在岸壁與駁船間還安裝了個鋼碰墊（ ）（如圖所示）。 現(xiàn)代重工經(jīng)常提到三項內(nèi)部技術(shù)：“ （超級起重技術(shù)）”“ （將船移上浮塢時使用的主動式千斤頂基座系統(tǒng)）”和“ （利用雙駁船系統(tǒng)進行船舶下水

20、）”。 三項技術(shù)中的后面二項都是在船舶下水作業(yè)中使用的，在上面提到的文章中對這兩項技術(shù)在萬噸級下水過程中的應(yīng)用作了介紹。 （超級起重）技術(shù)是在平地建造過程中使用的，對于改進造船流程，提高造船效率，有 圖 駁船與岸壁連接處的立面圖著重要作用。在現(xiàn)代重工網(wǎng)站上的網(wǎng)絡(luò)雜志）年第一期上有一篇介紹現(xiàn)代重工平地造船成果的報道所使用的標題就是“ ”（“ ”技術(shù)所帶來的效益）”，可見 （超級起重）技術(shù)在平地造船中的重要作用。 （ ）雜志年第期上一篇題為“ 卜 一 ”的文章詳細介紹了現(xiàn)代重工利用 （超級起重）技術(shù)把一座半潛式石油平臺（）的上部結(jié)構(gòu)甲板向上提升米然后與下部浮體結(jié)構(gòu)對接的設(shè)計方案。被提升的上部結(jié)構(gòu)甲

21、板在提升之前已在地面上將各種重型設(shè)備安裝到位（在地面上進行設(shè)備安裝、焊接等作業(yè)要比在高空作業(yè)方便得多，作業(yè)成本也大大降低），因此在提升時整個甲板的重量達萬噸。 萬噸的重量如果用起重能力噸的起重機來吊裝，需要臺起重機聯(lián)合作業(yè)，由于大型起重機造價昂貴，而且要協(xié)調(diào)臺大型起重機同步移動也相當困難，因此作業(yè)成本會很高。大型起重機之所以造價昂貴，一個重要的原因是因為它不僅要將載荷垂直提升起來，而且還要對提升的載荷進行水平方向的移動，以便把載荷移動到最終的安裝位置，因此起重機要設(shè)置各種復雜的運動機構(gòu)，這樣就使得大型起重機的造價非常昂貴。如果把水平方向的運動和垂直方向的運動分開，讓起重機構(gòu)只負責垂直方向的提升

22、，那么起重機構(gòu)只需要設(shè)置一些承受垂直方向載荷的柱子或門架就可以了，這樣就可以使機構(gòu)大大簡化，成本也就很低了。 在干船塢內(nèi)造船，由于船塢內(nèi)外有高度差，所以要把一個物體安裝到船塢內(nèi)的安裝部位就必須同時做水平運動和垂直運動，因此要把船體分段吊入船塢內(nèi)只能使用龍門起重機或門座起重機等造價昂貴的起重設(shè)備。而平地造船由于造船區(qū)域都在同一水平面上，因此可以把水平運動和垂直運動分開：吊裝時，上部結(jié)構(gòu)只做垂直方向的提升（這樣提升機構(gòu)就可以簡單得多，不必再使用造價昂貴的起重機），待上部結(jié)構(gòu)提升到所需的高度后，再把下部結(jié)構(gòu)平移到上部結(jié)構(gòu)的下方，完成上下對接。下部結(jié)構(gòu)的平移可以使用滑移系統(tǒng)，也可以使用氣墊系統(tǒng)、平板車、輥輪車等各種重載移動裝置。由于只需帶著載荷在地面平移，因此這些平移裝置的結(jié)構(gòu)相對也很簡單，造價只有大型起重機的一個零頭。 第三屆長三角地區(qū)船舶工業(yè)發(fā)展論壇論文集 年月 現(xiàn)代重工整體吊裝重量超過萬噸的海洋平