南沙消防船水下起重船吊裝方案研究

南沙消防船水下起重船吊裝方案研究

1船港和建筑物南沙消防船是由廣州支線南沙大隊(duì)建造的一艘設(shè)備船只。主要用于南沙區(qū)小虎島附近水域的船只和建筑物，如大型油船、化學(xué)品船、液體氣船、集裝箱船或沿海建筑物和倉(cāng)庫(kù)。該船相對(duì)公司現(xiàn)階段在建船舶來說屬于小船系列，考慮該船的建造周期較短和小船建造占用船臺(tái)資源不經(jīng)濟(jì)等因素，決定采用平地總裝建造，用大型起重船整體吊裝下水的方式建造，因此如何保證船舶順利吊裝下水成為建造該船的關(guān)鍵技術(shù)之一。2懸臂設(shè)計(jì)2.1主尺度及時(shí)機(jī)確定本船為橫骨架式全焊接結(jié)構(gòu)、雙體單甲板、單底、雙機(jī)雙槳雙舵、圓舭線型，主船體和艏樓為鋼質(zhì)、甲板室為鋁合金結(jié)構(gòu)的消防船。主尺度為：L46×B15×D4.5m；設(shè)計(jì)空船重量約550t；理論重心在F35-150mm處?？紤]該船采用整體吊裝下水及場(chǎng)地的使用，該船在公司總裝預(yù)裝場(chǎng)建造，此時(shí)該船重心距碼頭邊約24m。下水時(shí)機(jī)確定為：(1)主船體焊接、火工作業(yè)完；(2)全船艙室及外板密性試驗(yàn)完；(3)機(jī)艙內(nèi)的各種設(shè)備吊運(yùn)進(jìn)入艙內(nèi)，按系統(tǒng)完成作業(yè)。2.2主鉤吊高：60m,主鉤跨距起重船的起重性能為：主鉤起重量：2×500t,主鉤吊高：60m,主鉤跨距：28m。考慮碼頭的高度、卸扣的因素，起重船的配置吊高為44m，富余吊高3m;2.3安裝方案考慮本船的位置、重量、重心分布及起重船的起重性能等因素，本船下水起吊方案見圖1、2、3。2.4吊裝過程的控制據(jù)整體吊裝承擔(dān)單位廣州打撈局的安排，本船采用1艘1000t起重船進(jìn)行整體吊裝下水。下水吊碼的設(shè)計(jì)主要是考慮本船的重量、重心，本船的結(jié)構(gòu)形式及吊裝時(shí)如何控制主船體的變形等因素；為了最大化分解全船重量對(duì)吊碼及主船體的影響，全船共設(shè)計(jì)16吊點(diǎn)共同起吊，吊點(diǎn)均勻分布在全船的重量分度上且吊點(diǎn)鋼絲繩的角度要大于60°?？紤]吊碼的受力，吊碼盡量布置在主船體的強(qiáng)結(jié)構(gòu)上；由于主甲板板厚較薄，為防止受力甲板的變形，需增加吊碼與主甲板接觸的墊板面積。綜合考慮本船的結(jié)構(gòu)形式、吊裝設(shè)備條件、吊裝方案以及鋼絲繩角度等因素，確定吊碼布置見圖4、5。圖2鋼絲繩角度圖吊碼的具體位置如表1。圖5艏樓甲板吊碼位置2.5吊裝方案調(diào)整由于原整船吊裝吊碼和加強(qiáng)按照2臺(tái)500t起重船方案布置，后采用一臺(tái)1000t起重船起吊，為了盡量減少現(xiàn)場(chǎng)工作量，按照廣州打撈局的吊裝方案，將FR2處的吊碼移到FR14處，保留現(xiàn)場(chǎng)所有加強(qiáng)，增加FR14處的加強(qiáng)。廣州打撈局的方案對(duì)16吊點(diǎn)的吊碼方向進(jìn)行了重新布置，根據(jù)打撈局的吊碼布置位置和角度，采用N30-800的吊碼進(jìn)行修割增加眼板后安裝在墊板上的形式，具體見圖6。2.6槽鋼結(jié)構(gòu)框架式加強(qiáng)考慮吊碼的受力及船體主甲板結(jié)構(gòu)較單薄，為了控制甲板的變形和防止甲板的焊接撕裂，在下水吊碼采用20#槽鋼組成框架式加強(qiáng)。加強(qiáng)方案見圖7。3鋼絲繩重量的檢查和重量的校正3.1吊碼驗(yàn)算校核吊碼采用合格的船用鋼材制作，抗拉強(qiáng)度σb=310MPa，屈服極限σs=235MPa;消防船重量為550t，吊裝作業(yè)時(shí)動(dòng)載系數(shù)取1.1，計(jì)算重量為550×1.1=6056，船艏主鉤為285×1.1=314t。16個(gè)吊點(diǎn)起吊，吊索仰角最小約為72°，單個(gè)吊點(diǎn)的負(fù)荷為：F=314÷(8×sin72°)=41.3t。吊碼受力見圖8。吊碼所受剪切應(yīng)力校核：吊碼的最小剪切截面面積：A=75×40+50×10×2=4000mm2，代入公式最大剪應(yīng)力為吊碼所受拉應(yīng)力校核：吊碼的最小受拉截面面積：A=350×40=14000mm2，代入公式最大拉應(yīng)力為安全系數(shù)吊碼主受力板焊縫焊腳K≥15mm，受拉應(yīng)力按照吊碼主受力板板厚和長(zhǎng)度校核，顯然滿足吊裝要求。綜上述吊碼滿足強(qiáng)度要求。3.2甲板的力測(cè)試甲板通過墊板的焊縫參與受力，只要校核甲板與墊板焊接焊縫處的應(yīng)力即可：拉應(yīng)力：安全系數(shù)剪切應(yīng)力：安全系數(shù)綜上述甲板受力滿足吊裝要求。3.3焊接高度核算吊碼通過墊板和船體甲板焊接，墊板厚度為24mm，焊腳K≥15mm，甲板厚度為7mm，焊縫長(zhǎng)度為墊板的周長(zhǎng)，L=（1200+260）×2=2920mm，所受應(yīng)力為拉應(yīng)力安全系數(shù)綜上墊板滿足吊裝要求；3.4鋼芯拉伸的破斷力整體起吊時(shí)吊索采用4條4條φ90mm×35m鋼絲繩、8條Φ64mm×?m鋼絲繩折雙和Φ36mm×?m鋼絲繩。單個(gè)吊點(diǎn)的負(fù)荷為41.3t;單根φ90mm鋼芯鋼絲繩的破斷力為5240kN，鋼絲繩折減系數(shù)取0.9，實(shí)際破斷力為5240×0.9=4716kN。吊絡(luò)的安全系數(shù)單根φ64mm鋼芯鋼絲繩的破斷力為2650kN，鋼絲繩折雙使用，折減系數(shù)取0.9，實(shí)際破斷力為2650×0.9=2385kN。吊絡(luò)的安全系數(shù)單根φ36mm鋼芯鋼絲繩的破斷力為839kN，鋼絲繩折四使用，折減系數(shù)取0.8，實(shí)際破斷力為839×0.8=671kN。吊絡(luò)的安全系數(shù)綜上所述吊索滿足整體吊裝需要。3.5吊碼和加強(qiáng)都滿足要求每根槽鋼和甲板焊接，K≥7mm，取7mm焊腳計(jì)算，總焊接長(zhǎng)度最小為600mm，焊接面積為4200mm2，總受力為98.7t，實(shí)際受力為48t，滿足吊裝要求。加強(qiáng)采用20#槽鋼，規(guī)格：[200×75×9，查表可知20#槽鋼每個(gè)吊點(diǎn)的吊碼設(shè)置3個(gè)槽鋼框架加每個(gè)框架所分配的力按照吊碼受力的三分之一計(jì)，P=13.8tf，槽鋼以最長(zhǎng)6.5m（吊碼距離中