论文:船舶下水方式的研究方法

1.重力发射重力发射分为纵向涂油滑道发射、纵向钢球滑道发射和横向涂油滑道发射三种,也是主要的重力发射方式。

1,纵向涂油滑道下水是一种集滑道和滑道于一体的下水设施,历史悠久,经久耐用。

下水作业时,先在滑道上浇上一定厚度的油脂,以减少摩擦。这种油脂以前是黄油,现在是由石蜡、硬脂酸、松香按不同比例混合而成。然后将龙骨墩、边墩和支架全部拆除,使船的重量移到滑道和滑板上,然后松开防滑装置,使船连同支架和滑板一起沿滑道滑入水中,靠自身浮力浮在水面上,完成船的下水。这种下水方式适用于不同下水重量和船型的船舶,具有设备简单、建造成本低、维护管理方便等优点。但也有一些缺点:发射过程复杂;倒出来的油受环境温度影响大,会污染水域;船舶在船尾漂浮时会产生很大的艏压,所以有些装有球鼻艏和艏声纳罩的船舶不得不加强球鼻艏或暂时不安装,直到下水后再安装在船坞内。船舶在水中的行程较大,所以水域宽度一般要求是待下水船舶总长度的几倍。必要时,应在待下水船舶上安装锚定装置或操舵装置,可通过拖锚或全浮后操舵来控制下水行程。

2、纵向钢球滑道下水

这样就用一定直径的钢球代替油脂作为减摩装置,使原来的滑动摩擦变为滚动摩擦,减少了滑板与滑道之间的摩擦阻力。钢球可重复使用,经济性好。钢球滑道发射装置主要由高强度钢球、距离保护器和轨道板组成。测距仪每平方米配有12个钢球。木制滑板和滑道上有一层钢轨板,防止被钢珠压伤,滑道末端有一个钢珠网袋,用来接收下落的钢珠和距离保护器。这种下水方式具有启动快、滑道坡度小、滑板滑行等优点。

通道的宽度也小,钢球可以回收利用,发射装置的安装成本和使用成本比滑脂低。而且不受气候影响,下水计算更准确。但是前期投入大,滑板重,震动大。

3、水平涂油滑梯入水

这种模式是指船的下水在船的宽度方向滑行,不是船尾而是船的一侧先入水。这种方法可以分为两种。一种是滑道伸入水中,先把船拖到楔形滑板上,然后沿着滑道滑入水中;另一种是滑道末端在垂直岸壁处中断,船下水时连同下水架和滑板一起落入水中,然后靠船本身的浮力和稳定性趋于平衡并充分浮起。船的坠落高度是1-3米。这种方式容易造成下水事故,因为同时使用的滑道多,坠落的下水船翻滚剧烈,对侧向强度和稳定性要求高。

2.浮式下水浮式下水是将水抽入或自流到造船的坑中,船舶靠自身浮力漂浮起来的一种下水方法。最常见的是建造船坞并发射。

浮式下水使用的船坞有两种,即船坞建造和船坞修理。不同的是,船坞建筑更宽更浅,而船坞修理更深。

船坞建筑是一种用于造船和下水的水工建筑。有单门、双门、母子坞等多种形式。基础结构由坞底板、坞墙、坞门和泵房组成。船坞门本身有一个压载水舱和一个进水和出水系统。它安装到位后,水压会输入坞门水箱,坞门沉入到位,在坞外海水的压力下紧紧地压在坞门上,然后把坞内的水排干,这样就可以在坞内造船了。

船舶建成后,船坞外水域的水通过取排水系统引入船坞,船舶靠浮力漂浮。当坞内水位与坞外水位一致时,可将坞门内的压载水排出,卸下坞门,然后用拖船将船拖出坞门,重置坞门,进入下一轮造船。

坞式下水是一种简单易行的下水方式,安全性和工艺简易性更好。能有效克服倾斜船台首部标高过大的缺点,降低起重机的起吊高度,避开重力下水所需的水宽,引入机械化施工手段。因此,虽然造船厂的初期投资很大,但它仍然是建造VLCC的唯一手段。

第三,机械化发射

1.纵向船排滑道机械化下水

一种下水方法,将船建造在带滚轮的整体排或分段排上,下水时用绞车牵引排沿倾斜泊位上的轨道将船送入水中,使船完全漂浮。分段筏板每段长度为3-4米,宽度为骨干产品宽度的80%,高度在0.4-0.8米之间。因为船头的那排要承受很大的水头压力,所以要加强它的结构,所以

分为第一舟排和普通舟排两种。由于船排顶面与滑道平行,高度只有0.4-0.8m,滑道水下部分较短,滑道末端水深较小。采用柔性连接的分段式船排,由于船漂浮后船排可以靠近滑道末端,滑道水下部分的长度和末端的水深可以进一步减小。这种船台技术要求低,水工施工简单,投资小,下水作业平稳安全,主要适用于小型船厂。但由于筏体高度较小,底部操作十分不便,一次只适合小型船舶下水作业。

为了提高船台的利用率,可以设置横向坑,多位置水平船台和纵向倾斜船台相结合,这样可以大大提高纵向船台的利用率。

2.两支点纵向滑道机械化推出

这种下水是用两个独立的下水车支撑着下水船,可以直接说是把船从水平船台拖到倾斜滑道上下水。

这种船台用一段圆弧将水平船台和倾斜船台连接起来,使船舶移动时平滑过渡。它的优点是结构简单,建造方便,操作容易,缺点是只有两个发射车支撑着船的首尾,对船的纵向强度要求高,在船尾上浮时会产生很大的水头压力,所以只适用于纵向强度大的船。

3.楔形发射车纵向机械化发射

这种滑道上的下水架是水平的或微倾斜的,船舶下水时是水平漂浮的,不会产生水头压力。下水过程简单可靠,适合较大型船舶下水。将其与带横向坑的多位置水平滑道连接,可提高滑道的使用效率,是一种理想的纵向机械化发射设施。缺点是发射车尾端太高,要求滑道末端水深大,导致水工施工量大,投资大,滑道末端容易被淤泥覆盖,选择时要充分考虑水文条件。

4.变坡转换区纵向滑道的机械化推出。

这种发射方式的横向运动区域由水平段和变坡段两部分组成。横翼上装有多位置水平泊位的横向移动区,因移船需要,横向移动车的轨道处于水平状态,故称水平段;变斜率的横移区只有一组轨迹还是水平的,其他组都有斜率。这些轨道的坡度可以使横移车辆在横移过程中逐渐改变其纵向坡度,最终获得与纵向滑行相同的坡度,故称变坡段。同时,为了使横车在变坡段保持水平,有坡度的轨道采用高低分层的方式。

由于横向移动区具有变坡功能,所以采用纵向倾斜滑道进行发射。同时,可以在发射滑道的纵轴处建造一个纵向倾斜的滑道。横移车在水平段实现与水平滑道的连接;在变坡段的末端,可连接纵向倾斜滑道和下水滑道,使一个下水设施可用于两种滑道。而且这种滑梯由滑道小车和下水滑轮组成,所以滑梯末端水深小,滑梯建设投资小。

但这种下水方式和所有采用纵向下水技术的滑道一样,在船舶上浮时首端压力较大。

一般这种方式多用于我国海岸线紧张、腹地广阔的渔船修理厂和中小型船厂。造船修理可以在内场的水平船台上进行,只设置一个下水船台,减少船台水下部分的维护工作量。

这种下水方式可以手动控制载有待下水船舶的船台车的速度,必要时可以停止下水。也可以用来修理上排船。

5.高低轨横向滑道机械化推出

这种滑道由两部分组成:滑道的斜坡部分和横向移动区。当发射车在滑道的斜坡上行驶时,相邻的水端和靠船端的车轮行走在两个不同高度的轨道上,使发射车车架保持水平状态。为此,斜坡部分中的高轨和横向移动区域中的相应轨应通过相同半径的圆弧平滑连接。高轨一和低轨二的高度差应保证相邻水端和岸端的轴线在同一水平面上。缓和曲线上任意两点间的水平距离应始终等于车轮的轴距,使发射车滑下时在任意位置都能保持水平。这种方法具有布局简单、搁板表面低、斜坡部分受力时无深沟等优点。同时,横向移动区侧翼可布置多个横向泊位,机械化程度高,操作简单可靠。对水域宽度和深度的要求远小于纵向发射,最大发射重量5000吨。然而,这种方法液压施工复杂,铺轨精度高,成本高。

6.梳状滑道机械化下水

它由斜坡滑道和水平横向移动区组成,在横向移动区的侧翼连接有多工位水平滑道,滑道小车和发射车分开使用。

多组轨道铺设在斜坡滑道上,每组轨道有一个单层楔形发射车,每个发射车由单独的电动绞车控制。斜坡滑道和穿越区的轨道交错,轨道交错区位于同一水平的连线称为O轴。水平轨道与斜坡滑道跨O轴延伸一定长度,形成交错的梳齿,故称梳齿滑道,其作用是将水平平台上待发射的船舶转移到楔形发射车上。

具体操作时,将船放在船台小车上,启动船台小车纵向移动。当船舶移动到横向移动区域的纵向轨道和横向轨道的交叉处时,小车下部的液压升降装置启动,将船台小车的轮子抬起,机架旋转90度后,落到横向移动轨道上,启动船台小车将船舶移动到O轴,再次启动船台小车上的升降装置,将船舶稍微抬起。此时,楔形发射车由电动小车支撑,船台小车升降装置下降,移去船台小车,使船舶位于发射车上,最后启动发射车上的电动绞车将船舶送入水中,完成发射作业。

船台车和下水车有独立的电动绞车,避免了换钢丝的麻烦,提高了作业的安全性和效率;发射车轮压低,所以斜坡滑道施工精度低;各片区施工独立性强,可分期施工。但由于自备牵引设备,船台车结构复杂,维护繁琐;转船台车轮子和O轴换车比较麻烦,所以船厂用的不多。

7、升船机入水

升船机是建造在岸壁上运载船只的大型平台,是利用卷扬机进行垂直升降的下水设施。根据平台与船舶运动轨迹的相对位置,可分为纵向和横向两种。

船舶下水时,驱动绞车将升船机平台对准船舶运动轨迹,并用定位设备固定。在移船小车的载荷下将船移至平台,带上各种电缆,拆除定位设备。绞车将升船机平台连同下水的船舶一起下降到水中,船舶将在浮力作用下自行漂浮。

该升船机结构紧凑,占地面积小,适用于狭窄的厂区和陡峭的岸壁。水域有限的船厂,运转平稳,效率高,适合主导产品的批量生产。但升船机对船舶大小限制较大,只适合中小型船厂使用。上海的4805厂(申家船厂)拥有国内第一台3000吨级升船机。

浮船坞用于下水作业。首先将浮船坞定位,将船坞底板上的轨道与岸边水平泊位的轨道对齐,将泊位小车运载的船舶移入浮船坞,然后将浮船坞与岸壁断开。如果码头下的水深足够,船就能漂出码头。如果码头下水深不足,浮船坞将被拖至专门修建的沉坑进行下沉。

根据船舶的停靠方式,可分为纵向移动型和横向移动型。垂直浮船坞的中心线与水平泊位的船舶运动轨迹平行,可采用双壁浮船坞,停靠时船舶向船长方向运动。这种浮船坞在上海江南和广州黄埔都有使用。横向浮船坞可采用单壁浮船坞或双壁浮船坞。但是,浮船坞的一侧可以拆除。使用时浮船坞会靠在水平泊位的岸壁上,靠岸侧的坞壁用吊车拆除,将船拖进浮船坞,再重新组装活动坞壁进行下水作业。

浮船坞下水设施具有与多位置水平泊位对接的能力,造价低,工期短,下水作业平稳安全,但操作复杂,多数情况下需要深水对接坑。4.气球下水目前,我国中小型造船企业普遍采用气球下水方式。虽然具有经济、方便等优点,但与滑道下水、轨道下水、船坞下水等传统下水方式相比,仍存在理论支撑不足、实际操作不规范等问题。根据现有的船舶建造实践经验,建造长度小于180 m的钢质普通船舶时,采用气囊下水方式基本可行,因此在标准中规定允许一、二级以下船舶制造厂采用气囊下水方式,同时对气囊下水的设施设备和下水方案提出了相应的要求。