斜船台造船墩位布置设计

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　　摘 要：斜船台造船在船舶建造过程中已是船厂普遍采用的一种形式，如果船台墩位布置设计不合理设墩工艺差，造成船舶在建造过程出现下滑、倾斜、下沉、船体凹陷等现象。严重时，将会出现大面积墩位坍塌，使船舶侧翻或跌落到滑道上。船舶墩位布置设计，在船舶类的书籍中也未详细介绍和说明，为此本文总结了中小型级斜船台造船布墩设计供参考。
　　关键词： 船台；船台墩位；墩位布置
　　中图分类号：U673.31 文献标识码：A
　　Abstract： Shipbuilding on the inclined building berth has been widely adopted in shipyard.Unreasonable arrangement and design of block for building berth and bad design technology of block will lead to decline， tilt， sinking， and hull sag of ship and a large area of block falling down in severe cases to make ship roll or fall onto the slipway. This paper summarizes the design of block for small and medium-sized inclined building.
　　Key words： Building berth； Block for building berth； Block arrangement
　　斜船台造船是我国大部分船厂采用的造船方式，因为斜船台造船大多都采用纵向滑道重力式下水方法。具有工艺设备简单，建造费用较少、造船吨位大和维护管理方便等优点，但船台与水平面有一定坡度（船台坡度见表1）。所建船舶与船台平行，船舶在船台上有一下滑力。这下滑力，给船台上的建造船舶带来不利因素。
　　1 船体基线（或龙骨）坡度与高度的确定
　　1.1 船体基线坡度的确定
　　船舶在斜船台建造时，船体基线（或龙骨）的坡度，通常取与滑道坡度一致或接近。当滑道的水下部分较长或下水水位充裕时，基线坡度可略小于滑道坡度，以利船台安装作业，并减小船舶尾浮时对首横梁的压力。当船体的基线与龙骨线不一致时，基线坡度应以龙骨线为准。
　　因此，滑道坡度一定的船台，船体基线坡度也基本固定。
　　1.2 船体基线（或龙骨）高度的确定
　　确定船体基线高度（对基线与龙骨线一致的船舶，即为龙骨墩高度）时，应考虑下列因素：
　　（1）船底下施工作业的方便性--高度过小，不便操作[2]。
　　（2）对下水水位的影响--高度增大时，要求提高下水水位，即增加滑道水下部分长度[2]。
　　（3）下水装置安装的最低要求--船底与滑道之间应有足够的空间安放下水装置，即滑板安装高度、下水横梁的高度、滑板与下水横梁间要有至少两片楔形木对合的高度。
　　（4）其他因素--如尾浮的安全性，下水横梁的通过性，船底下特种装置的安装需要，墩木的稳定性，船台的下沉等。
　　以上是船体基线的确定因素，一般普通船型，每个船厂为节省工时墩位高度都是固定的。基线高度的主要确定是以下水滑板安装高度、滑道处横梁高度、两块楔形木对合高度的总和再加富余量50～100 mm确定，即大约高出滑道面800 mm～900 mm。
　　2 船体墩位在船台位置的确定
　　船体墩位在船台的位置，即船体在船台的布置位置。船体的布置位置主要与船台的止滑器有关，其次与船台建造船舶长度和数量有关。船台在设计时，设计者都有考虑建造一艘与船台吨位匹配的船或两艘小型船。所以，船台在布置止滑器时，有的布置3副止滑器（每艘使用1副），有的布置6副止滑器（每艘使用2副）。故止滑器布置在船体什么位置，作为使用双止滑器的船舶船中布置在两止滑器之间，这是许多船厂认可的位置。使用单副止滑器，这副止滑器安装在船体什么位置最合适至今没有定论。根据力学理论，单副止滑器应满足如下公式即可：
　　在许多船厂止滑器都布置在舯后6～8个肋距，但在《船舶纵向滑行下水工艺》（CB*/Z51-81）[1]中止滑器安装位置为离首端2/5L，根据船舶大小，也可取：
　　对小型船位于舯前3～5个肋距，对于大中型船位于舯前6～8肋距。这与许多船厂的意见不一。确保船舶下水的安全，使用单副止滑器的船舶，止滑布置在舯0.4L内，即大船舯前后6-8肋位之间，小船3～5肋位之间都是可行的。
　　3 墩木及其布置
　　3.1 墩木，又称楞木，是船台上支承船体的主要装备
　　墩木也包括活络铁墩、水泥墩、铁墩[2]。
　　木墩：主要由松木锯成，分为方墩和楔形墩。方墩长为900～1 000 mm，宽为300 mm、高度有50、80、100、150、300 mm等规格。楔形墩长为900～1000 mm，宽为300 mm、有大小头、斜面7°～10°。木墩安全负荷能力25 t。
　　活络墩：活络墩有活络铁墩和沙箱。活络铁墩长900 mm、宽300 mm.高320 mm，安全负荷30～50 t/个，沙箱长900 mm、宽300 mm.高500 mm，安全负荷40～60 t/个。
　　水泥墩和铁墩：水泥墩和铁墩规格、样式不定，即船厂不同规格、样式不同。安全负荷远大于木墩。
　　墩位样式（见图1）。
　　3.2 钢撑
　　钢撑分为固定钢撑和可调钢撑，主要作用是支持船体分段，以防倾侧，主要用于首尾分段。
　　3.3 墩位的布置 　　目前在我国各船厂，用以保证在船台上支承船体并使船体向下装置坐落的装置主要是中墩（两滑道间的墩位）和边墩。这就要求中墩和边墩处在最大载荷下，不但要能够承受下水船舶的重力和保证船体结构的不变形，而且能顺利和无障碍地进行拆墩工作。因此，中墩和边墩的条件，除了应有足够的强度、重力和体型小外，还应使它们的构造能使得拆除工作不但容易而且迅速。
　　现在还没有精确的计算方法来确定单只墩位的负荷，一般各厂都根据本厂在建造各类船舶过程中所积累的经验而定。在确定单只墩位的负荷时，主要应考虑与墩位工作负荷有关的因素，以不破坏船底的局部强度和船台的强度为主要依据[3]。具体布墩应根据下列原则确定：
　　（ 1 ） 根据船舶重量计算船台负荷分布，确定中墩和边墩的最少数量。通常中墩多于边墩。在实际布墩中墩位的数量应大于墩位最少数量的120%，以满足船底局部补油漆等原因需要拆墩时，总数量减少的需求。但倒墩数量不要超过总墩数的10%，并要均布于船底。
　　（ 2 ） 下水横梁的安放，根据船型和下水需要，确定下水横梁的数量和安装位置。
　　（ 3 ） 墩位总长度和宽度，一般船体墩位总长度约为0.9Lpp（Lpp-船舶垂线间长）。总宽度不小于0.7B（B-船宽）。
　　（ 4 ） 考虑墩位和船台的承载能力。一般墩位的承载能力可取为：对单列墩，每个20～30 t；对“井”字式墩，每个30～50 t。当船舶下水重量过大、墩位处的船台局部承压能力不足时，可考虑适当增多墩位。在小船台上造大船时，也可用增多墩位的方法来减小船台的局部负荷[3]。
　　（ 5 ） 墩位的间距，墩位的前后间距一般根据船厂分段上船台时的紧墩方式和船的大小、底部线型确定。用钢锤紧墩，墩位间距不应小于1.2 m，用游锤（有的叫锺，北方叫夯）紧墩，间距不应小于1.8 m。墩位的列数，中墩，指船台两滑道间的墩位。中墩的列数根据滑道间距和墩木尺寸确定，一般船台固定中墩列数也基本固定。边墩，是指船台滑道两边的墩位。边墩列主要根据船宽来定，一般最外档边墩布置在距舯0.35B即可。
　　（ 6 ） 在布置墩位时还应考虑分段的划分，首先应满足船体分段安装稳定性的需要。在首尾分段船体布墩不能满足分段安装稳定性的需要，应加设钢撑来稳定，在尾部还可架设高架墩。其次应避开大合拢缝，在大合拢缝前后留一定距离，方便大合拢。
　　4 布墩细节及探讨
　　（1）每家船厂有自己的布墩工艺，有的船厂布单墩，有的布“井”字墩。布单墩有利于敲墩和局部倒墩油漆。“井”字墩有利于墩位的稳定性，但不利于敲墩和局部倒墩油漆。若船体墩位单墩能满足支承船体重量，将尽量布单墩。但布单墩时墩位要纵横穿插。
　　（2）大船台造小船，布墩较困难。由于船台大，船台滑道间距大，滑道面宽。建造的船小，船宽太小。滑道宽度以及滑道两边各预留600～800 mm的通道，这一位置也是船体布墩的黄金位置。在布墩时，有时边墩没法布置，在这种情况下，许多船厂采用增加横梁的办法。在有的船舶，边墩只能布线型墩，在布线型墩时一定要注意船体线型与水平线间的角度，因为墩木能夯紧的临界楔形角度为21.8°。否则，应采取在船壳板上临时焊一块水平面板的办法来解决超夹角布线型墩的需求。
　　（3）布墩时，墩位布置尽量在船底平直部位，这样建造墩位方便、快速，并能保证建造墩位的工艺优良。若不能避免使用线型墩时，线型墩最好设单墩，这样容易保证建造墩位的工艺。
　　（4）在布置墩位时应避免布置在合拢缝，船底放水塞位置，海底阀箱，测深仪以及滑道通过的部位。一般合拢缝、放水塞、海底阀箱、测深仪等这些位置都在舱壁附近，无法保证墩位布置在横舱壁处布墩。滑道通过的部位不能布墩，经常船底纵桁材也在该位置，墩位也无法保证在纵桁材上。为了保证墩位处船体有足够的强度，每个墩位应跨两个肋位。
　　（5）在做墩位时，有的船厂全船使用活络铁墩，有的船厂中墩使用活络铁墩，边墩使用沙箱。使用活络铁墩，在船舶下水敲最后部分边墩时，由于该部分墩位受压过大，经常有活络铁墩爆裂或卡死现象，会有一定的安全隐患。使用沙箱，无活络铁墩爆裂的缺点，但给船台带来灰尘污染并影响船台清洁卫生。可在边墩的船首布置部分沙箱，消除铁活络墩的缺点，也减少船台污染。
　　5 总结
　　（1）船舶墩位布置要有足够的墩位数量承受船体的重量，墩位分部于0.7B、0.9Lpp，墩位间要保证一定的施工（紧墩）间距。
　　（2）船舶墩位布置要保证船底有一定高度，确定船舶在船台的位置，便于船底施工和确保安装尾轴、舵桨等空间。
　　（3）船舶墩位布置要保证船舶下水工程的操作方便和下水安全。
　　参考文献
　　[1]江南造船厂，船舶纵向滑行下水工艺（CB*/Z51-81），1982
　　[2]黄浩. 船体工艺手册（第三版） [M]. 北京：国防工业出版社，2013
　　[3]沙慧忠，梁开成. 起重工工艺学（中级）[M]. 哈尔滨工程大学出版社，1988
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