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      大型構(gòu)件滾裝上駁船方案探討

      2014-05-30 11:47:57魏笑科羅興民
      廣東造船 2014年4期
      關(guān)鍵詞:駁船

      魏笑科 羅興民

      摘 要:本文以港珠澳大橋索塔橋墩防撞鋼套箱為例,介紹一種將裝運(yùn)駁船碼頭??浚肧PMT液壓平板小車將大型構(gòu)件側(cè)向滾裝上船方案。此方案優(yōu)點(diǎn)是能解決大型構(gòu)件裝船的難題;滾裝上駁船的穩(wěn)定性好;縮短大型構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)安裝周期。

      關(guān)鍵詞:橋墩防撞鋼套箱;SPMT小車;駁船;調(diào)載;滾裝

      中圖分類號(hào):U693 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

      1 引言

      橋墩防撞設(shè)施目前一般選用鋼套箱為主防撞結(jié)構(gòu),在其外設(shè)置緩沖護(hù)舷,起到輔助防撞作用。港珠澳大橋青州航道橋56#、57#索塔防撞設(shè)施采用啞鈴型鋼套箱結(jié)構(gòu),外形尺寸為91 m x 43 m x 8.5m,橋墩防撞鋼套箱(以下簡(jiǎn)稱鋼套箱)整體重量1 780 t。目前,這種鋼套箱安裝的方案有兩種形式:一種為分段制造運(yùn)輸,現(xiàn)場(chǎng)分段吊到位。優(yōu)點(diǎn)是裝船運(yùn)輸可以分多個(gè)批次,重量輕,方便吊裝運(yùn)輸,風(fēng)險(xiǎn)小;缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)吊裝并組裝成整體工作量大且安裝難度大,風(fēng)險(xiǎn)高;另一種是鋼套箱分段制作,在制造廠組裝成整體結(jié)構(gòu),整體裝船運(yùn)輸,現(xiàn)場(chǎng)采用大型浮吊整體吊裝到位。

      超大型構(gòu)件裝駁船目前比較常用的方案有四種:(1)浮吊吊裝:優(yōu)點(diǎn)是周期短,制作工裝少;缺點(diǎn)是吊裝成本高。這種超大型吊裝一般要用兩臺(tái)浮吊聯(lián)合抬吊,兩臺(tái)浮吊要1 000 t以上,由于鋼套箱尺寸較大,對(duì)浮吊的工作半徑要求至少是鋼套箱寬度一半,兩臺(tái)浮吊的租借費(fèi)用很高,華南地區(qū)租借難,不利于成本控制;(2)軌道小車?yán)粕洗豪? 750 t鋼套箱上駁船至少需布置100 t小車40臺(tái),100 t以上的小車很難租借到這么多,專門訂制成本太高,且結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和軌道梁的制作成本很高;(3)滑動(dòng)方式拉移上駁船:同樣需要制作滑塊、滑槽、軌道梁等工裝,若多批次的重復(fù)使用成本還可以分?jǐn)?,少量的拉移上船制作工裝的成本太高;(4)液壓平板車滾裝上駁船:目前國(guó)內(nèi)外大型構(gòu)件移位比較先進(jìn)的方案可選用液壓驅(qū)動(dòng)的平板車,這種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車,可以根據(jù)裝載貨物的不同需求被配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和重量,短期內(nèi)租借平板車的成本也容易控制。經(jīng)過(guò)比較和分析,我們最終選定了第(4)種方案,利用液壓平板車滾裝上駁船。

      2 技術(shù)方案

      2.1 滾裝用主要設(shè)備

      SPMT(Self-Propelled Modular Trailers) 是一種模塊化生產(chǎn)及組裝的自行式平板拖車,可以根據(jù)裝載貨物的不同需求配置成各種結(jié)構(gòu)、尺寸和重量。SPMT的基礎(chǔ)部件是一個(gè)4軸線或6軸線的模塊組以及一個(gè)動(dòng)力頭。SPMT的牽引力是由液壓馬達(dá)提供的,液壓馬達(dá)的動(dòng)力是由置于設(shè)備末端的動(dòng)力頭提供,這就保證了SPMT擁有出色的牽引力以及緊湊的布局結(jié)構(gòu)。SPMT每一軸線都是在主控程序的精確控制下執(zhí)行各種動(dòng)作并實(shí)現(xiàn)各種姿態(tài)(如:移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、升降等),不僅具備良好的操控性,同時(shí)還可以完成傳統(tǒng)拖車(如:運(yùn)梁車等)無(wú)法完成的動(dòng)作。例如:輕松地原地調(diào)頭、橫向平移、繞中點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。SPMT的載重平臺(tái)可以通過(guò)懸掛系統(tǒng)進(jìn)行升降以便裝卸貨物并保持平臺(tái)的水平狀態(tài)。

      2.2 運(yùn)輸駁船

      本方案采用側(cè)向滾裝,選用甲板駁船運(yùn)輸,要求運(yùn)輸駁船裝載甲板尺寸要不小于運(yùn)輸構(gòu)件,駁船要有足夠調(diào)載能力,穩(wěn)性要滿足側(cè)向滾裝要求。選用駁船主要參數(shù):總長(zhǎng)120.5 m,型寬43.4 m,型深7.5 m,設(shè)計(jì)吃水50 m,壓載水調(diào)節(jié)能力2 400 m3/h。本次調(diào)載為左右舷對(duì)調(diào),調(diào)載能力相當(dāng)于4 800 m3/h。根據(jù)滾裝實(shí)施步驟,對(duì)駁船進(jìn)行穩(wěn)性計(jì)算并制定詳細(xì)的調(diào)載方案。

      2.3 滾裝上駁船具體步驟

      本方案主要包括裝船準(zhǔn)備階段和側(cè)向滾裝上船階段,其具體步驟如下:

      (1)將運(yùn)輸駁船舷側(cè)沿碼頭??烤臀?,并用纜繩固定駁船;

      (2)根據(jù)裝運(yùn)構(gòu)件自身情況在裝運(yùn)駁船甲板上放置支墩;

      (3)根據(jù)SPMT自行平板車行走路線,在裝運(yùn)駁船甲板與碼頭邊緣之間鋪設(shè)鋼板;

      (4)沿大型構(gòu)件寬度方向前后布置的三排SPMT自行平板車載運(yùn)大型構(gòu)件到碼頭前沿,并調(diào)整SPMT自行平板車使大型構(gòu)件的長(zhǎng)軸中線與碼頭邊緣平行;

      (5)當(dāng)海水處于低平潮時(shí),可以預(yù)先通過(guò)壓入適量壓載水的方式使裝運(yùn)船的甲板面略高于碼頭,第一排SPMT自行平板車沿著鋪設(shè)的鋼板開(kāi)始上船,為了保證SPMT自行平板車開(kāi)始上船時(shí)裝運(yùn)駁船的穩(wěn)定性及防止大型構(gòu)件變形,第一排SPMT自行平板車上駁船前裝運(yùn)駁船的甲板面高出碼頭150 mm;

      (6)當(dāng)?shù)谝慌臩PMT自行平板車全部上駁船后,第二排SPMT自行平板車已到達(dá)碼頭前沿并開(kāi)始上駁船;

      (7)當(dāng)?shù)诙臩PMT自行平板車全部上駁船后且第三排SPMT平板車到達(dá)碼頭前沿時(shí),大型構(gòu)件的一半以上重量已到駁船上,此時(shí)暫停上駁船并通過(guò)調(diào)整壓載水保證裝運(yùn)駁船的甲板面與碼頭的高度差;

      (8)第三排SPMT平板車開(kāi)始上駁船直至SPMT平板車全部上駁船;

      (9)三排SPMT平板車都上駁船后繼續(xù)行進(jìn)至駁船中位置;

      (10)SPMT平板車下降將大型構(gòu)件放置在支墩上。

      2.4 滾裝上駁船關(guān)鍵控制點(diǎn)

      (1)為了使得鋼套箱重心與裝運(yùn)駁船的重心基本重合,保證運(yùn)輸過(guò)程鋼套箱不向一側(cè)傾斜及裝運(yùn)駁船的穩(wěn)定性,在步驟(9)中,三排SPMT自行平板車上駁船后繼續(xù)行進(jìn)直至大型構(gòu)件寬度的中軸面與裝運(yùn)駁船的中軸面重合;

      (2)在步驟(5)至(7)中,裝運(yùn)駁船的甲板面與碼頭高度差控制在180 mm以內(nèi);

      (3)當(dāng)裝運(yùn)駁船的甲板面與碼頭高度差超過(guò)180 mm時(shí),SPMT自行平板車停止上駁船,裝運(yùn)駁船進(jìn)行調(diào)載或排水至允許的高度差范圍內(nèi);

      (4)在步驟(4)之前增加以下步驟:將大型構(gòu)件裝載至SPMT自行平板車上,其中SPMT自行平板車是每次以大型構(gòu)件總重量的20%頂升大型構(gòu)件;

      (5)所述三排SPMT自行平板車數(shù)量為9臺(tái),其中第二排設(shè)有1臺(tái)且位于大型構(gòu)件的中部,第一排和第三排各設(shè)有4臺(tái)且每排的4臺(tái)兩兩相對(duì)于第二排的SPMT自行平板車對(duì)稱布置;

      (6)所述第一排和第三排各設(shè)置的4臺(tái)SPMT自行平板車皆為6軸線模塊組的SPMT自行平板車,所述第二排的1臺(tái)SPMT自行平板車為兩個(gè)6軸線模塊組前后組合形成的12軸線模塊組的SPMT自行平板車。

      2.5 本方案的優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng)

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本方案的優(yōu)點(diǎn)是:

      (1)通過(guò)裝運(yùn)駁船船身一側(cè)沿碼頭??康膫?cè)向滾裝裝船方式,縮短了裝船時(shí)間,同時(shí)大大保證了裝運(yùn)船的安全穩(wěn)定性;

      (2)由于裝駁船時(shí)間短,大大降低了潮汐條件限制的影響;

      (3)由于SPMT自行平板車自身可根據(jù)裝載貨物組合配置及普遍使用使得租借費(fèi)用容易控制,因此有效地控制了裝駁船成本。

      裝駁船完成后,SPMT平板車直接撤離裝運(yùn)駁船返回碼頭。整體運(yùn)輸?shù)臉蛄悍雷蹭撎紫湟话闶窃谘b運(yùn)碼頭現(xiàn)場(chǎng)組裝。為了防止組裝好的鋼套箱結(jié)構(gòu)變形,在裝駁船準(zhǔn)備階段還需要運(yùn)輸裝載配車方案及大型構(gòu)件裝車方案。對(duì)于運(yùn)輸裝載配車方案,需要根據(jù)大型構(gòu)件尺寸、重量及結(jié)構(gòu)等信息計(jì)算、分析配置運(yùn)載SPMT自行平板車每臺(tái)選用幾軸線模塊組及車輛數(shù)量。而在本方案較佳實(shí)施案例中采用9臺(tái)SPMT自行平板車分三排布置,通過(guò)液壓管路和控制系統(tǒng)的合理布置,平板車承載系統(tǒng)組成三角形穩(wěn)定支撐形式,可以在滾裝過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)鋼套箱的水平狀態(tài),保證滾裝運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性。

      由于大型構(gòu)件即鋼套箱的重量較大,防止在滾裝過(guò)程中鋼套箱的局部結(jié)構(gòu)變形,當(dāng)SPMT自行平板車頂升至鋼套箱完全離開(kāi)胎架,而這個(gè)過(guò)程包括幾個(gè)步驟,在每個(gè)步驟中SPMT自行平板車每次是以鋼套箱總重量的20%頂升大型構(gòu)件至SPMT載重平臺(tái),每次以鋼套箱總重量的20%頂升過(guò)程都要觀察一次頂升點(diǎn)結(jié)構(gòu)變形情況,并作相應(yīng)的測(cè)量和記錄。而且鋼套箱頂升到位后還需向碼頭前沿預(yù)走一段距離,并在預(yù)走過(guò)程中觀察結(jié)構(gòu)變形情況,確認(rèn)無(wú)明顯變形后,退回原位置并將鋼套箱回落在原支墩上,等待潮水達(dá)到滾裝條件時(shí)再開(kāi)始滾裝。為了控制滾裝過(guò)程中大型構(gòu)件的變形,在步驟(5)至(7)中,裝運(yùn)駁船的甲板面與碼頭高度差控制在180 mm以內(nèi),并在上駁船過(guò)程中不停觀察兩者的高度差,當(dāng)裝運(yùn)駁船的甲板面與碼頭高度差超過(guò)180 mm時(shí),SPMT自行平板車停止上駁船,如果船甲板面低于碼頭超過(guò)允許的范圍,裝運(yùn)駁船的前后左右船艙進(jìn)行調(diào)載使船體升高至規(guī)定范圍內(nèi),如果由于漲潮海水漲得過(guò)快使船體高于碼頭超過(guò)允許的范圍,就通過(guò)排水使船體降低至允許的高度差范圍內(nèi)后,SPMT自行平板車再恢復(fù)上駁船。為了防止運(yùn)輸過(guò)程中支墩對(duì)大型構(gòu)件的落墩位置產(chǎn)生影響并造成變形,在支墩上端設(shè)置墊木并在制造時(shí)對(duì)大型構(gòu)件的落墩位置特別加強(qiáng)。為了防止運(yùn)輸過(guò)程中風(fēng)浪對(duì)運(yùn)輸船作用引起大型構(gòu)件滑動(dòng),進(jìn)而導(dǎo)致大型構(gòu)件產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形,要根據(jù)海運(yùn)拖航工況對(duì)鋼套箱的綁扎固定進(jìn)行受力分析,并制定詳細(xì)的綁扎加固方案。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      本滾裝方案通過(guò)裝運(yùn)駁船舷側(cè)沿碼頭??康膫?cè)向滾裝大型構(gòu)件的裝駁船方式,縮短了裝駁船時(shí)間,同時(shí)大大保證了裝運(yùn)駁船的安全穩(wěn)定性;由于裝駁船時(shí)間短,大大降低潮汐條件限制的影響;而且SPMT自行平板車自身可根據(jù)裝載貨物組合配置及普遍使用使得租借費(fèi)用容易控制,因此有效地控制了裝駁船成本。本方案的成功實(shí)施為類似超大型構(gòu)件滾裝上駁船運(yùn)輸提供借鑒。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 陳可越.船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:中國(guó)交通科技出版社,2007.

      [2] 黃浩.船體工藝手冊(cè)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1978.

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      研制 [J].船舶工程,2005, 27.

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      輸機(jī)械 .2000(12).

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