繩控卸載下水橫梁脫鉤器的應用

高智慧, 周明歡, 王璽培

(滬東中華造船(集團)有限公司， 上海 200129)

0 引 言

14 400 t系列船采用深V船型，縱向涂油滑道下水工藝，為保證該系列船下水過程中的平穩(wěn)度，采用全橫梁支撐船舶下水，每船15根。下水全過程中，下水橫梁是固定在船上與船同時移動的，直至靠碼頭后下水橫梁須脫離船舶，避免橫梁在滑板浮力、下水波浪沖擊等外力作用下與船體外板碰撞，給船體外板帶來不必要的損壞。以往傳統(tǒng)下水工藝是鋼繩穿過下水橫梁處吊環(huán)后引到主甲板、主甲板企口外板或舷墻外板處吊環(huán)進行固定，每根橫梁裝焊4只固定吊環(huán)，待橫梁須脫離時用火焰割炬割除固定吊環(huán)，以達到下水橫梁脫離的目的。但由于14 400 t系列船布置下水橫梁固定吊環(huán)的區(qū)域有鋁合金舷墻，而鋁合金舷墻無法承受下水橫梁的載荷，因此給該系列船下水帶來一定的困難。同時，由于該系列船預裝焊吊環(huán)處主甲板、主甲板企口外板、舷墻外板較薄，最薄板厚4 mm，裝焊及拆除吊環(huán)時極易變形，且吊環(huán)拆除后的痕跡永久顯現，嚴重影響外觀質量。若將吊掛點吊環(huán)裝焊在水線以下，則無法割除吊環(huán)，達不到下水橫梁脫離的目的。

針對上述問題，設計制作新型下水橫梁脫鉤器，將脫鉤器裝焊在水線以下的外板上，每根橫梁裝焊4個，全船共裝焊60個。操作人員在主甲板上即可操控由脫鉤器引出的白棕繩，在白棕繩外力的作用下，借助脫鉤器自身的三級杠桿原理，即可打開脫鉤器，達到下水橫梁脫鉤的目的。

1 脫鉤器的結構及工作原理

1.1 脫鉤器的結構

設計制作新型的脫鉤器必須滿足下水橫梁水下脫鉤、水上可控功能，且滿足載荷要求。下水橫梁重4.5～4.8 t，設計額定載荷為5 t的脫鉤器。脫鉤器(見圖1)外形尺寸為230 mm×255 mm×470 mm，主要由主體、第1級杠桿、第2級杠桿、第3級杠桿組成。各零件形狀及規(guī)格如圖2所示，材質均為Q235-A級。

圖1 脫鉤器結構

圖2 脫鉤器零件

1.2 脫鉤器的連接形式

件號4支板裝焊在主體件號1上，件號6主動桿可繞件號5旋轉，組成第1級杠桿；件號10支板裝焊在主體件號1上，件號7連接板裝焊在件號8從動桿上，件號8從動桿裝焊在件號9滑輪軸上，件號7和8可繞件號9旋轉，組成第2級杠桿；件號3支板裝焊在主體件號1上，件號2可繞件號14六角螺桿旋轉，組成第3級杠桿。

為避免船舶下水過程中誤操作提前拉拽白棕繩或受到水的沖擊力、滑板間的碰撞等突發(fā)的震動等因素而使件號2脫離件號7，第3級杠桿自動打開，下水橫梁隨即提前脫鉤的現象發(fā)生，在件號2上加裝保險鋼繩(見圖3)，保險鋼繩由卸扣連接保險眼環(huán)，鋼繩繞過件號11后引到主甲板上固定，避免件號7脫離件號2，以達到安全可靠的目的。

圖3 加裝保險鋼繩

1.3 脫鉤器的工作原理

吊掛下水橫梁的鋼繩掛在件號6上，合上第3級、第2級杠桿，件號2壓住件號7，在件號2繩控點處引出白棕繩，將白棕繩引到主甲板上稍作固定。船舶下水橫梁須脫鉤時，主甲板上的操作人員先將保險鋼繩向下松動，然后上拉白棕繩，使第3級杠桿克服摩擦力打開后，第1級杠桿在吊掛下水橫梁鋼繩的載荷作用力下自動打開第2級杠桿，使第1級杠桿向下旋轉，達到下水橫梁快速脫鉤的目的，如圖4所示。

圖4 下水橫梁脫鉤原理

2 脫鉤器的優(yōu)點

2.1 輕便實用

脫鉤器體積小、載荷大、制作簡單、操作方便，還可回收再利用。利用自身的3級杠桿原理，大幅減小繩控點的載荷(見圖5)，以較小的外力即可達到下水橫梁卸載的目的。

圖5 脫鉤器載荷的分布

根據現場實船的應用，最小載荷時即載荷F垂直向下狀態(tài)，最大載荷時即載荷F斜向45°狀態(tài)，載荷F通過脫鉤器自身3級杠桿原理后，其繩控力為0.28%F～0.38%F，大幅減小了繩控點載荷。

2.2 安全可靠

脫鉤器的零部件都經過強度計算校核，制作后分別采用75%，100%，125%，150%的額定載荷(5 t)進行吊重試驗，脫鉤器均無明顯變形，焊縫、螺栓無裂紋，符合強度要求后投入使用。經過系列船的應用，脫鉤器均未發(fā)生明顯變形。

采用繩控打開脫鉤器時間短、速度快，降低橫梁損壞船體外板的風險。

為避免誤操作或突發(fā)外力導致脫鉤器自行打開，加裝保險鋼繩可有效避免下水橫梁提前自動脫鉤的情況發(fā)生。

2.3 工作效率高

采用繩控打開脫鉤器，實現下水橫梁快速脫鉤的目的，避免原始工藝用火焰割炬和等離子切割機割除吊點吊環(huán)的大量工作，無須配備氧、乙炔氣體、火焰割炬和等離子切割機等設備，同時避免天氣的影響，如雨天、大風天氣對施工造成的困難。

2.4 提高船舶外觀質量

新型脫鉤器裝焊在水線以下的外板上，待船舶進入船塢裝焊球鼻艏、安裝螺旋槳等作業(yè)時拆除，可避免主甲板、主甲板外板及舷墻外板裝焊吊環(huán)留下的永久痕跡而影響外觀質量。

2.5 通用性

脫鉤器還可用于其他吊裝工作中，以較小的外力即可達到大載荷卸載的目的。該脫鉤器還用于該系列船下水拋錨工序，在錨系還未完善的情況下，加裝臨時錨以達到下水時拋錨的目的。臨時錨(10 t范圍內可用)的拋錨就采用該新型脫鉤器。

還可將幾個脫鉤器串聯用于卸載更大載荷，或依據該脫鉤器的結構形式設計制作額定載荷更大的脫鉤器，達到卸載更大噸位的臨時錨或其他大載荷的目的。

3 結 論

以水上繩控、水下脫鉤下水橫梁為目的，設計制作新型水下脫鉤器，介紹其結構、工作原理及優(yōu)點，解決14 400 t系列船下水難題，降低橫梁損壞船體外板的風險，優(yōu)化原傳統(tǒng)水上吊環(huán)吊掛下水橫梁工藝。該系列船脫鉤器的實船應用安全可靠，快速卸載下水橫梁，避免鋁合金舷墻承載以及原傳統(tǒng)切割的工作量和裝焊吊環(huán)區(qū)域的變形、痕跡顯現，有效提高工作效率以及艦船的外觀質量。該脫鉤器還用于下水時臨時錨的拋錨，也可按其原理設計制作卸載額定載荷更大的脫鉤器，進一步提高其經濟效益、輕便性及通用性。

[1] 張銀亮，梁景鴻，康守權，等.一種水下機器人用脫鉤器：CN101758917A [P].2010-06-30.

[2] 華乃導，涂起超.船體修造與工藝[M]. 大連：大連海事大學出版社，2000.

[3] 王永躍，徐光文.工程力學[M].天津：天津大學出版社，2011.