3000t机械船台滑道弧形变直线轨道型式分析

为满足大型舰艇的保障要求，扩大修理民用船舶的能力，工厂迫切需要增加上、下排能力。以某型护卫舰和某型登陆舰以及某型破冰船作为母型进行3000t纵向机械式船台滑道的改造设计，设计中综合考虑地域和水文的影响因素，为减小末端水深和增加干轨长度，采用弧形变直线的轨道型式。针对这种独特的轨道型式，下面对其特性进行论证分析。

1 轨道基本参数

水域和陆域高程基准面均为当地理论深度基准面时，滑道水平投影总长度285.7m，前部分弧形滑道段半径7000m，水平投影长度225.7m，后部分直线滑道坡度1∶30，水平投影长度60m;分界点处切线斜率1∶17.3。轨道梁起点标高+4.156m，弧形滑道与直线滑道交点处轨顶标高－5.263m，轨道梁终点标高－7.263m。

1)几种潮高时的干轨长度，见表1。

表1 几种潮高时的干轨长度 m

2)3种船型上排停置后，末节车和船尾处的轨顶标高及此标高水位1天的持续时间，见表2。

表2 轨顶标高及持续时间

2 轨道型式特性分析

本设计在前段弧形滑道的基础上，尾部连接60m长，坡度1∶30的直线滑道，此种型式的轨道设计未发现先例，无经验供参考和借鉴。针对工厂上排的实际情况，对本滑道型式在使用中可能遇到的难点及问题进行理论分析。

1)小车下水。

随船小车之间均采用销轴、拉杆型式的活节连接，可在相邻两节车所压轨道面变坡时做适当调整。定性分析以下几种轨道型式中活节的作用:①直线滑道。从始至终坡度不变，小车拉杆只有在轨道梁产生变形的情况下才会转动角度进行调整。②弧形滑道。从始至终坡度都在变，但任意两小车间的坡度变化是相同的，小车拉杆角度也只有在轨道梁产生变形的情况下才会转动角度进行调整。③弧形变直线滑道。在某一随船小车通过分界点，而其后一辆小车还未通过的这段时间内，前者的坡度保持1∶30不变，后者坡度继续变大，从而产生了两小车的坡度变化，小车自重 (去除浮力)产生的平衡力矩大于拉杆与销轴之间的摩擦力矩和小车的惯性矩 (跟速度有关)以及淤泥的阻力力矩，产生拉杆的转动;反之，会出现车轮无法贴紧轨道，发生出轨。

通过以上分析得出:轨道梁不发生变形的情况下，只有第3种轨道型式才会发生拉杆的扭转。通过改进活节结构设计，增加转向能力，可以保证随船小车的下水。

2)设计母型船上、下排计算。

对直龙骨船型上排，随船小车在船台区布墩组车后，龙骨线必须是一条直线。在直线滑道和弧形滑道上，小车组无论放到任何位置，龙骨线依然是一条直线，但在弧形变直线滑道上，小车组如果首和尾压在了两种轨道型式上，龙骨墩将不再是一条直线，处于直线段滑道的小车龙骨会高出龙骨线。因此，在上、下排过程中，随船小车在直线段滑道位置是绝对不能坐墩的。

以下分别对几种典型船型的上排过程进行计算分析。

(1)某型护卫舰。上排潮高1.8m，首车高(包含龙骨墩)1.7m，首车坐墩处水深4.13m;舰艇艏吃水3.03m，艉吃水3.09m;随船小车占用长度85m;根据计算，小车组下放到轨道末端，前移水平距离约23m后，首车坐墩，此时尾车还处在分界点后大约37m处。首车坐墩后，船体将随小车同时前移，船首部受首车支反力作用抬起，船体尾部也会因为浮力减小而降低，直至船体龙骨同时坐到首车后其余小车龙骨墩上。在这个过程中，船体首、尾吃水始终发生变化，浮力的大小和浮心位置也始终在变，同时首车的支反力也始终变化。为确定船体整体坐墩时小车所处的位置，我们考虑下水情况，下水时船体艉浮瞬间的位置必定相同于上排时整体坐墩瞬间的位置。

该船下水主要依据:船长98m，下水质量1580t，重心至首车距离40.81 m。在船台区，潮水1.8m时，首垂线处吃水－4.420m，尾吃水－1.319m。

通过静水力计算下水状态数据，绘制计算表(略)和下水曲线图 (略)。根据下水曲线图可以得出某型护卫舰下水时，在离船台起始端124.5m处，船尾开始上浮，也就是说上排时尾车过分界点14.7m后，船体才会完全坐墩。因此滑道设计能满足某型护卫舰上、下排的要求。但对潮高和潮位持续时间有要求，上排前要准备充分。

(2)按上述方法分别对某型登陆舰、某型破冰船也进行了计算分析，在特定吃水情况下，上排整体坐墩和下排艉浮点均在分界点之前，所以滑道设计也能满足这两种母型船上、下排的要求。考虑民用船舶的特点，有针对性的选取了500t冷藏船进行了计算，也得出同样的结论。

3 结论

通过计算和分析，弧形变直线轨道型式的机械船台滑道设计适合工厂的实际情况，既保证了足够的干轨长度，满足上排船修理施工的要求，又减少了轨道末端水深，减少水下挖掘工程的施工量和清淤的难度。同时，本轨道型式又存在一定的弊端:小车运行稳定性较其它型式差，对机械结构的设计要求高，同时上下排操作时，潮水高度和持续时间必须满足要求才能进行。

针对以上问题，要求在详细设计和投入使用后必须注意以下问题:①主牵引绞车和倒拉绞车设计速度不宜过快，尽量降低随船小车的下水速度，以减小通过分界点时随船小车转向的惯性矩。②设计排车方案时尽量减小随船小车间距离，缩短拉杆长度，以减小通过分界点时拉杆角度的变化值。③优化设计拉杆与销轴之间连接的活节结构，减小转动时的摩擦阻力。④滑道使用后定期清淤，减小淤泥对小车下水产生的阻力。⑤每型船上、下排操作前都要进行计算，确定需要的最低潮水高度和持续时间，保证随船小车与船体在分界点后不能触压。⑥优化上下排操作工艺，提高坞墩安装精度。