平台供应船加装门式起重机的布置设计

王学志，储年生，邓荃文

(上海外高桥造船有限公司，上海 200137)

平台供应船(platform supply vessel，PSV)是一种多功能的船舶(见图1)，通过对平台供应船的改造或加装设备，可以实现特定的功能和作业需要。

图1 常规PX121型PSV

门式起重机在陆地上的应用已经是很普遍并且很成熟了，但应用到PSV船上，属于国际首例。考虑从船舶设计的角度分析门式起重机在PSV船上的布置设计。

1 传统PSV甲板布置特点和轨道型门式起重机的特点

参照《近海供应船设计和建造指南》和《特殊用途船安全规则》及其修正案等规范要求，PSV的布置方面有相似性。PSV通常拥有开敞的甲板(见图2)，甲板上布置有甲板防腐垫木，垫木的两端靠一道道的T型材固定，一般货物的移动主要靠甲板艏部的2台移货绞车和舷墙上的导向滚轮，实现对甲板货物的不同方向的拉拖调整。

图2 常规PSV的开敞甲板

系泊集中在艏艉和舷墙上，这样的优点是开敞甲板面积大，可以实现多种物品存放移动和固定，也用于逃生集合区域，用于集中脱险逃生；但是缺点也很明显，在离岸状态失去了码头吊的配合，单纯的靠绞车来移动甲板上的物品，这样的工作效率低下，并且在货物拖拽时对甲板垫木造船极大的磨损。一般船舶正常营运的情况下，甲板垫木基本上2年就要更换一次，而全甲板的防腐木的重几十t，更换一次代价高昂。

陆用门式起重机比较常见(见图3)，在大型钢结构厂，几乎是必备的一种吊机形式，但是在船舶甲板上应用门式起重机确实极其少见。

图3 常规陆用门式起重机

轨道型门式起重机通常结合双轨道和门式横梁上的葫芦行车，可以在一个较大区域内实现吊车作业，操作简单，灵活应用，能够实现物品的自由移动。陆地用门式起重机，除了少量风向和吊物摇摆影响，一般不用过多考虑吊车倾覆计算，也无需担心轨道所在基座倾覆摇摆和振动，而船用门式起重机则需考虑船舶运营过程中海上风浪、船舶摇晃等多种因素的影响。

2 结合法规分析PSV船上加装门式起重机的设计要点

2.1 船用吊车的一般技术规范要求

船用起重机需要满足船舶规范和船级社要求，即起重设备在确定安全工作负荷时所处的工作工况，包括起重设备工作时船舶处于横倾5°，纵倾2°；在港作业；船舶在波浪作用下无显著运动，以及风力不大于蒲式二级所定义的海况；有断电停止功能和手动下发功能；吊车需要取得指定的船级社证书。

2.1.1 门式起重机的防倾装置及其底座

船用门式起重机的力和负荷计算上除了常规的自身载荷、起升载荷和各种运动的惯性力外，还要考虑横倾和纵倾所产生的力，荷重非垂直吊运时因荷重摆动所产生的力，以及风力与环境的影响。所以门式起重机需要在轨道和齿条的下方需设置T排或是工字钢，用于安装防倾轮。但就船舶正常建造方面，PSV的甲板平整度通常是有较大的建造公差，工字钢在调平方面不易操作，所以首选采用T排加余量的方式更易于船厂调平操作，(见图4)，余量的设置上与船厂的建造精度相关，通常不低于40 mm。

图4 防倾覆轮和T排节点

T排要与船舶的甲板反顶球扁钢结构对应，减少T排队甲板的应力集中，并在T排一侧增加一定数量的肘板加强以及结构反顶加强。轨道相对于甲板的高度需要小于600 mm，所以T排高度要尽可能的小，便于人员不借助其他工具能够跨过轨道，但是同时也要维持防倾轮与甲板存在一定的间隙，保证起重机的正常运行。

需要特别注意的是T排底座上要布置一定数量的流水孔，以便甲板上的水能够及时顺利排出，见图5。

图5 T排流水孔布置示意

2.1.2 钢制轨道的安装

轨道的安装精度需要保证满足最终的精度要求，单根的直线度和双轨道的平行度，所以在安装轨道前需要检查轨道自身的公差，保证最终安装后的累加公差满足精度公差要求。

2.1.3 齿条的安装

齿条的安装精度要求比较高，并且每根齿条之间需要保证齿形连续。所以，齿条通常采用螺栓连接，齿条上的孔与齿条是一起提前加工完毕后提供给船厂，然后由船厂根据齿条孔对应配钻T排上的螺栓孔，保证安装精度。在齿条和齿条对接的地方，需要用样齿进行卡齿定位，保证其齿形的连续性。

2.1.4 门式起重机锁紧固定装置

一般船用吊车在停用状态下需要对其吊臂、吊钩进行固定，门式起重机同样需要整体固定。首先是通过对门式结构进行整体固定，防止船舶在大风浪下沿轨道出现滑移现象，一般采用插销是固定结合钢丝绳稳索固定；其次是对吊钩进行固定，防止其随船舶摇摆而剧烈摇晃。

2.2 布置

1)起重机的工作范围尽可能覆盖甲板面，即双轨道长度及其2轨道之间的宽度在不影响系泊、脱险通道、通岸接头使用和应急拖带的情况下，覆盖区域尽可能大的布置。一种PSV上门式起重机的轨道布置见图6，这样可以有效利用甲板并便于对甲板上货物进行装卸操作。

图6 PSV上门式起重机轨道布置示例

2)起重机应用到PSV覆盖区域和折臂吊的覆盖区域相互配合，(见图7)，能够实现吊车覆盖更大的甲板面，对于船舶的甲板货物装卸、移动效率极大提高。

图7 PSV门式起重机和折臂吊的布置示例

3)起重机平常在停用存放状态下的布置要避开逃生通道；并且需要注意轨道的末端止挡装置布置上也要避开逃生通道，(见图8)，保证脱险通道应保持安全状况，无障碍物。

图8 轨道末端止挡避开脱线通道门

4)如舷墙内侧有通岸接头，轨道高度在不影响通道的同时，也不得影响通岸接头的操作。

5)轨道长度方向选择上不得影响PSV艉部应急拖带和系泊的操作以及系泊绞车的使用，见图9。

图9 轨道避开尾部绞盘操作区域

6)起重机的维修通道，可以通过PSV的舷墙通道进入，减少吊车本身的舾装件重量，见图10。

图10 门式起重机维修通道布置示例

7)如果轨道布置与人孔或是其他设备维修空间点有冲突，局部轨道段需要做成可拆型轨道。通常采用10.9级螺栓通过夹板方式固定，可拆T排两端配装垫板，见图11。

图11 可拆轨道段采用垫板加夹板螺栓固定(示例)

8)甲板垫木需要根据门式起重机轨道范围进行调整，并且增加垫木的侧面限位。垫木布置上增加必要的警示标志。

2.3 底座结构加强

轨道的T排基座要与船舶的甲板反顶球扁钢结构对应，减少T排队甲板的应力集中，并在T排一侧增加一定数量的肘板加强及结构反顶加强，使相邻的舷墙结构更好的参与承载轮压载荷(见图12)，在轨道梁T排基座至舷墙的甲板下方区域增加扁钢加强，将水平面内各方向的载荷作用有效地传递到支撑结构上，达到增强载荷传递的目的。

图12 轨道T排支撑在甲板反顶对应的结构加强示例

2.4 重量控制与稳性计算

根据SOLAS公约，完工后需进行重量检验，与姐妹船相关数据进行比较。如果空船排水量偏差对船长160 m或以上的船舶超过1%，以及对船长50 m或以下的船舶超过2%，对中间长度按线性内插法确定；空船中心纵向位置的偏差超过0.5%,应做倾斜试验。因此，主管机关可允许个别货船免除倾斜试验，但对改装引起的重量应进行统计和控制，并且取得船级社的认可。PSV加装门式起重机而增加的重量来源主要在：①门式起重机结构框架；②轨道、齿条、T排支撑座和末端止挡；③电控箱、电缆及扁钢等电器元件；④对应轨道T排支撑座的结构加强。减少的重量主要为去除的部分甲板垫木及垫木固定装置。

2.5 运行和负载试验

PSV上加装门式起重机工作结束以后，和其他大型起重设备一样需要进行运行和负载试验，具有足够的刚度是龙门起重机设计的基本要求。所以首先对空载运行、静态压重试验、动态负载和运行、起吊速度测试等分动作进行试验并观察记录电流、电压、和轨道结构以及船体结构加强是否存在变形等。吊车的系泊实验是对吊车很关键的一项报验过程，试验最终取得了船东和船级社的认可，符合各项要求。

PSV为加装门式起重机后的效果见图13。

图13 应用门式起重机的PSV船示例

3 结论

PSV甲板上的货物通过采用轨道型门式起重机来吊运操作，不但能够提高工作效率还能减少垫木磨损。在频繁使用甲板进行货物存放和移动操作的船舶运营模式的PSV，加装门式起重机可以说一项非常好的选择。