气囊下水在海工模块建造中的应用

2022-03-10未俊丰

港口装卸 2022年1期

未俊丰

烟台中集来福士海洋工程有限公司

1 引言

PLV-Castor ONE铺管船项目是为意大利Saipem公司建造的迄今为止世界上最大的动力定位铺管船。该船由美国船级社监造，全长325 m，宽39 m，型深24 m，轻船重量65 630 t。该铺管船建造时主船体分为3大部分建造，其中舯部模块长101 m、宽39 m，重约1.7万t。为实现该模块下水，设计了使用气囊滑移到半潜驳船上，半潜驳船下潜船体模块漂浮的工艺。

2 常用船舶下水方式

船舶下水是船舶建造过程中最为重要的工序之一，常用3种船舶下水方式。

(1)重力式下水。船舶在一定倾角的船台上建造，建造完成后，利用船舶重力，完成滑移及水中漂浮。该下水方式又可分为纵向涂油滑道下水、纵向钢珠滑道下水和横向涂油滑道下水。重力式下水是以往造船主要下水方式之一。

(2)漂浮式下水。用水泵或自流方式将水注入建造船舶的船坞内，依靠船舶自身的浮力将船浮起。船舶建造完成后，通过进排水系统将坞外水域的水引入坞内，船舶依靠浮力起浮，待坞内水面和坞外一致时，将船舶用拖船拖出船坞。

(3)利用滑道和浮船坞完成下水作业。首先使浮船坞就位，坞底板上的轨道和岸上水平船台的轨道对准，将用船台小车承载的船舶移入浮坞，然后将浮坞脱离与岸壁的连接。如果坞下水深足够，浮船坞就地下沉，船舶即可自浮出坞；如果坞下水深不足，则将浮坞拖带到专门建造的沉坞坑处下沉。

3 气囊下水项目应用

3.1 气囊下水方式

船舶气囊下水方式是指以起重气囊和滚动气囊为主要工具，将船舶承托在气囊上，从修、造场地移入水域或半潜驳船的下水方法，也称柔性下水方式[1]。利用气囊的低充气压力，大承载面积以及大变形后仍容易滚动的特点，先用起重气囊将船舶从墩木上抬起，搁置于滚动气囊上，然后通过钢缆牵引气囊的滚动，使船舶缓慢滑移到驳船或水中[2]。在本项目中，铺管船模块将先借助气囊滑移至半潜驳船，随后半潜驳船下潜使模块漂浮，完成下水。

3.2 气囊滑移模块

该模块船台建造摆墩前，应充分考虑气囊布置位置，以减少拆墩数量。为配合下水及易于施工，墩高设为860 mm，气囊纵向间距4 070 mm，横向囊头间距3 600 mm，布置气囊部分为船底平面区域：长102 000 mm，宽39 000 mm，所使用气囊规格及数量见表1。搬运采用气囊为载体，并辅以牵引装置，气囊滚动平移(见图1)。搬运当天要求天气晴朗、无风，在高潮位时进行。

表1 气囊规格及数量

1.大型模块 2.半潜驳船 3.气囊

搬运分两阶段进行。

第一阶段，气囊顶升分段模块后撤墩，全船重量完全承载在气囊上，2台绞车牵引分段前移，2台绞车控制船艏后牵，通过控制4台牵引绞车，使船体缓慢移动，当移动到码头前沿时停放。移动过程中及时安放接应气囊，保证船体有足够气囊支承。

第二阶段，搭接驳船系泊就位，拖轮等准备工作完成，安放搭拉钢板，在预定水位时，分段继续向前移动，直到分段搬运到预计位置就位停放。接着安放分段底部支墩，气囊放气使分段落墩座实。最后释放牵引装置，并回收气囊。

3.3 半潜驳船下潜模块漂浮

巨型模块搬运至半潜驳船后，半潜驳船移至深水海域进行下潜，模块完成漂浮与驳船脱离，完成下水作业(见图2)。

图2 模块完成下水漂浮

3.4 气囊下水方式的优缺点

3.4.1 气囊下水的优点

(1)气囊下水可大幅度的提高船厂修造能力，节省大量的建设经费和初期投资。因为传统工艺的上下水需要受到重量、海域、地基等条件因素的影响，从而制约了船厂的生产能力；而利用气囊柔性上下水从根本上改变了只能利用船台、船坞修造的传统方式，能适应各种船舶的特点，适用重量范围广，对地基和海域都有很强的适应能力，甚至可以采用平地修造然后利用气囊下水的方式，可以大幅度地提高船厂的修造能力。

(2)气囊下水能更有效地保护船体，安全可靠。因为气囊与船体是柔性接触，船体重量都会放在气囊上，船舶随气囊柔性平稳运行，保证船体不擦地、不划伤、无激烈震动，更有效地保护船体和船体涂层。

(3)气囊下水省时、省力、灵活机动。因为气囊不仅具有将船舶顶升、纵向移动的能力，还具有横行、斜向移动的能力，与传统的上下水方式相比，更省时、省力、灵活机动。

(4)气囊下水更能降低环境污染，适应国家环保政策。传统工艺使用滑道下水方式，需要用大量的润滑脂，在船舶下水后会随之流到水中，造成大面积污染；气囊下水不需要通过润滑类物质辅助，从而避免对海域的污染。

3.4.2 气囊下水方式的不足

气囊在上下水作业过程中，可能会发生破裂，造成经济损失。更为严重的是气囊爆破引发铁件飞出伤人，造成人身安全事故。事故产生的原因多数是气囊质量不过关，或是使用人员对气囊承压能力不够了解，操作不当造成，故施工前应进行系统的分析计算及作业技能培训。