液壓千斤頂抬浮力打撈船設計

GXF360 2019-09-13

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0 引言

隨著造船技術的不斷進步和航運市場的不斷發(fā)展，船舶的種類越來越多，主尺度越來越大，在海上遇險的船舶呈現(xiàn)出船體尺寸大型化、自重及載重量大、裝載的貨物品種繁多和自身油艙裝載的燃油多等特點，潛在的污染問題日趨嚴峻。另外，隨著我國經濟的持續(xù)快速發(fā)展和海洋資源開發(fā)力度的逐漸增大，海洋石油平臺和浮式生產儲油卸油裝置（Floating Production Storage and Offloading, FPSO）等大型結構物逐漸增多，沿海沿江港口建設越來越密集，海上運輸密度越來越大，水上交通事故隱患日漸增多[1]。

在此情況下，開發(fā)一種新型應急搶險打撈技術，即液壓千斤頂拾浮打撈技術，以降低海上遇險船舶對海洋環(huán)境的污染。

1 傳統(tǒng)沉船打撈工藝介紹

當前我國普遍采用的沉船打撈工藝或方法主要有以下幾種。

1.1 封艙抽水

封艙抽水即將破損的艙室密封之后抽出其中的海水，利用增大的浮力使船體起浮。采用封艙抽水打撈法打撈沉船，船的銹蝕問題不能太嚴重，否則會使船體的強度不夠，不能承受封艙抽水之后產生的水壓。一般應對浮力大、易封補的大艙和貨油柜等艙柜進行封艙抽水。

與封艙壓氣排水、浮筒抬浮等打撈方法相比，該方法具有速度快、效果好、適應性強和組合性強等特點，但該方法能實施的前提是沉船的大艙破損問題不是太嚴重。

1.2 封艙充氣排水

當沉船甲板與水面的距離超過2m時，若用透氣管來封艙抽水，沉船的甲板可能會因抵擋不住水壓力而被壓跨。若在艙內加撐柱，可能會因撐柱太多而無法施工。這時可先向艙內充壓縮空氣，以增大甲板下的壓力，隨后再抽水。這種抽水起浮沉船的方法稱為封艙充氣排水法，不適用于破損問題嚴重的沉船打撈。

節(jié)點直接信任的模糊綜合評判的關鍵步驟就是確定信任因素在各信任模糊集上的隸屬度大小。由于梯形和三角形的隸屬度函數(shù)計算簡單以及節(jié)點物理資源有限,本文選取梯形和三角形表示法構建信任模糊子集的隸屬度函數(shù),如圖2所示[12]。

范堅強突然打電話給一杭，約他去辦公室談《真相》的創(chuàng)作進度。一杭不太喜歡談論正在寫作的小說，他認為創(chuàng)作是很私密的事情，別人的意見容易造成不必要的干擾，何況，還沒成型的東西，說出去也是對自己的不負責。當然，這一次他準備去，就算范堅強不找他，他也要尋個機會去一趟一風公司。他需要確認，核桃臉記事本上提到的范總是不是范堅強。

1.3 浮筒抬浮

利用打撈浮筒的浮力抬浮沉船的方法稱為浮筒抬浮法。打撈浮筒一般放于沉船兩舷，由潛水員將穿引好的船底千斤套于浮筒的纜樁上，充氣起浮。浮筒抬浮法主要有直接打撈法、逐步打撈法和折線打撈法等3種。

從圖6中可以看到當變壓器鐵芯中無直流偏置磁通時,測量繞組中仍能測得一定的電壓輸出,這是由傳感器激勵兩邊不完全對稱以及比較器輸出電平不對稱引起的。隨著直流偏置電流的增加,電壓波形正負脈沖幅值和占空比均有明顯變化。

在采用浮筒抬浮法時，需在沉船的底部穿引一定數(shù)量的船底千斤，以連接浮筒。然而，小型沉船無法布置足夠多的船底千斤和浮筒，同時水深較淺會限制浮筒作用的發(fā)揮。

1.4 浮吊抬浮

浮吊抬浮是用浮吊船直接將沉船吊出水面的方法。與其他方法相比，該方法的優(yōu)點是速度快、效果好。浮吊一般采用平行雙主鉤吊鉤，由于距離較近，若沒有大的平衡力橫梁，有時不能發(fā)揮其最大吊力。平衡力橫梁較長，吊鉤吊在橫梁上，由橫梁吊重件。由于橫梁的長度有限，抬浮力不能在沉船上均衡分布，吊力較為集中，使得沉船無法承受如此大的縱向彎矩，因此這種方法只適用于小型沉船的打撈。有的浮吊采用雙人字架，其受力情況較好。對于較大的沉船或無吊攀的商船而言，要在沉船底部穿引一定數(shù)量的船底千斤，但通常當?shù)踔啬芰_到6000t以上時，沉船底部很難穿引足夠多的船底千斤來實現(xiàn)浮吊起吊。

1.5 組合法打撈

對沉船進行分析，通過合理組合上述幾種打撈方法進行沉船打撈。

進博會在向世界敞開中國大門的同時，也在開始書寫“品牌中國”的未來。這次盛會只是新時代中國走向更高水平開放的第一步，從這里出發(fā)，中國正在與世界一起訴說，續(xù)寫關于未來的故事。

2 液壓千斤頂抬浮打撈原理和優(yōu)勢

液壓千斤頂抬浮打撈技術是將多組液壓千斤頂固定在2艘具有調載功能的大型打撈工程船上，利用船舶自有的壓載系統(tǒng)來調節(jié)船舶橫傾，配合液壓千斤頂實現(xiàn)起浮沉船的一種打撈工藝[2]。

楚墨回去以后，康芳便開始給靜秋張羅對象了。靜秋問康芳：“楚墨哪里不好？”康芳說：“哪里都不好?！膘o秋把康芳的話轉給楚墨聽，楚墨聳聳肩，說：“我不就抽了幾根煙、喝了幾瓶酒嗎？”楚墨近乎弱智的樂觀和自信讓他失去了挽救這段感情的最佳時機。

液壓千斤頂抬浮打撈系統(tǒng)主要由計算機同步控制系統(tǒng)、液壓泵站集群、液壓千斤頂集群和鋼絞線組成，即采用柔性鋼絞線承重、液壓提升千斤頂集群、計算機控制和液壓同步提升新原理。計算機同步控制系統(tǒng)由主控計算機、現(xiàn)場控制器、傳感器、通信單元和相應的數(shù)據(jù)線組成。單元通信和所有檢測及控制信號經過通信單元傳送給主控計算機。主控計算機根據(jù)各傳感器采集到的位置信號、壓力信號和高差信號，按照一定的控制程序向液壓泵站傳遞指令。液壓泵站集群由多個液壓泵站組成，通常每個液壓泵站控制2個液壓千斤頂。液壓千斤頂固定在船的一側，與鋼絞絲相連，鋼絞絲通過連接器與打撈沉船的鋼絲繩相連。該系統(tǒng)的控制原理見圖1。

在打撈工程船上應用液壓千斤頂時，液壓千斤頂固定在船舶一舷的甲板上，構件夾持器自由放到另一舷的甲板上，2種構件用柔性鋼絞線連接，沉船過底鋼絲與構件夾持器連接。當液壓千斤頂在緊錨狀態(tài)下伸缸時，液壓千斤頂伸缸就可帶著鋼絞線移動，鋼絞線帶著連接器和鋼絲繩移動，帶動沉船上移。構件連接示意見圖2，抬浮打撈示意見圖3。

液壓千斤頂抬浮打撈技術是我國打撈技術領域的一項重大突破，是處理應急打撈問題的有力保障，提高了我國的沉船打撈能力。這種技術的應用能大大減少潛水員的工作量，從而大幅度降低潛水作業(yè)的安全風險，縮短海上打撈作業(yè)工期。對于自身重量大、破損嚴重、尺寸小的沉船而言，液壓千斤頂抬浮打撈技術的優(yōu)勢更加明顯，甚至很難找到替代的方法。與常規(guī)的沉船打撈方法相比，液壓千斤頂抬浮打撈技術的快速性和穩(wěn)定性更優(yōu)，能最大限度地避免海洋環(huán)境遭受污染，保障航道的暢通。

圖1 液壓千斤頂胎浮打撈系統(tǒng)控制原理

圖2 構件連接示意

圖3 抬浮打撈示意

3 總體布置設計

12000t抬浮力打撈船是具有調載功能的大噸位抬浮力自航打撈工程船，適于無限航區(qū)航行，近海作業(yè)。該船的總體布置需考慮以下幾點。

③防守壓力大。嫩江、松花江、黑龍江以及烏蘇里江干流超警河段長3400多km。黑龍江干流大部分堤防防洪標準不足20年一遇，有300多km堤防堤頂?shù)陀诤榉逅?，防守?zhàn)線長、壓力大。

3.1 液壓千斤頂打撈設備布置

在主甲板上布置一套液壓千斤頂打撈設備，在進行抬浮打撈作業(yè)時，一舷承受 12000t的抬浮力，另一舷主要通過壓載水來與其保持平衡，因此在設計時主要考慮以下幾點：

3.1.1 作業(yè)甲板面積

需有足夠的甲板面積用于布置液壓千斤頂打撈設備。在船長方向，液壓千斤頂分組布置，相鄰2組的間距超過8m，因此作業(yè)甲板總長在120m左右；在船寬方向，除了要考慮鋼絞線的行程以外，還要考慮拉力千斤頂、反力架、導向輪和連接器所占的空間，因此作業(yè)甲板的寬度在38m左右。

3.1.2 調載能力

在進行抬浮打撈作業(yè)時，一舷承受 12000t的抬浮力，另一舷主要通過壓載水來與其保持平衡，因此需設置足夠的壓載艙來達到調平的目的，同時船體需具有足夠大的橫向強度來承受調載抬浮引起的橫向彎矩。另外，為提高打撈作業(yè)的效率，縮短作業(yè)周期，降低打撈風險，還需配備足夠的橫傾水泵，從而實現(xiàn)快速調載。

3.1.3 橫剖面形狀

該船為自航船舶，應具有較好的操縱性和快速性，具有較小的自航阻力，以達到更加節(jié)能的目的。另外，考慮到打撈設備的布置需求，對船寬有較高的要求。同時，要避免打撈作業(yè)時液壓千斤頂對舷側的磨損?；谶@些需求，最終選取水下部分窄、水上部分相對向外擴寬的橫剖面型式。

配置電解液過程中，由于火法投產不正常，蒸汽不足，電解溫度一直難以升上去，基本在40～50 ℃之間，造成電解液中銅離子溶度升高后五水硫酸銅溶解速度慢，在電解槽底有沉積現(xiàn)象。后期經過升溫后逐步完全溶解。五礦銅業(yè)在很短時間內配置了1 100 m3電解液，成分、溫度均達到工藝要求，為通電生產奠定了堅實的基礎。

3.2 作業(yè)甲板布置優(yōu)化

該船為自航的抬浮力打撈船，在無打撈任務時可兼作特種大件、車輛的滾裝運輸船。該船的作業(yè)甲板布置需綜合考慮各功能的特點，最大程度地滿足各項需求。為滿足上述需求，作業(yè)甲板區(qū)需保持整體平整，無突出物，主要采取的措施有：甲板區(qū)域的欄桿做成可拆式欄桿；系泊絞車放置在甲板以下的艙室內；帶纜樁嵌入甲板內；燈桅桿做成可倒式桅桿；甲板上的所有艙蓋均做成嵌入式艙蓋。

除了上述措施以外，機艙通風裝置和艙室透氣裝置均集中布置在艏部上層建筑后端壁處，從而確保整個作業(yè)甲板區(qū)的平整。

3.3 上層建筑布置優(yōu)化

上層建筑布置除了需考慮普通船員的居住需求以外，還需考慮打撈作業(yè)人員的居住需求，且需滿足《2006年海事勞工公約》的要求，因此需對上層建筑布置進行優(yōu)化，主要考慮以下幾點。

1) 功能分區(qū)：將餐廳、廚房和洗衣間等功能處所集中布置在底層。

我關之林是個俗女子，俗不可耐，所以，我愛錢。我這個人就是這樣，很現(xiàn)實。我從來不遮掩自己的目標，對金錢的渴望，對豪華闊綽的向往。我夢想床罩被單都是紅晃晃的人民幣拼湊而成的，枕頭里塞的不是棉絮，而是金鏈金耳環(huán)鉆石戒指；我夢想住的是山頂別墅，出門是法拉利，傭人保鏢們對我畢恭畢敬。本姑娘我一高興，纖纖玉指從隨身攜帶的小包里掏出一疊人民幣，眼睛不眨地打賞他們。

2) 噪聲源、振源隔離：對這些區(qū)域和住艙進行隔離處理，必要時對其內部鋪設絕緣層。

3) 通風系統(tǒng)優(yōu)化：根據(jù)通風量和距離優(yōu)化通風管道布置，降低通風口處的噪聲。

優(yōu)化之后，實測該船的振動和噪聲完全滿足ISO 6954和IMO.468 XII的要求，提升了居住的舒適度。該船的總布置圖見圖4。

由鄂西高速公路管理處工程養(yǎng)護科牽頭，養(yǎng)護站協(xié)助組織相關專家，于2015年3月25日對季家坡隧道病害處治施工方案進行評審，于2015年4月2日對季家坡病害處治施工安全方案進行評審；設計單位于2015年4月9日對路面養(yǎng)護施工單位進行季家坡隧道病害處治施工技術交底。

圖4 打撈船總布置圖

4 定位系統(tǒng)設計

在進行打撈作業(yè)時，需首先依靠定位系統(tǒng)保持船舶的位置穩(wěn)定，再考慮采用液壓千斤頂抬浮打撈技術實現(xiàn)深水區(qū)的沉船打撈，因此該船配備有適用于淺水區(qū)的錨泊定位系統(tǒng)和適用于深水區(qū)的動力定位系統(tǒng)。

4.1 錨泊定位系統(tǒng)

該船配備有四點錨泊定位系統(tǒng)，艏部和艉部各布置2臺定位錨絞車，可實現(xiàn)80m水深以內的指定環(huán)境下的錨泊定位作業(yè)。艉部的2臺錨絞車為可拆式錨絞車，打撈作業(yè)完成之后可移除，以保持作業(yè)甲板的平整。在選取錨泊系統(tǒng)參數(shù)時，利用水動力軟件HYDROSTAR，采用動態(tài)分析法進行錨泊受力分析計算，從而實現(xiàn)錨泊系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化[3]。