浅谈浮船坞改造设计——“701浮船坞”改造.doc

浅谈浮船坞改造设计“701浮船坞”改造船舶设计技术交流2007年第卜2期(总138期)文章编号:2016ZY(2007)01020505浅谈浮船坞改造设计一”701浮船坞”改造王娟程少江(长江船舶设计院武汉430062)摘要:本文简述了浮船坞的优缺点,分析了在当前修船市场的形式下,浮船坞改造的有利条件和发展前景,重点介绍了”701浮船坞”改造过程中出现并解决的实际问题,为今后浮船坞的改造设计提供了宝贵经验.关键词:浮船坞改造产业;浮船坞纵稳性;压栽舱布置;结构加强Abstract:Thistextsimplydescribesrelativemeritsoffloatingdock,andanalyzesadvantageandlongtermpotentialofreconstructionoffloatingdock.Itmainlyintroducesthepracticalproblemsthatoccurredbuthavebeensolvedinthereconstructioncourseof701FloatingDock,whichoffersgoldenexperienceforfutureconstructiondesign.Keywords:Reconstructionindustryoffloatingdock,longitudinalstabilityoffloatingdock,arrangementofballasttank,strengthenofconstruction.近几年,伴随着我国造船事业的日益繁荣,修船市场也逐步兴起.浮船坞,又称浮坞,作为一种常用的船舶修造设施,也逐渐引起了各方船舶专业人士的关注.从船舶发展历史来看,浮船坞也是一种较为古老的船型.从世界上第一艘浮船坞建成至今已有一百多年的历史.上个世纪五六十年代,我国也开始了浮船坞的设计研究和建造,继而出现了浮船坞建造的第一个高潮.此后,浮船坞的发展呈现大型化的趋势.前不久,由我国自主设计建造的亚洲最大的30万吨级整体式超大型浮船坞在大连中远船务投产,其设计举力为75000吨.当然,各种举力大小的浮船坞设计,建造或改造工作也不断增多.浮船坞之所以能够持续发展,是与其自身的特点分不开的.同干船坞一样,浮船坞的主要作用是:检查和保养坞修船船底;更换或修理推进器,舵及其它水下设备;同时维修和保养船体水上部分的机械和装置等.但是与干船坞相比较,浮船坞具有不可替代的优点:l,机动性好:无论是自航浮船坞,或是非自航浮船坞,都可以较为方便地从一个地方转移到另个地方.因此,浮船坞往往在甲地建造,乙地使用,从贸易全球化的角度来看,显然浮船坞的发展有了更多的可能性.收稿日期:20076-5作者简介:王娟,女,工程师程少江,男,高级工程师2,建造周期短:一艘大型的浮船坞通常在一年内即可完工,而同吨位的干船坞,由于水文勘探等原因,往往需要更长的建造周期.3,适应性强:一方面,在洪水季节和枯水季节的水位差较大的流域,浮船坞基本上不会受到水位变化的影响;另一方面,浮船坞本身具有调节纵倾的能力,对坞修船舶的限制较少,如有必要,甚至还可以抬举比其自身长度还要长的坞修船舶.4,不占用土地:浮船坞不占用船厂或港口用地,少占用岸线,为船厂提供了更多的发展空间.5,施工条件好:相比较而言,浮船坞的采光和通风条件均比干船坞良好.虽然,相对于干船坞来说,浮船坞也存在着维修保养费用高,起重设备受限制等缺点,但从总的经济效益来看,还是利远大于弊的.另外,与新建浮船坞对比,改造浮船坞的费用更为低廉,尤其是将一些濒临淘汰的船型,年限久远的废弃的旧船改造成为浮船坞,因其经济效益明显,已经成为旧船改造市场上的一大新亮点.在我国内河及沿海地区也已出现许多改造成功先例,譬如,把即将淘汰的大型单壳油船(如VLCC)改造为大型浮船坞;为提高浮船坞举力,把小坞改大坞等等,均取得了良好的经济效益.前不久,长航集团也计划将一部分已经退出营运的3000吨油驳,分批改建成30003500t举力的浮船坞.由上述不难发现,将废弃的旧船改造成浮船坞也成为修船市场的发展趋势之一,具有可l7浅谈浮船坞改造设计一”701浮船坞”改造王娟程少江以预计的良好开发前景.随着IMO规范的实施,大量单壳油船的淘汰,势必引发浮船坞改造产业的新热潮.当然,无论是新建浮船坞,还是改造浮船船,能够充分利用现有资源,抓住当前造船业发展的契机,对企业今后的生存发展才是至关重要的.在这一浮船坞改造产业的热潮中,南京长江油运公司率先于2004年对该公司原有的700吨举力浮船坞”长坞701”进行改建,改建成1500吨举力浮船坞,以适应船舶市场发展的需求.我院承担了此项改造设计.本文结合浮船坞船型的设计特点,以及”长坞701”整个改造设计过程中出现的某些难点,具体介绍如下,以作借鉴.1改造方案的确定拟定改造方案初期,在充分收集原浮坞设计资料的基础上,既要保证船舶改造后的基本性能,还要考虑到施工的便利,力求改造方案具备一定的合理性和可行性.1.1浮船坞的主要尺度根据任务书的要求,改造后的浮船坞所承担的典型坞修船舶是:5000吨分节油驳,长江63001和长江62031等大马力拖轮以及航运市场上3000吨级以下的货船的坞修工程.其中,以5000吨分节油驳为改造设计依据,该驳的主尺度为:总长:L=90.75m;型宽:B=20.50m;型深D=5.00m;空船重量<1500t.由此,可以初步确定改造后浮船坞的主要尺度:(1)浮船坞的长度LL=L1一2?L2式中:Ll一坞体长,约为坞修船舶船长的0.9倍L2一延伸甲板长(2)浮船坞的宽度BB=B1一2?B2一2?B3式中:B,一坞修船舶的船宽Br施工通道B3一坞墙宽经计算,改造后的”长坞701”的主要尺度如表1所示.“长坞701”改造前后的主要技术参数对比表1项目改造前改造后总长58.o0m87.80m坞体长55.20m80.40m型宽17.o0m27.o0m内宽12.o0m22.o0m坞墙宽2.50m2.50m安全甲板高度5.o0m5.o0m顶甲板高度7.50m7.50m浮箱甲板中心处高度2.o0m2.o0m最大沉深6.20m6.50m工作吃水1.80m1.65m肋骨间距0.6om0.6om设计举力7o0t15O0t1.2改造方式经过现场调研后,考虑到船厂的施工条件,拟定如下改造方式:将坞体从纵中剖面处割开,加宽10.00m;然后将坞体的艏,艉各加长12.60m.首尾设延伸甲板各3.50米.坞墙保持原宽度和高度尺寸不变,坞墙长度向艏,艉方向相应延长.18详见图一所示.这种改造方式的工程量较小,船台施工方式简便,泵舱位置可以基本保持不变,原船的管系和电缆的更换量也可减少,改造费用少.很明显,这一改造方式较为合理,经济.船舶设计技术交流2007年第12期(总138期)/,></,/V,/,/X/j瑁,x/,/><><,二1:r,:/,/XX/,/,/【>:义二,-一二一></二-/,/xXX/,/,X入原浮船坞右舷部分/|N/,/,/./,/V/,/v厂/,/,/图一改造方式平面示意图1.3压载舱和泵舱的布置浮船坞安全甲板以下的容积,几乎全部作为压载水舱之用.压载水舱的布置合理与否,关系到浮船坞的稳性,配载能力,纵横倾调节能力以及改造和以后使用的经济性.通常,为了较少自由液面对船舶稳性的影响,往往希望将坞体横向分割成多个独立的水舱.但是,过分增加压载水舱的数量会导致压载系统复杂化,并且增加了阀件等设备的数量,带来操作的种种不便,同时增加了船舶的造价.因此,一般浮船坞的横向通常分成34个水舱.另外,由于坞修船舶的不同,使得浮船坞的抬船状态也会不同,通过调节首尾压载水舱,能够减少浮船坞抬船时的弯曲应力,故而,浮船坞的纵向一般被分成68个水舱,可以满足不同状态的调节需要.结合本船的实际特点,坞体由纵,横水密舱壁分隔成24个压载水舱,其中横向4个,纵向6个.浮船坞的泵舱有干泵舱和湿泵舱之分.虽然湿泵舱具有节约水舱容积,减少结构重量,压载水舱可以对称布置等优点,但是也存在着易锈蚀,要求泵及控制设备水密,不便于维修等缺点.考虑到本坞为改造坞,建造年限久远,难免需要经常性维修和保养,所以,本坞仍采用干泵舱的形式,仅将泵舱设置于船舶的左舷;并且更换了较大的主水泵,同时为满足其布置要求,局部增大原泵舱的容积.综上所述,确定的改造方案如图二所示.,<,<,.一/,=,:/一>/,l/,.,/,/,/,/,/,>/签,/X,/二,./-,/一/,二/././,一-/,.,/,/,/,/,/,/,<二,:,/,/,一/>/,.炙,/,/一><,r,/,一图二改造后的总布置图19浅谈浮船坞改造设计”701浮船坞”改造王娟程少江2改造后的主要性能2.I干舷根据CCS浮船坞入级与建造规范(1992)(简称浮坞规范),改造后的浮船坞在抬船坞修作业工况下的实际干舷:在浮船坞中心线处量至浮箱甲板的干舷为350mm;在坞墙内壁处量至浮箱甲板的干舷为250mm;最大沉深时,至上甲板的干舷为1.005m.以上均满足规范对浮船坞干舷的要求.2.2稳性按照浮坞规范的要求,”在各种工况下,经自由液面修正后,初稳性高度GM应不小于1.0m;在抬船坞修工况下,在风压倾侧力矩造成的横倾角小于抬船甲板入水角.”经计算,本坞的各项横稳性性能指标如下:(1)抬船坞修作业工况(即吃水1.65m),GM-34.22m;(2)抬船至墩木出水,并且坞修船全部重量由浮船坞支撑工况(即吃水2.8m),GM-8.66m;(3)最大沉深工况(即吃水6.5m)GM:7.54m.且在抬船坞修工况下,在风压倾侧力矩造成的横倾角约为O.06,小于浮箱甲板入水角O.85.另外,从浮船坞使用的特点来考虑,虽然现行的浮坞规范对其纵稳性没有明确要求,但是在实践中有可能出现纵向稳性不足的现象,势必造成不良的后果.因此,也必须对不同作业工况下的纵稳性性能进行校核,结果如下:(1)抬船坞修作业工况(即吃水1.65m),经自由液面修正后的纵向初稳性高度GM1=338.4m;(2)抬船至墩木顶面出水,并且坞修船全部重量由浮船坞支撑工况(即吃水2.8m),GMI:25.8m;(3)最大沉深工况(即吃水6.5m)GMI:14.5m.对于浮船坞校核其纵稳性的必要性,经与CCS协商后,认为很有必要,并建议有关部门正式向CCS提交了修改现行浮坞规范的建议.2.3压栽舱舱容和最大沉深所谓安全甲板,即当该甲板下的压载水舱充2O满压载水时,浮船坞正好达到其设计的最大沉深,尚有必须的干舷保证浮船坞是安全的甲板.为了确保这点,设计时,必须较为精确地计算下沉重量,合理设计压载水舱的总舱容.由于本船为改造船,原坞的设计资料大量缺失,并且实船使用多年,未曾重新做过倾斜试验,所以,原坞的重量重心数据不太准确,必然导致改造后的重量重计算也不可能准确.为了解决这一实际问题,采用了逐步近似的方法,预先Ntt-中考虑一定的余量,再利用空气垫的原理,根据实船试验时的下沉情况,调整压载水舱透气管的深度,从而保证改造后的浮船坞,既能够达到设计的最大沉深,又不至于因压载系统失控而导致沉没.3改造后的结构形式本坞主体及安全甲板以下坞墙为横骨架形式,安全甲板以上坞墙为纵骨架形式,顶甲板以上甲板室为横骨架形式.肋骨间距0.60m,强框架间距不超过2.40m.在坞体内设置三道水密纵舱壁,二道非水密纵舱壁,设置五道水密横舱壁,五道非水密横舱壁,以确保浮船坞有足够的总纵强度和横向强度.详见图三.由于长年使用,船板腐蚀等原因,现有浮船坞的板厚实测偏小,具体如下:顶甲板的最小板厚为4.9mm,安全甲板的最小板厚为6mm.经计算,该板厚仅仅满足规范要求,但是考虑到改造后浮船坞的使用寿命,必须增加板厚或采取等效的结构加强.鉴于本船为改造船,如大面积更换顶甲板,安全甲板,则改造的工作量相当大,资金投入偏高,可能影响到此改造项目的实施.为了减少改造的工作量和造价,经与CCS协商,首先,采用了分别在顶甲板,安全甲板上增设甲板纵骨和敷设甲板条的方法(详见图三),以弥补其实际板厚的不足;其次,根据该构件大小分别校核了总纵强度,横向强度和屈曲强度,均能满足直接计算的要求,并尚有一定的计算富裕,也保证本坞在改造后具有较长的使用年限.船舶设计技术交流2007年第1-2期(总13鼍船置室一515049i-硬甲板,tr_,一空奄66Xl50安全甲董.,墨.8卜.,壁U258oX8_L10X80一/.价r1o蚕.,.一N3/.2500.6000.2500.一2:500图三:典型横剖面图4结束语在各方的通力协作下,该浮船坞已于2005年顺利完工并投入使用,当年其承担的坞修任务