自航绞吸挖泥船三缆定位系统原理及安装技术

龙源期刊网自航绞吸挖泥船三缆定位系统原理及安装技术作者：何银栋宋玉甫来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第15期【摘;要】三缆定位系统是一种有效的近海海上施工定位方式。“天鲲号”的三缆定位系统由三台三缆定位绞车，三个定位锚以及一个带六个导向滚轮的三缆定位导向筒体组成。由于其受载比较严重，其安装及定位要求较高。文章通过对“天鲲号”三缆定位系统工作原理和安装过程的简要介绍，重点对导轨和拨板的设计进行详细陈述，此安装工艺对同类设备在船舶上安装具有指导意义。【关键词】绞吸挖泥船;三缆定位;导轨;拨板简介介绍三缆定位系统的工作原理;传统的绞吸式挖泥船多采用钢桩系统移船定位，在深水和大风浪环境下采用三缆定位模式进行移船定位。本文根据“天鲲号”的需要制定安装要求及工艺流程。第一部分三缆定位系统概述1.1功能及配置本船三缆定位系统是为了应对海上工况复杂，钢桩定位装置无法使用的情况而设置一种辅助定位措施。它有三台三缆定位绞车，三个定位锚以及一个带六个导向滚轮的三缆定位导向筒体组成。另外为了方便三缆定位系统的维护，三缆定位筒体分为两个部分，其中一台三缆定位绞车上布置了副卷筒，副卷筒与固定在三缆定位筒体围阱上两个滑轮和一对导向轨道，以及固定在甲板上的一个导向滑轮一起工作，可以将三缆定位筒体抬升到一定高度，在此位置可以将法兰连接的两端筒体分开，然后再通过船厂的吊机吊出。龙源期刊网系统中心定位三缆定位原则是以三缆定位围阱中心为基准（围阱是固定结构，围阱确定以后，三缆定位筒体的中心即确定）。利用船体中心线来找到在三缆定位围阱上理论的四分点，以此来确定围阱的理论中心。利用脚手架十字铰制作一个十字架工装，在定位围阱的圆上测定至少12个点来确定圆的实际中心。做好地样标记并记录偏差数据作为参考。在围阱上顶部和底部分别做好首尾左右四分点标记。2.2三缆定位围阱三缆定位围阱的圆度要求极限为10mm（+/-5mm）。否则上固定座可能无法安装。2.3三缆定位导轨与下固定座三缆定位围阱的中心确定以后，三缆定位下固定座，三缆筒体导轨的位置即可确定。沿着测定出的四分点标记的首尾标记移动十字架工装，使首尾方向上的移动距离为815mm，做好标记（滑轨的理论中心线）并检查十字架左右宽度。记录此数据（理论2637mm）。检查左右的半宽偏差。要求此半宽偏差（尤其是下口）在+/-2.5mm以内。（在此范围内，下固定座与筒体可以与筒体直接焊接，在2.5mm到5mm以内，需要定好下固定座中心位置，注意对称施焊。超出5mm，需要修割或适量补偿，需要将数据反馈技术部门讨论修改方案）。根据理论数据，修割三缆定位滑轨。修割的方法是：将滑轨中心后移85mm，记下数据a（2524mm），然后前移170mm，记录数据b（2735mm），则轨道短边尺寸最短尺寸（a-2309）/2，长边最长尺寸为（b-2309）/2，两点连线然后修割余量。检查三缆定位上的相关尺寸c和d。见下图：筒体下固定座沿两圆孔的连线找到中心线位置，并做好上口与下口的标记。龙源期刊网定位筒体下固定座，使其定位距基高度不低于甲板距基高度h+d-c+10，并使该固定座中心线的标记和筒体上标记的连线重合，且两圆孔的连线距三缆定位围阱中心线的距离为700mm。定位好后用码板固定，报焊前交验。修割后的轨道用码板固定在理论位置，使用两端带扁钢条的钢管工装，在绳索的帮助下，试验一下滑轨的滑移功能，如无问题，报焊前。报验结束，焊接三缆定位下固定座及导轨。三缆定位下固定座要先焊内部的筋板，然后再焊底部封板（拨板），底部封板（拨板）焊接后注意从外部打磨下固定座上的飞边，使外表面平滑过渡，不得影响分拨滑轮提升三缆定位筒体的功能。最后焊接下固定座顶部封板。2.4安装筒体提升耳板按照图纸的定位要求安装筒体提升耳板。2.5三缆定位筒体的安装将筒体分为两部分。将橡胶板固定在下固定座上。在吊机的帮助下吊入下半部分筒体，使筒体沿滑轨滑移到位。下方时要特别注意整理好下导向滑轮的方位，勿使滑轮与下固定座接触，造成损坏。将筒体上固定座附连在三缆定位筒体上半部分上。用支撑座焊接并并插销杆锁好，整体缓慢吊入。吊入后下筒体与上筒体之间的连接，割除支撑然后使上筒体落在下筒体上，然后旋转上筒体对准螺栓孔后把紧螺栓。为方便调节法兰孔的对中，可在在筒体法兰的螺栓孔上插入螺柱，在筒体内部用手拉葫芦或索具螺旋扣调节。调节到位后，连接法兰螺栓并紧固。松开吊具后，使整个三缆固定筒體的重量落在下固定座上。上固定座的重量落在三缆筒体围阱上。2.6导向滑轮组的安装龙源期刊网三缆定位筒体顶部滑轮组的安装位置（三缆定位筒体上），以及三缆定位筒体提升导向滑轮的位置（甲板上）需要现场拉线确定。拉线的方法是：从三缆定位绞车的主卷筒中心线分别引出一根琴钢丝，经过下导向滑轮后绕出，上导向滑轮的位置在钢丝绳经过路径上，且尽量使钢丝绳方向保持垂直，另外还需要保证滑轮轴拆卸方便。拉好线后焊接三个滑轮组。焊接的顺序应该是先中间的滑轮，后两边的滑轮。2.7三缆定位下固定座拨板的安装对于拨板结构的拨板线型设计上，首先通过了解三缆定位系统的工作原理，模拟三个定位出绳滑轮的旋转轨迹和避开筒体下固定座所需的最小角度，根据旋转轨迹模拟拨板线型。对于拨板结构的角度设计，测算筒体提升导向滑轮与滑轮座之间的摩擦力，测算拨板结构对筒体提升导向滑轮产生的推力及压力;其中拨板结构对筒体提升导向滑轮产生的推力促使筒体提升导向滑轮在被提升的过程中同时向船首方向旋转;拨板结构对筒体提升导向滑轮产生的压力会增大筒体提升导向滑轮与滑轮座之间的摩擦力，因此从力学原理分析拨板结构两边侧面上所有点对筒体提升导向滑轮产生的推力必须大于筒体提升导向滑轮的摩擦力与水阻力之和。对于拨板结构的线型光顺，根据筒体提升导向滑轮提升并旋转避开筒体下固定座的运动轨迹和所需角度，以及拨板结构两侧面边的角度设计，在筒体提升导向滑轮7运动轨迹范围内选取一些空间点并连成空间曲线，形成一个空间曲面，然后利用“船体三向光顺”原理针对该拨板结构曲面进行曲面光顺。拨板结构能够同时推动靠船尾方向的两个定位出绳滑轮向船首方向旋转到能够安全避开筒体下固定座的角度，最终满足三缆定位系统的使用功能。三缆定位筒体安装结束。结论涉及一种应用于绞吸式挖泥船的三缆定位系统。1）三缆定位系统与钢桩定位装置结合使用，能使绞吸式挖泥船适应于不同工作海域的地理条件及气候海况环境中;2）三缆定位系统结构形式相对简单，生产加工容易，成本较低;3）三缆定位系统实现绞吸式挖泥船航行与施工状态自由转换便捷，也便于维修保养。龙源期刊网参考文献：[1]《机械设计手册》，机械工业出版社，2010.01[2]中国船舶工业集团公司第七O八研究所.《5000kw自航绞吸船建造规格书》，[3]中国船舶工业集团公司第七O八研究所.5000kw自航绞吸船桥架系列施工图纸，[4]天津航道局.疏浚工程技术规范.中华人民共和国行业标准.1999