CN109533220A - 一种用于大型半潜船的组合式助浮装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于大型半潜船的组合式助浮装置及其施工方法，属于大型船舶与海洋工程建造技术领域。该助浮装置包括浮箱主体，连接板，联通装置，浮力调控机构和限位与浮力传递机构。浮箱主体为钢制水密箱式结构，采用常规造船方式建造，各个浮箱主体之间通过连接板进行连接，可以组装成不同规模的大型助浮装置。该助浮装置结构简单、易于制造，各个浮箱主体之间相对独立，方便进入内部进行检修。适用范围广，可以在船坞中组合成适用于不同船舶的助浮装置。只需一根排气总管与空气泵即可控制整体浮箱的上浮与下沉。拆解和组合方便，无需水下作业，在拆卸之后可以重新组合成适用于其他船舶或海洋平台的助浮装置，可以重复利用。

Description

一种用于大型半潜船的组合式助浮装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种用于大型半潜船的组合式助浮装置及其施工方法，属于大型船舶与海洋工程建造技术领域。

背景技术

船舶和海洋平台建造的自重逐渐增大，如总重达10W吨的半潜起重铺管船，船体的体积更加庞大，长达200米、宽达60米，这些船舶的建造基本采用在厂房内分段建造，在船坞内进行分段以及总段的合拢，合拢完毕后向船坞内注水，使船舶吃水满足一定要求后进入预定航道进行下一步的舾装以及试验。受船坞本身尺寸以及容许建造能力的限制的影响，在船舶平台的建造和出航的过程中经常会遇到由于船舶吃水深度大于航道或船坞的水深，从而导致船舶触底或船底与水底小于安全距离而无法出航或经过浅水水域到达指定地点，不仅影响了船舶平台的出航和进一步的交付使用的进度，还会导致船底与坞底的损坏，造成巨大的经济损失。解决这个问题有两种思路，一是为船体增加一定量的浮力来保证安全出坞，二是将一些非结构性设施在船坞外的水域安装从而减轻自重。目前各大船厂常用的方法有两种，一是利用整体式钢制浮箱助浮，这种整体式浮箱，体积庞大，建造、运输、存放困难，适用范围小，制作前需详细设计。另一种方法是只在船坞中安装一部分设备减轻自重，这种方法会导致延长建造周期，而且在海上安装设备实施起来比较复杂，经济性较差。

发明内容

针对上述问题本发明提供一种用于在船坞使用的大型组合式助浮装置及其施工方法，这种组合式助浮装置由多个浮箱主体组合而成，这种浮箱主体的四周可以与其他浮箱主体连接，可以组装成适用于多种不同情况下的助浮装置，之后再与船体部分连接，安装过程位于船坞内。待船出坞后，解除助浮装置与船体的连接，使其浮上水面，从而进行回收，再解除浮箱主体与浮箱主体之间的连接，进行运输与存储。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于大型半潜船的组合式助浮装置，所述助浮装置包括浮箱主体，所述助浮装置还包括连接板、连通机构、浮力调控机构和限位与浮力传递机构，所述浮箱主体采用一个四角采用直角缺口的浮箱顶板，四个浮箱侧板、八个缺口侧板和一个浮箱底板焊接在一起构成水密的箱式结构，在浮箱顶板和缺口侧板的边缘设有成排均匀分布的螺杆，在相邻的两个浮箱主体之间采用设有双排通孔的连接板与螺杆连接并用螺母紧固，除在相邻两个浮箱顶板之间用连接板连接外，在相邻两个缺口侧板之间也用连接板连接。

所述连通机构采用带连接管的水密法兰，一个浮箱主体的连通机构通气软管与另一个浮箱主体的连通机构连接, 通气软管两端用管夹固定在水密法兰的连接管上。

所述浮力调控机构包含空气泵和电控海底阀 ，空气泵通过通气总管与带连接管的水密法兰连接，电控海底阀设置于浮箱底板上。

所述限位与浮力传递机构连接组合式助浮装置与船体，限位与浮力传递机构包含吊环、横向限位钢丝绳、斜向限位钢丝绳、安全吊钩、吊耳、连接螺栓和卸扣；横向限位钢丝绳和斜向限位钢丝绳一端设置卸扣，卸扣与连接板上的吊耳通过连接螺栓连接，另一端设置有安全吊钩，安全吊钩与船体上的吊环卡扣连接。

一种用于大型半潜船的组合式助浮装置的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

1）根据需要助浮的船体得出所需浮箱主体的数目，利用龙门吊依次将浮箱主体吊装至船坞中的指定位置；

2）利用坞底的可调墩将各个浮箱主体调整至预定组合位置，使浮箱主体处于相同竖直高度上，然后利用管夹将通气软管的两端分别与需要连接的两个浮箱主体的水密法兰的连接管连接；将不需要连接的浮箱主体（1）上的水密法兰（3a）的连接管用橡胶密封。

3）通过机械安装的方式将浮箱主体通过连接板、螺杆和螺母连接；

4）将通气总管的一端连接在空气泵上，另一端连接在距离坞台最近的浮箱侧板上部中间的水密法兰上；

5）待大型船舶与海洋平台建造完毕后，在靠近船体一侧的连接板和船体对应位置焊接上相应的吊耳与吊环，再将横向限位钢丝绳、斜向限位钢丝绳的两端连接上，带有安全吊钩的一端与船体上的吊环相连接，带有卸扣的一端与连接板上的吊耳相连接，连接时横向限位钢丝绳、斜向限位钢丝绳应处于张紧状态；

6）打开坞门让海水流进船坞，待坞内水面与外界水面高度平齐时，打开电控海底阀，让海水自由流入浮箱中，观察船体的水线变化，待进水刚好达到设计助浮水线时关闭电控海底阀，船舶即可安全出坞；

7）待船舶驶出船坞到达相应水深的水域后，停止航行，待平稳后，打开电控海底阀，让水流入浮箱主体，观察在船体下沉至正常水线左右时，关闭电控海底阀；

8）手动拆解横向限位钢丝绳和斜向限位钢丝绳一端卸扣上的连接螺栓，横向限位钢丝绳和斜向限位钢丝绳的另一端在重力的作用下自然下垂至船体一侧，挂在吊环上，位于船体上的工作人员将横向限位钢丝绳和斜向限位钢丝绳进行回收；

9）待船舶驶离后，开启空气泵与电控海底阀进行排水，当水排空之后，助浮装置上浮至水面，拖进船坞；

10）将船坞中的水进行排空，对助浮装置进行拆解、存放，完成助浮作业。

本发明的有益效果是：一种用于大型半潜船的组合式助浮装置及其施工方法，助浮装置包括浮箱主体，连接板，联通装置，浮力调控机构和限位与浮力传递机构，浮箱主体之间通过连接板连接构成组合助浮装置。该助浮装置结构简单易于制造，各个浮箱主体之间相对独立，方便进入内部进行检修。可以在船坞中组合成适用于不同船舶的助浮装置，适用范围广。相邻浮箱模块通过连接板与螺栓紧固件进行连接，具有良好的结构强度，并且拆卸方便。各个浮箱之间通过通气软管相互连通，只需一根排气总管与空气泵即可控制整体浮箱的上浮与下沉。组合助浮装置与船体之间的钢丝绳采用卸扣与安全吊钩连接，拆解方便，无需水下作业，使得回收拆卸组合式助浮装置的工作更为简便，在拆卸之后可以重新组合成适用于其他船舶或海洋平台的助浮装置，该组合式助浮装置可以重复利用，经济性较好。

附图说明

图1是浮箱主体的外部立体图。

图2是图1中A放大图。

图3是图1中B放大图。

图4是浮箱主体的内部结构图。

图5是图4中C放大图。

图6是浮箱主体连接示意图。

图7是图6中D放大图。

图8是组合式助浮装置安装在船坞中的示意图。

图9是组合式助浮装置与船体连接示意图。

图10是组合式助浮装置安装完成后整体结构图。

图中：1、浮箱主体，1a、浮箱顶板，1b、浮箱侧板，1c、浮箱底板，1d、

缺口侧板，2、连接板，2a、螺杆，2b、螺母，3、联通装置，3a、水密法兰，3b、管夹，3c、通气软管，4、电控海底阀，5、船坞，6、通气总管，7、空气泵，8、限位与浮力传递机构，8a、吊环，8b、横向限位钢丝绳，8c、斜向限位钢丝绳，8d、安全吊钩，8e、船体，8f、吊耳，8g、连接螺栓，8h、卸扣。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式对本发明进行说明：

如图1、2、4、6所示，这种用于大型半潜船的组合式助浮装置包括浮箱主体1，连接板2，联通装置3，浮力调控机构和限位与浮力传递机构8，浮箱主体1为对称的焊接箱型结构，包含浮箱顶板1a，浮箱侧板1b、缺口侧板1d和浮箱底板1c。浮箱主体1之间通过连接板2连接构成组合式助浮装置，浮箱顶板1a的四周和浮箱侧板1b的两侧设有均匀分布的螺杆2a，连接板2上设置双排通孔，通孔穿过螺杆2a通过螺母2b固定。浮箱主体1的作用是为大型船舶与海洋平台结构提供浮力。其四周侧板的顶部中间位置设有水密法兰3a；在底板的内表面中心位置焊有一个凸台，用来安装电控海底阀4。连接板2为均匀开孔的钢板，用于浮箱主体1之间的连接，螺杆2a用以保证浮箱主体的连接处具有足够的总体强度，包括抗拉强度与抗剪强度。

如图3、5、7、8所示，连通机构3包含水密法兰3a，通气软管3c和管夹3b，水密法兰3a设置于浮箱侧板1b的上部，通气软管3c通过水密法兰3a和管夹3b固定连接连于两个浮箱主体1之间，该机构的作用是利用管夹将通气软管3c的两端分别与需要连接的两个浮箱主体1水密法兰3a的连接管连接，从而实现浮箱主体1之间的连通。浮力调控机构包含空气泵7和电控海底阀4，空气泵7通过通气总管6与水密法兰3a的连接管连接。电控海底阀4设置于浮箱底板1c的内表面上。浮力调控机构的作用是通过控制海底阀4与空气泵7的开关来控制海水进入浮箱主体1中，一方面可以调整组合式助浮装置的浮力大小，另一方面可以在船舶驶离后，使其上浮，从而进而进行回收、拆分、存放。

如图9、10所示，组合式助浮装置与船体8e通过限位与浮力传递机构8连接，限位与浮力传递机构8包含吊环8a、横向限位钢丝绳8b、斜向限位钢丝绳8c、安全吊钩8d、吊耳8f、连接螺栓8g和卸扣8h。横向限位钢丝绳8b和斜向限位钢丝绳8c一端设置卸扣8h，卸扣8h与连接板2上的吊耳8f通过连接螺栓8g连接，另一端设置有安全吊钩8d，安全吊钩8d与船体8e上的吊环8a卡扣连接。在每个需要与船体进行连接的连接板2上焊接两个吊耳8f，在船体上对应的位置同时焊接两个吊环8a，将横向限位钢丝绳8b和斜向限位钢丝绳8c带有卸扣的一端与连接板2上的吊耳8f相连，带有安全吊钩8d的一端与船体上的吊环8a相连，机械安装作业在侧部即可完成。该机构的作用是把组合式助浮装置与船体连接起来，一端连接在浮箱的吊环上，另一端连接在船体上，其中水平的钢丝绳用来限制横向的位移，抵消横向的干扰力，另一根斜向的限位钢丝绳用来传递浮力，限制垂向位移。

一种用于大型半潜船的组合式助浮装置的施工方法包括以下步骤：

1、根据需要助浮的船体得出所需浮箱主体1的数目，利用龙门吊依次将浮箱主体1吊装至船坞5中的指定位置；

2、利用坞底的可调墩将各个浮箱主体1调整至预定组合位置，使浮箱主体1处于相同竖直高度上，然后利用管夹3b将通气软管3c的两端分别与需要连接的两个浮箱主体1的水密法兰3a的连接管连接；将不需要连接的浮箱主体（1）上的水密法兰（3a）的连接管用橡胶密封；

3、通过机械安装的方式将浮箱主体1通过连接板2、螺杆2a和螺母2b连接；

4、将通气总管6的一端连接在空气泵7上，另一端连接在距离坞台最近的浮箱侧板1b上部中间的水密法兰3a上；

5、待大型船舶与海洋平台建造完毕后，在靠近船体8e一侧的连接板2和船体8e对应位置焊接上相应的吊耳8f与吊环8a，再将横向限位钢丝绳8b、斜向限位钢丝绳8c的两端连接上，带有安全吊钩8d的一端与船体上的吊环8a相连接，带有卸扣8h的一端与连接板2上的吊耳8f相连接，连接时横向限位钢丝绳8b、斜向限位钢丝绳8c应处于张紧状态；

6、打开坞门让海水流进船坞5，待坞内水面与外界水面高度平齐时，打开电控海底阀4，让海水自由流入浮箱中，观察船体的水线变化，待进水刚好达到设计助浮水线时关闭电控海底阀4，船舶即可安全出坞；

7、待船舶驶出船坞到达相应水深的水域后，停止航行，待平稳后，打开电控海底阀4，让水流入浮箱主体1，观察在船体下沉至正常水线左右时，关闭电控海底阀4；

8、手动拆解横向限位钢丝绳8b和斜向限位钢丝绳8c一端卸扣8h上的连接螺栓8g，横向限位钢丝绳8b和斜向限位钢丝绳8c的另一端在重力的作用下自然下垂至船体一侧，挂在吊环8a上，位于船体上的工作人员将横向限位钢丝绳8b和斜向限位钢丝绳8c进行回收；

9、待船舶驶离后，开启空气泵7与电控海底阀4进行排水，当水排空之后，助浮装置上浮至水面，拖进船坞；

10、将船坞5中的水进行排空，对助浮装置进行拆解、存放，完成助浮作业。

Claims (5)

1.一种用于大型半潜船的组合式助浮装置，所述助浮装置包括浮箱主体（1），其特征在于：所述助浮装置还包括连接板（2）、连通机构（3）、浮力调控机构和限位与浮力传递机构（8），所述浮箱主体（1）采用一个四角采用直角缺口的浮箱顶板（1a），四个浮箱侧板（1b）、八个缺口侧板（1d）和一个浮箱底板（1c）焊接在一起构成水密的箱式结构，在浮箱顶板（1a）和缺口侧板（1d）的边缘设有成排均匀分布的螺杆（2a），在相邻的两个浮箱主体（1）之间采用设有双排通孔的连接板（2）与螺杆（2a）连接并用螺母（2b）紧固，除在相邻两个浮箱顶板（1a）之间用连接板（2）连接外，在相邻两个缺口侧板（1d）之间也用连接板（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于大型半潜船的组合式助浮装置，其特征在于：所述连通机构（3）采用带连接管的水密法兰（3a），一个浮箱主体（1）的连通机构（3）通气软管（3c）与另一个浮箱主体（1）的连通机构（3）连接，通气软管（3c）两端用管夹（3b）固定在水密法兰（3a）的连接管上。

3.根据权利要求1所述的一种用于大型半潜船的组合式助浮装置，其特征在于：所述浮力调控机构包含空气泵（7）和电控海底阀（4），空气泵（7）通过通气总管（6）与带连接管的水密法兰（3a）连接，电控海底阀（4）设置于浮箱底板（1c）上。

4.根据权利要求1所述的一种用于大型半潜船的组合式助浮装置，其特征在于：所述限位与浮力传递机构（8）连接组合式助浮装置与船体（8e），限位与浮力传递机构（8）包含吊环（8a）、横向限位钢丝绳（8b）、斜向限位钢丝绳（8c）、安全吊钩（8d）、吊耳（8f）、连接螺栓（8g）和卸扣（8h）；横向限位钢丝绳（8b）和斜向限位钢丝绳（8c）一端设置卸扣（8h），卸扣（8h）与连接板（2）上的吊耳（8f）通过连接螺栓（8g）连接，另一端设置有安全吊钩（8d），安全吊钩（8d）与船体（8e）上的吊环（8a）卡扣连接。

5.根据权利要求1所述一种用于大型半潜船的组合式助浮装置的施工方法，其特征在于，该施工方法包括以下步骤：

1）根据需要助浮的船体得出所需浮箱主体（1）的数目，利用龙门吊依次将浮箱主体（1）吊装至船坞（5）中的指定位置；

2）利用坞底的可调墩将各个浮箱主体（1）调整至预定组合位置，使浮箱主体（1）处于相同竖直高度上，然后利用管夹（3b）将通气软管（3c）的两端分别与需要连接的两个浮箱主体（1）的水密法兰（3a）的连接管连接；将不需要连接的浮箱主体（1）上的水密法兰（3a）的连接管用橡胶密封；

3）通过机械安装的方式将浮箱主体（1）通过连接板（2）、螺杆（2a）和螺母（2b）连接；

4）将通气总管（6）的一端连接在空气泵（7）上，另一端连接在距离坞台最近的浮箱侧板（1b）上部中间的水密法兰（3a）上；

5）待大型船舶与海洋平台建造完毕后，在靠近船体（8e）一侧的连接板（2）和船体（8e）对应位置焊接上相应的吊耳（8f）与吊环（8a），再将横向限位钢丝绳（8b）、斜向限位钢丝绳（8c）的两端连接上，带有安全吊钩（8d）的一端与船体上的吊环（8a）相连接，带有卸扣（8h）的一端与连接板（2）上的吊耳（8f）相连接，连接时横向限位钢丝绳（8b）、斜向限位钢丝绳（8c）应处于张紧状态；

6）打开坞门让海水流进船坞（5），待坞内水面与外界水面高度平齐时，打开电控海底阀（4），让海水自由流入浮箱中，观察船体的水线变化，待进水刚好达到设计助浮水线时关闭电控海底阀（4），船舶即可安全出坞；

7）待船舶驶出船坞（5）到达相应水深的水域后，停止航行，待平稳后，打开电控海底阀（4），让水流入浮箱主体（1），观察在船体下沉至正常水线左右时，关闭电控海底阀（4）；

8）手动拆解横向限位钢丝绳（8b）和斜向限位钢丝绳（8c）一端卸扣（8h）上的连接螺栓（8g），横向限位钢丝绳（8b）和斜向限位钢丝绳（8c）的另一端在重力的作用下自然下垂至船体一侧，挂在吊环（8a）上，位于船体上的工作人员将横向限位钢丝绳（8b）和斜向限位钢丝绳（8c）进行回收；

9）待船舶驶离后，开启空气泵（7）与电控海底阀（4）进行排水，当水排空之后，助浮装置上浮至水面，拖进船坞（5）；

10）将船坞（5）中的水进行排空，对助浮装置进行拆解、存放，完成助浮作业。