CN116714722A - 大型预制构件浮运安装一体船及其浮运安装沉箱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海工大型预制构件浮运领域，具体涉及大型预制构件浮运安装一体船及其浮运安装沉箱的方法。本发明主体结构为母船，母船在船舶侧舷开设有开口凹槽，开口凹槽边缘安装有预制构件锁紧机构，开口凹槽还带有装配式船舱锁紧机构，在母船艏艉设置侧推装置。本发明船舶与现有的拖轮与半潜驳相比，提高了长距离浮运的稳定性，降低了运输风险，也避免了传统拖运方法易出现的断缆、偏荡风险；并且本发明船舶制造成本低于同级别半潜驳，降低了海工大型预制构件运输成本。
Description
技术领域
本发明属于船舶设计领域，具体涉及大型预制构件浮运安装一体船及其浮运安装沉箱的方法。
背景技术
大型构件，如沉箱等，多采用水上拖带或半潜驳浮运方式实现远程运输。常规水上拖带多采用拖轮拖曳方式，构件与拖轮间利用缆绳实现软连接。浮运过程中，在风、浪、流的综合作用下，构件存在较大的倾覆风险，安全风险较大。
除采用拖轮实现拖带外，部分大型构件也可采用半潜驳实现浮运，但利用半潜驳进行浮运存在航速低、效率低、半潜驳造价高等问题，不宜用于远程浮运。
上述两种方式仅能实现构件的水上浮运，不具备安装到位的功能。在构件水上安装方面，尤其是安装位置周边无固定构件时，实现一次性高精度安装技术难度较大。
发明内容
本发明的目的是解决现有的长途浮运大型预制构件方法成本高、风险大的问题，提供大型预制构件浮运安装一体船及其浮运安装沉箱的方法提高工作效率。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：
一种大型预制构件浮运安装一体船，所述母船在船舶侧舷开设有开口凹槽，开口凹槽活动承装预制构件，在开口凹槽边缘安装有预制构件锁紧机构，预制构件锁紧机构具有锁紧和限制功能，锁紧功能是通过所述预制构件锁紧机构使预制构件与母船锁紧连成整体，限制功能是限制预制构件在水平方向上无法移动，在垂直方向可自由滑动；所述母船艏艉还设置有侧推装置。
优选的是，所述开口凹槽开设在母船靠近船艏的左舷或者右舷。
优选的是，所述母船船艉布置有全回转螺旋桨推进系统。
优选的是，所述开口凹槽还带有装配式船舱锁紧机构，母船的开口凹槽可以装入一装配式船舱，装配式船舱可通过装配式船舱锁紧机构与母船连接固定。装配式船舱装入后，整船可做方驳使用。
优选的是，所述母船内设置有若干压载水仓；
优选的是，所述侧推装置数量为四个，按两艏两艉方式分布在母船船体两侧。
优选的是，所述预制构件锁紧机构为多功能锁紧装置或具备不同锁紧功能的装置组合，预制构件锁紧机构包括顶部为橡胶垫的千斤顶锁具和顶部为滑轮的千斤顶锁具；
顶部为橡胶垫的千斤顶锁具用于浮运过程中锁紧预制构件，使预制构件与母船连成整体，顶部为滑轮的千斤顶锁具用于预制构件安装过程中顶紧预制构件，使预制构件在水平方向上无法移动，在垂直方向可通过滑轮自由滑动。
优选的是，当预制构件的形状无法使用千斤顶锁具顶紧时，在预制构件上安装限位支架，使其达到千斤顶锁具锁紧要求，配合预制构件锁紧机构完成顶紧。
优选的是，所述母船甲板上可设置上层建筑与甲板作业机械设备。
本发明还公开浮运安装一体船浮运安装沉箱的方法，包括如下步骤：
S1.沉箱出运后嵌入母船的开口凹槽，并利用预制构件锁紧机构固定，使沉箱与母船连成整体；
S2.对母船进行整体调平；
S3.将母船与沉箱一同浮运至安装位置；
S4.利用侧推装置对沉箱位置进行精确定位；
S5.预制构件锁紧机构切换或预制构件锁紧机构功能转换，使沉箱在水平方向上无法移动，在垂直方向上可自由滑动；
S6.沉箱注水下沉；
S7.大型预制构件浮运安装一体船与沉箱脱离，完成安装。
本发明的有益效果如下：
本发明在船舶侧舷开设开口凹槽，通过预制构件锁紧机构实现母船对预制构件的环抱式固定并锁紧，后可带动预制构件在水上浮运。在海上航行时，压载水仓可用于调整保持船舶纵横向稳定性，还可以起到抗风浪的作用。由于预制构件一般不具有流线型外形，本发明通过母船的稳定性设计提升了浮运过程的稳定性，降低了运输风险，也避免了传统拖运方法易出现的断缆、偏荡风险。船艉配备的全回转螺旋桨推进系统可供远程浮运使用，航速可根据实际需要配置不同性能的动力系统。
侧弦开口凹槽的设计是为了保证大型预制构件安装便捷性的一种特殊设计，适用本发明进行浮运安装的大型预制构件具有的特点是，安装完成后，预制构件顶面露出水面，或安装完成后，预制构件顶面以上水深较浅，无法满足船舶吃水要求，如沉箱等。针对此类预制构件，如采用船舶中部等其他开槽方式，难以实现预制构件嵌入槽内，即使完成预制构件嵌入和浮运安装过程，船舶也难以完成移位；采用靠近船艉侧舷开槽，针对近岸施工工况，施工中易出现船艏吃水不足的情况，不利于施工，因此靠近船艏侧弦开槽是最优设计。
本发明的装配式船舱可以通过装配式船舱锁紧机构装配至母船开口凹槽内，将船舶变成自航方驳，具备自航方驳相应功能，并可进行其他功能拓展。本发明在功能拓展方面的技术优势在于，保证专用功能的条件下，可实现专用施工船舶向通用施工船舶的快速可逆转变形，最大程度保留了船舶功能的可拓展性。
本发明在预制构件安装方面的技术优势包括，利用艏艉侧推装置精确定位船舶保证整体精度，实现预制构件一次安装到位，精简了外海独立预制构件安装“先粗安装再精调”的安装工序，实现一次性精确定位安装，且可有效保证安装精度。大大减少预制构件特别是沉箱的运输安装成本。
附图说明
图1是本发明浮运安装一体船俯视结构简图；
图2是带装配式船舱的浮运安装一体船俯视结构简图。
附图标记：1-母船，2-装配式船舱，3-全回转螺旋桨推进系统，4-侧推装置，5-预制构件锁紧机构，6-卡扣公头，7-卡扣母头，8-被托运预制构件。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。
实施例1
从图1俯视图上看，母船1在船舶前体左舷位置开设开口凹槽，开口凹槽周围布设预制构件锁紧机构5，船艏设置两个侧推装置4，船艉同样设置两侧推装置4。在船体内不同位置设压载水仓；压载水仓用于平衡船体，防止偏载。全回转螺旋桨推进系统3布置在船艉，可在远程浮运过程中，由母船全回转螺旋桨推进系统提供动力。母船1行至系泊安装位置，通过侧推装置4精确定位船舶保证整体精度。
开口凹槽内可将被托运预制构件8通过预制构件锁紧机构5固定，预制构件锁紧机构的锁紧功能应包含使构件完全锁紧并与母船连成整体功能，和使构件在水平面完全锁紧固定，在垂直方向可自由移动功能这两种功能。具体可选用顶部为橡胶垫的千斤顶锁具和顶部为滑轮的千斤顶锁具二者的组合。
顶部为橡胶垫的千斤顶锁具用于浮运过程中锁紧预制构件，使预制构件与母船连成整体，顶部为滑轮的千斤顶锁具用于预制构件安装过程中顶紧预制构件，使预制构件在水平方向上无法移动，在垂直方向可通过滑轮自由滑动。
当预制构件为特殊形状，无法使用千斤顶锁具顶紧时，可使用与承装预制构件相匹配的限位支架结构预制构件锁紧机构；具体方法为在被托运预制构件上安装限位支架，使其达到千斤顶锁紧要求，再配合千斤顶锁具完成顶紧。
母船1的甲板上可根据需要设置上层建筑与甲板作业机械设备。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，本发明还有与开口凹槽匹配的装配式船舱2，可以通过吊装方式装配至母船1的开口凹槽，并通过母船开口凹槽边缘设计的装配式船舱锁紧机构实现锁固，本实施例中装配式船舱锁紧机构选用现有的成套的连接件如卡扣进行装配固定，如图2的卡扣包括卡扣公头6与卡扣母头7，卡扣公头6设置在母船开口凹槽边缘，卡扣母头7设置在装配式船舱外部。装配后配合全回转螺旋桨推进系统3将船舶变成自航方驳，具备自航方驳相应功能，并可根据需求进行其他功能拓展。
实施例3
本实施例以3000t级方形沉箱浮运安装施工为例，结合本发明大型预制构件浮运安装一体船，公开一种沉箱浮运安装方法。
方形沉箱尺寸按照20m×22m×17.5m考虑，母船结构与实施例1相同，母船长按照90m，母船宽按照30m，开口凹槽距船艏10m，开口凹槽宽度10m，长23m，配备4组预制构件锁紧机构，每组预制构件锁紧机构均包含顶部为橡胶垫的千斤顶锁具和顶部为滑轮的千斤顶锁具，具体施工步骤如下：
S1.沉箱出运至漂浮状态；
大型预制构件浮运安装一体船移位至沉箱附近，通过侧推装置精调，将开口凹槽对准沉箱，移动船舶，将沉箱内嵌入开口凹槽，内嵌宽度约为10m，利用预制构件锁紧机构中的顶部为橡胶垫的千斤顶锁具将沉箱锁紧，使沉箱与浮运安装一体船连接成整体。为进一步加强沉箱与浮运安装一体船的连接牢固性，可在母船上增加其他加固装置。
S2.利用大型预制构件浮运安装一体船母船内的压载水仓对连成一体的沉箱和浮运安装一体船进行整体调平。
S3.利用大型预制构件浮运安装一体船动力系统将沉箱浮运至安装位置。
S4.利用大型预制构件浮运安装一体船的侧推装置对沉箱安装进行精确定位。
S5.预制构件锁紧机构由步骤S1的紧固功能进行转换，首先利用预制构件锁紧机构中的顶部为滑轮的千斤顶锁具将沉箱顶紧，确保沉箱在水平方向无法移动。
之后放松预制构件锁紧机构中的顶部为橡胶垫的千斤顶锁具，使沉箱保持平面锁紧的状态下，可垂直滑动。
S6.向沉箱内注水，使沉箱下沉直至沉箱坐底并稳定。
S7.放松顶部为滑轮的千斤顶锁具，使沉箱与大型预制构件浮运安装一体船脱离。
横向移动大型预制构件浮运安装一体船至沉箱脱离开口凹槽，完成沉箱安装。
上述施工步骤适用于独立沉箱安装，也适用于多个沉箱按“一字型”顺序安装。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大型预制构件浮运安装一体船，包括母船，其特征在于，所述母船在船舶侧舷开设有开口凹槽，所述开口凹槽活动承装预制构件，在所述开口凹槽边缘安装有预制构件锁紧机构，所述预制构件锁紧机构具有锁紧和限制功能，锁紧功能是通过所述预制构件锁紧机构使预制构件与母船锁紧连成整体，限制功能是限制预制构件在水平方向上无法移动，在垂直方向可自由滑动；所述母船艏艉还设置有侧推装置。
2.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述开口凹槽开设在母船靠近船艏的左舷或者右舷。
3.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述母船船艉布置有全回转螺旋桨推进系统。
4.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述开口凹槽还带有装配式船舱锁紧机构，所述母船的开口凹槽内可活动安装装配式船舱，所述装配式船舱通过所述装配式船舱锁紧机构与所述母船连接固定。
5.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述母船内设置有若干压载水仓。
6.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述侧推装置数量为四个，按两艏两艉方式分布在所述母船船体两侧。
7.根据权利要求1所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述预制构件锁紧机构包括顶部为橡胶垫的千斤顶锁具和顶部为滑轮的千斤顶锁具；
所述顶部为橡胶垫的千斤顶锁具用于浮运过程中锁紧预制构件，使预制构件与母船连成整体；所述顶部为滑轮的千斤顶锁具用于预制构件安装过程中顶紧预制构件，使预制构件在水平方向上无法移动，在垂直方向可通过滑轮自由滑动。
8.根据权利要求7所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，当预制构件的形状无法使用千斤顶锁具顶紧时，在所述预制构件上安装限位支架，使其达到锁紧要求，配合所述预制构件锁紧机构完成顶紧。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的大型预制构件浮运安装一体船，其特征在于，所述母船甲板上可设置上层建筑与甲板作业机械设备。
10.一种利用权利要求1-8中任一项所述的大型预制构件浮运安装一体船浮运安装沉箱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.沉箱出运后嵌入所述母船的开口凹槽，并利用所述预制构件锁紧机构固定，使沉箱与母船连成整体；
S2.对所述母船进行整体调平；
S3.将所述母船与沉箱一同浮运至安装位置；
S4.利用所述侧推装置对沉箱位置进行精确定位；
S5.所述预制构件锁紧机构功能由步骤S1的紧固动作转换，使沉箱在水平方向上无法移动，在垂直方向上可自由滑动；
S6.沉箱注水下沉；
S7.所述大型预制构件浮运安装一体船与沉箱脱离，完成安装。
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