機艙可拆口新型碼頭登船梯的設計及使用

孫振財 胡少軍

(廣船國際工法部)

機艙可拆口新型碼頭登船梯的設計及使用

孫振財 胡少軍

(廣船國際工法部)

本文闡述了一種機艙可拆口新型碼頭登船梯的設計，可作為我司南沙廠區產品船碼頭機艙可拆口登船梯的一種通用形式，其安全性更高，使用方便，解決了登船梯阻礙吊機行走的瓶頸，提高吊機使用效率。

機艙可拆口 登船梯 吊機行走

0 前言

登船梯是現代船舶建造階段?？看a頭作業過程中，方便作業人員安全順利上下船舶的通道裝置。在船舶建造的碼頭階段一般需要在機艙開可拆口重搭設登船梯，方便機艙區域人員上落、物料進出，風水電等管線的拉設等，可以提高現場的工作效率，是非常有必要的。

我司南沙廠區傳統使用的機艙可拆口登船梯現場使用安全性差，且阻礙吊機作業，成為影響吊機利用的瓶頸。因此有必要設計新型登船梯解決現場生產需求。

1 傳統的搭梯問題分析

在碼頭，船舶會隨著波浪、潮汐、天氣、帶纜狀態、壓載變化等諸多因素的影響，而發生前后、上下、左右的移動，因此登船梯不可兩端完全固定，需要某一端要能隨著船的移動自由活動。登船梯結構不能與碼頭岸邊設施，如岸邊防撞裝置、風水電動能箱、氣管、帶纜樁、電箱、吊機路軌等固定設施發生沖突。每型船艉部吃水變化情況和機艙可拆口的設計位置也需要滿足搭梯的高度要求。

南沙廠區碼頭機艙可拆口傳統搭梯形式，見圖1。這種傳統搭梯方式存在以下問題：

⑴ 不同船舶可拆口位置不同，所需過梯長短不一，所需過梯規格、數量較多，堆放占用大量的空間，工裝閑置時間較長?；蛘哌^梯需要頻繁改裝，增加現場工作量，減少過梯的使用壽命；

圖1 傳統搭梯形式

⑵ 使用的安全性較低，船舶前后、左右移動，下轉盤小車移動范圍大，有脫軌掉落的風險。南沙廠區曾經出現過因極端天氣影響，船舶外漂距離過大，過梯下端脫軌掉入海里，人員墜海死亡的嚴重事故；

⑶ 岸邊平臺垂直于岸邊放置，有時會受岸邊設施影響，無法選擇理想位置，現場施工可操作性差；

⑷ 岸邊平臺跨越吊機路軌，導致吊機作業范圍受限，不能很好的協調安排吊機資源，從而影響生產。

2 新型登船梯結構形式研究

鑒于傳統登船梯的種種不足，根據現場的調查研究與分析，構思一種新型登船梯搭設形式，其結構構成形式主要由上轉盤平臺、上轉盤、過梯、下轉盤小車、岸邊輔助平臺等，各部分結構功能主要如下，詳見圖2和圖3。

圖2 新型登船梯俯視圖

圖3 新型登船梯側視圖

⑴ 上轉盤平臺水平垂直于岸邊安裝，其一端伸進機艙可拆口搭梯平臺，轉盤平臺伸進機艙的長度≥1.5m，加固定碼板與搭梯平臺完全焊接固定，上轉盤平臺的另一端帶有可水平旋轉的“上轉盤”，帶有“上轉盤”的上轉盤平臺的另一端需要延伸至碼頭岸邊的水平長度約1.5～2.5m。上轉盤平臺的長度可根據不同船型機艙可拆口的位置距離碼頭岸邊的水平距離使用螺栓連接拼裝到足夠的長度，拼接單元長度為3m/段。

⑵ “上轉盤”與上轉盤平臺用旋轉軸連接，可水平360度旋轉調節?！吧限D盤”一端安裝有鉸接碼，可與過梯連接。連接，可水平360度旋轉調節?！吧限D盤”一端安裝有鉸接碼，可與過梯連接。

⑶ 過梯長度約15m，寬度1～1.4m，其投影平行于碼頭岸線。過梯上端與上轉盤用鉸接碼連接固定，鉸接位置可以上下轉動調節，過梯下端與下轉盤小車鉸接，鉸接位置亦可以上下轉動調節。過梯的這種連接方式可使新型登船梯過梯只需要設計一種形式即可適用于所有船型。

⑷ 下轉盤小車主要由行走小車和轉盤構成，轉盤與過梯下端鉸接，轉盤與行走小車用旋轉軸連接，可水平3 6 0度旋轉調節。行走小車放置于岸邊輔助平臺的軌道上，可以沿軌道方向滾動。（注：下轉盤小車搭設時位置應置于輔助平臺軌道的中部位置。）

⑸ 岸邊輔助平臺沿碼頭岸線布置，平臺底面高度確定為1.5 m，可使平臺置于碼頭的岸邊主要設施之上，減少搭梯受岸邊設施的影響，同時也很好解決輔助平臺跨越吊機路軌的問題。岸邊輔助平臺總長度要求18m，為了方便現場制作、吊運和搭設，將輔助平臺設計為長度9m作為一個單元，可多個串聯使用。

現場使用情況見圖4。

圖4 某型船新型登船梯使用情況

從上面的描述可以看出，新型登船梯的結構連接使得在空間六個方向均可以自由活動；輔助平臺可根據需要串聯，使得軌道長度留有較大的安全裕度，可以保證突發極端天氣下登船梯使用的安全性；新型登船梯巧妙的避開了碼頭岸邊設施和吊機路軌，去除了岸邊設施對搭梯的限制，解決了搭梯對吊機行走的影響；各部件對于不同船型的通用性極強，靈活組裝使用即可，減少制作某型船專用登船梯工裝數量，節省制作費用，避免因工裝閑置時占用場地資源。

3 新型登船梯上轉盤平臺結構受力校核分析

新型登船梯從結構形式上可以看出，上轉盤平臺結構為最危險的受彎構件，需要進行強度受力校核分析。本文以上轉盤平臺長度最長，梁中最大彎矩最大的32 000 DWT原油輪機艙可拆口新型登船梯上轉盤平臺設計為例分析：

⑴ 梁截面幾何參數和受力狀況：上轉盤平臺計算長度21m,為鋼板拼焊的矩形箱形截面梁，截面尺寸為400×1400×12，見圖5。上平臺的約束在機艙可拆口一端固支，另一端豎直方向鉸支，上平臺在豎直方向有鉸支端的集中荷載和整個梁長度方向的自重及人員均布荷載作用，在水平方向受船舶前后移動影響，鉸支端部受水平集中荷載作用。

圖5 上轉盤平臺截面圖

設計荷載有：

F1：上轉盤平臺端部垂直設計荷載，F1=60000N

F2：上轉盤平臺端部水平設計荷載，F2=30000N

G：上轉盤平臺自重均布荷載，G=430kg/m

—上轉盤平臺使用時人員均布荷載。q=480kg/m

梁的截面特性：

Wx：截面抗彎系數(cm3）

Wx= 6856.44cm3

Ixx：慣性距（cm4)

Ix =137128.76cm4

Wyx：抗彎截面系數(cm3）

Wy= 14049.13cm3

Iy：慣性距（cm4) I y=983439.16 cm4

A：截面積（cm2） A=426.24cm2

⑵ 在垂直荷載F1、G、q作用下，可以將上轉盤平臺簡化為簡支梁結構見圖6。

圖6 簡化模型1

根據簡支梁在集中荷載和均布荷載共同作用下的剪力彎矩圖可知，梁中點處的剪力、彎矩最大，屬于最危險截面。

驗算截面抗剪強度：

最大剪力

Q=（G+q）L/2=（430+480）×21/2

=9555kg=93639N

剪應力

遠小于許用剪切應力，強度滿足。

驗算截面抗彎強度：

抗彎強度滿足。（根據船體工藝手冊對梁的安全系數要求，n取2.5，下同）

剛性校核：

變形撓度值

不滿足要求。此種問題可以能過在上轉盤平臺中間位置增加拉索來解決。

⑶ 在水平荷載F2作用下，可以將上轉盤平臺簡化為懸臂梁結構見圖7。

根據懸臂梁在集中荷載作用下的剪力彎矩圖可知，梁O點處的剪力、彎矩最大，屬于最危險截面。

驗算截面抗剪強度：

最大剪力Q=F=30000N

剪應力

遠小于許用剪切應力，強度滿足。

驗算截面抗彎強度：

抗彎強度滿足。

剛性校核：

變形撓度值

滿足要求。

根據目前現有船型分析研究，對于其它船型，上平臺的計算長度均小于21m，強度均可滿足使用要求。

圖7 簡化模型2

4 結束語

本文闡述的新型登船梯已經在82 000 DWT散貨船、115 000 DWT原油輪、250 000 DWT礦砂船等多型產品船上得到應用和推廣，并取得很好的成效。這種登船梯可作為船舶碼頭建造階段機艙開可拆口搭梯的一種通用形式，其安全性更高，解決了傳統搭梯阻礙吊機行走的瓶頸，使吊機使用的效率大大提高。今后，隨著我司新接船型的不斷增多，也要求我司根據生產需要不斷的尋求更好的搭梯方式，不斷的優化工藝工裝件的結構設計，實現設計的實用性，安全性，經濟性三者的完美結合。

[1] 劉鴻文.材料力學Ⅰ.北京：高等教育出版社，2004.1.

[2] 魏明鐘.鋼結構（第二版）.武漢：武漢理工大學出版社，2002.10.

[3] 黃浩.船體工藝手冊.北京：國防工業出版社，2013.1.

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.04.006

2016-5-13）

孫振財（1986--），男，助理工程師，船舶建造工藝。

胡少軍（1985--），男，助理工程師，船舶建造工藝。