孔新華 辛業(yè)

（泰安泰山福神齒輪箱有限責(zé)任公司 山東泰安 271000）

在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，人們對于海洋方面產(chǎn)生的需求正在不斷提升，這也為海洋開發(fā)力度的提升起到了良好的促進(jìn)作用，從而更好地滿足能源供應(yīng)方面的基本需求。隨著開采力度的不斷提升，各類探測儀器、開采儀器的精密程度也在持續(xù)提升。為了更好地促進(jìn)各類工程項目的順利開展，就必須要提高對于船塢起重設(shè)備的重視程度，確保其能夠更好地發(fā)揮出實際作用。

1 船塢起重設(shè)備的基本概述

1.1 大型起重船發(fā)展

在起重船的初級發(fā)展階段中，就是在船舶的甲板部位上放置調(diào)車，這樣就能夠直接在海面上進(jìn)行各類起重動作。而針對這種船與吊車結(jié)合的形式進(jìn)行了改造優(yōu)化，便形成了第一臺船用起重機(jī)，在后續(xù)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，起重船自身的能力正在不斷提升，再加上經(jīng)濟(jì)發(fā)展及使用方式等方面產(chǎn)生的變化，其對于起重船所提出的要求比較高。如果起重噸位高于2000t，就出現(xiàn)了浮式起重船，這種起重船又可以詳細(xì)劃分為駁型及船型兩種不同類型，而每種類型的起重船都有著完全不同的用處。隨著船舶數(shù)量的不斷提升，起重設(shè)備已經(jīng)從最開始的幾百噸發(fā)展到了目前的幾千噸，如上海打撈局、煙臺打撈局及中鐵大橋局等單位，其所采用的大型起重船設(shè)備都處在國家的領(lǐng)先水平，通過這部分起重設(shè)備的應(yīng)用，不僅可以高效地完成船舶打撈、建筑物拆卸等大型工程項目，也能夠穩(wěn)步提高工作效率與工作質(zhì)量。

1.2 起重機(jī)的具體類型

1.2.1 駁型起重機(jī)

駁型起重機(jī)與長方形較為類似，為了更好地開展作業(yè)，其中不會設(shè)置梁拱等，整體船體結(jié)構(gòu)相對于其他船型來說較為簡便，這也有利于在船體當(dāng)中放置一些其他的貨物等。同時，駁型船也容易進(jìn)行慣性加速，所承受的慣性力也相對較高，會產(chǎn)生極大的拖航阻力，如果船體的整體設(shè)計存在缺陷，在拖航階段中就會對自身或是過往的其他船只產(chǎn)生較為嚴(yán)重的損傷，然而在大部分情況下，通過駁型起重船可以有效滿足鋪管及起重等基本的工作需求，這也使其得到了十分廣泛的應(yīng)用。

1.2.2 船型與半潛式起重船

船型起重船具備著自主航行、調(diào)遣速度較快及容易進(jìn)行定位等多種特征，但這種船型的船體在布置階段中會受到較大的限制，由于干舷比較高及甲板不夠?qū)挼榷喾N原因產(chǎn)生的影響，使得這種船型并不常用。而半潛式起重船則集中了以上兩種類型的所有優(yōu)點，其在風(fēng)浪條件下整體穩(wěn)定性比較高，但這種船在結(jié)構(gòu)方面十分復(fù)雜，需要在進(jìn)行多方面對比的情況下才能確定是否使用［1］。

1.2.3 雙體船

這種雙體船在船型方面有著比較大的甲板及較高的穩(wěn)定性，整體操作性較為優(yōu)異，更加安全便利，但這種雙體船的鋼鐵材料比較重，很容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)擺動的問題，這就對正常的作業(yè)流程產(chǎn)生了影響，在動力定位方面，其相對于其他船只來說也比較困難。

2 目前所用的主要船塢起重設(shè)備

2.1 龍門起重機(jī)

造船龍門起重機(jī)的起重量及跨度相對比較高，主要就應(yīng)用在船體分段的吊裝方面，其中還具備著船體分段作業(yè)及翻身作業(yè)的基本功能。在龍門起重機(jī)當(dāng)中，其內(nèi)部的主要機(jī)構(gòu)為上下小車起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及上下小車結(jié)構(gòu)等，龍門起重機(jī)當(dāng)中的起升機(jī)構(gòu)，通常都設(shè)置有兩臺不同的起重小車，分別是下小車以及上小車，上小車包括了兩個吊鉤，而在下小車中設(shè)置一個主鉤和一個副鉤。上小車兩個吊鉤，其在起重能力方面基本一致，并且上小車當(dāng)中的兩吊鉤主要布置在主梁的外側(cè)結(jié)構(gòu)上，可以同時進(jìn)行翻身作業(yè)。而龍門起重機(jī)的上下小車，還可以沿著龍門的主吊梁運(yùn)轉(zhuǎn)，兩個小車并不共軌，這也有利于下小車在上小車下進(jìn)行穿越，兩小車呈現(xiàn)出一種互相移動的狀態(tài)，彼此之間并不干涉。

2.2 門座式起重機(jī)

在我國目前的船廠船塢作業(yè)區(qū)域當(dāng)中，其所采用的起重設(shè)備主要為門座式起重機(jī)，其中包括了兩種完全不同的設(shè)備類型，分別為錘型門座式起重機(jī)及四連桿門座式起重機(jī)，其中的錘型門座式起重機(jī)，主要就是由圓筒門架、牽引小車以及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等多種內(nèi)容所構(gòu)成；而四連桿門座式起重機(jī)的設(shè)計、制造以及運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗都比較成熟，在四連桿門座式起重機(jī)當(dāng)中，具體包括了結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)這兩種部分，其中的機(jī)構(gòu)部分主要包括了運(yùn)行、變幅、回轉(zhuǎn)及起升這4個主要機(jī)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)則是指門架、人字架、臂架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)臺等。在四連桿門左起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)當(dāng)中，其主要就是通過四連桿的應(yīng)用保證貨物可以在水平的方向上進(jìn)行前后運(yùn)動。而與常規(guī)四連桿門座式起重機(jī)存在的不同之處就在于，錘型門座式起重機(jī)在進(jìn)行變幅作業(yè)的實際過程中，會通過牽引小車的移動來有效滿足變幅的基本需求，并且確保臂架高度不變，但四連桿門座式起重機(jī)在進(jìn)行變幅作業(yè)時，臂架高度則會隨著作業(yè)幅度的變化而出現(xiàn)變化［2］。

3 船塢起重設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 起重機(jī)技術(shù)

根據(jù)起重機(jī)的主要動作方式，可以將其劃分為兩種不同類型，分別為固定式起重機(jī)及回轉(zhuǎn)式起重機(jī)，而固定式起重機(jī)的臂架在船上的安裝位置大多數(shù)情況下都是固定的，只可以采用前后改變的方式來實現(xiàn)重物起吊的主要作用，并且吊點就位也要通過位移所實現(xiàn)，這也導(dǎo)致其整體工作效率相對比較低，但由于這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡便，建造成本相對較低，這也使其在當(dāng)前的船塢起重設(shè)備中仍舊存在著較高的實用性?；剞D(zhuǎn)式起重機(jī)采用的則是安裝可旋轉(zhuǎn)基座的方式來完成左右移動，不僅能夠引導(dǎo)吊臂實現(xiàn)前后方向的移動，也可以順利完成轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)，在起重船無法位移的情況下來高效完成各類吊物的橫向位移，其在機(jī)動性方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定式的起重機(jī)，由于是在兩側(cè)部位吊重物的過程中，其所存在的優(yōu)勢更為顯著，由于回轉(zhuǎn)式起重機(jī)吊臂可以實現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)，就可以將臂架放置在專門的擱架方面，通過其他手段的應(yīng)用來將起重機(jī)與設(shè)備之間有效連接在一起，穩(wěn)步提升應(yīng)用的安全性與穩(wěn)定性。然而，回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，對于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性方面也提出了較高的要求，導(dǎo)致其整體建造成本比較高，但由于其所具備的優(yōu)越性，使其在船塢起重設(shè)備及海上工程吊裝等工作當(dāng)中得到了十分廣泛的應(yīng)用。而回轉(zhuǎn)式起重機(jī)，根據(jù)主體結(jié)構(gòu)上存在的差異還可以進(jìn)一步劃分成桅柱式起重機(jī)及基座式起重機(jī)，這兩種起重機(jī)在旋轉(zhuǎn)部件、連接方式以及結(jié)構(gòu)組成等方面都存在著較為顯著的差異，基座式起重機(jī)就是采用旋轉(zhuǎn)基座的方式進(jìn)行連接，有著較高的重量及傾覆力矩，回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)所采用的則是滾輪式，將支柱直接焊接在船舶甲板的大直徑圓筒上，從主甲板進(jìn)一步延伸到船底，這也有利于矩大力與力矩之間的傳遞，由此可見，基座式起重機(jī)適用于船塢起重當(dāng)中，而回轉(zhuǎn)式起重機(jī)則適用于海洋工程吊裝中［3］。

3.2 起重機(jī)液壓系統(tǒng)

船塢起重機(jī)主要就是應(yīng)用固定或是浮動生產(chǎn)平臺當(dāng)中，從而在平臺與船舶之間來調(diào)運(yùn)各種貨物或是人員，這種起重機(jī)具備著變幅、回轉(zhuǎn)及起升等機(jī)構(gòu)，通過這些機(jī)構(gòu)之間的互相配合與使用來完成相應(yīng)的工作內(nèi)容，同時也屬于船塢平臺當(dāng)中的必備設(shè)備。起重平臺主要是由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，而起重機(jī)的液壓系統(tǒng)可以進(jìn)一步分解為應(yīng)急液壓系統(tǒng)、輔助液壓系統(tǒng)以及變幅、回轉(zhuǎn)及起升液壓系統(tǒng)。其中的起升機(jī)構(gòu)及變幅機(jī)構(gòu)，都是由液壓泵當(dāng)中的壓力游來對馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動，在經(jīng)過減速機(jī)的減速處理過后提升扭矩，從而帶動卷筒進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而有效實現(xiàn)對于各類重物的起升、下降，以及臂架的變幅?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)則是采用液壓泵當(dāng)中的壓力油來對馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動，在采取同樣方式提升扭矩過后，帶動臂架當(dāng)中的上部組件回轉(zhuǎn)支撐轉(zhuǎn)動。而輔助液壓系統(tǒng)大多被稱為輔助泵系統(tǒng)，主要作用就在于為上述3 個互相獨立的工作液壓系統(tǒng)提供必要的補(bǔ)償油液，能夠?qū)Π踩b置油壓以及油路油壓進(jìn)行穩(wěn)定控制。而應(yīng)急液壓系統(tǒng)則是手動泵操作系統(tǒng)，可以為起升機(jī)構(gòu)來提供出必要的壓力油，進(jìn)一步實現(xiàn)重物的下放，起到更加優(yōu)異的應(yīng)急作用。

3.3 起重機(jī)的深入研究

在起重技術(shù)高速發(fā)展的背景下，大型起重機(jī)技術(shù)也得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，而對于大型起重機(jī)來說，其主要的受力部分為船體，整體施工條件具備著多樣化特征，極限起重重量同樣比較高，這就進(jìn)一步?jīng)Q定了大型起重設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)以及驅(qū)動方面，其都存在著特殊要求，主要應(yīng)當(dāng)在以下幾方面內(nèi)容上展開全面的技術(shù)研究。

3.3.1 吊臂桁架結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計

在目前的發(fā)展進(jìn)程中，采用高強(qiáng)度鋼的桁架式臂架，由于整體重量比較輕，受風(fēng)面積比較小及力傳遞較為優(yōu)異等多種特征，已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的板梁臂架以及箱型梁臂架。同時，在吊臂的結(jié)構(gòu)方面也從門形結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變成了人形結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)的受力分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計，就是在確保起重設(shè)備起重能力不受影響的前提下，提高設(shè)備的合理性與安全性，并為后續(xù)吊臂的制造提供必要的技術(shù)條件。

3.3.2 驅(qū)動控制技術(shù)系統(tǒng)

在大型起重設(shè)備當(dāng)中所采用的驅(qū)動系統(tǒng)，其主要經(jīng)歷了變流機(jī)組到液壓驅(qū)動，再到目前所采用的變頻調(diào)速交流電動機(jī)驅(qū)動的發(fā)展過程，在這一階段中不僅體現(xiàn)了技術(shù)手段的進(jìn)步，也進(jìn)一步突出了起重安全作業(yè)的重要性，而與工作質(zhì)量的提升也起到了良好的促進(jìn)作用［4］。液壓驅(qū)動系統(tǒng)與電力驅(qū)動系統(tǒng)都具備著較為顯著的優(yōu)點與缺點，液壓系統(tǒng)內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上比較小，整體重量較輕，但由于泄漏等多種元素產(chǎn)生的影響，其整體工作效率比較低，在維修方面也十分困難；而電力系統(tǒng)的工作效率較高，維修比較方便，然而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積相對較大，這就提高了吊臂的整體負(fù)荷［5］。

3.3.3 起重機(jī)操作的安全性

在大型起重機(jī)當(dāng)中，其最為重要的內(nèi)容就在于操作的安全性與穩(wěn)定性，這也使得起重機(jī)各個機(jī)構(gòu)中所用的驅(qū)動系統(tǒng)，其在速度方面并沒有太高的要求，所要求的只有工作范圍及調(diào)速平穩(wěn)。目前的操作系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)及安全系統(tǒng)已經(jīng)逐步完善，各類可視化技術(shù)與數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用使得各類吊裝工作的開展有著更高的可靠性，當(dāng)前采用的主要安全保護(hù)措施，主要為超限報警、力矩顯示及起升高度顯示等多種內(nèi)容，通過單板機(jī)控制來實現(xiàn)起重機(jī)的控制與聯(lián)鎖［6］。

3.3.4 起重機(jī)的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)

在起重設(shè)備的實際使用階段中，其會產(chǎn)生一定程度的搖蕩運(yùn)動，為了進(jìn)一步提高整體起重作業(yè)的穩(wěn)定性，就應(yīng)當(dāng)針對起重設(shè)備的不同自由度運(yùn)動進(jìn)行穩(wěn)定控制，其中的縱蕩以及橫蕩就可以通過動力定位系統(tǒng)來進(jìn)行穩(wěn)定控制，以此來保證起重設(shè)備偏離原本的起重區(qū)域；同時，還可以采用專業(yè)化的橫搖、縱搖補(bǔ)償裝置，而針對重力方向的升沉運(yùn)動則很難對其進(jìn)行補(bǔ)償，但可以采取在起重機(jī)上安裝升沉補(bǔ)償裝置的方式，確保起重作業(yè)有著更高的穩(wěn)定性。而在升沉補(bǔ)償系統(tǒng)當(dāng)中，主要涉及被動補(bǔ)償與主動補(bǔ)償這兩種類型，為了避免對起重作業(yè)的正常開展造成影響，一般情況下，升沉補(bǔ)償系統(tǒng)當(dāng)中都包含有這兩種不同的補(bǔ)償方式，針對升沉補(bǔ)償裝置和相關(guān)動力、控制設(shè)備進(jìn)行研究，將有助于提升起重船作業(yè)安全性，提高作業(yè)效率。

3.3.5 信息集成技術(shù)

針對信息化集成技術(shù)所展開的深入研究，能夠?qū)l(fā)動機(jī)控制、安全監(jiān)測監(jiān)控、極限荷載限制及液壓控制等多方面內(nèi)容有效結(jié)合在一起，并通過總線的方式來更好地完成數(shù)據(jù)信息的傳遞與控制，在真正意義上實現(xiàn)自動化、智能化的管理控制，這樣不僅能夠在最大程度上提高控制系統(tǒng)的可靠性及工作安全性，對于工作效率也能得到有效提高。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的社會環(huán)境中，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及群眾日常生活水平的不斷提升，社會各界對于海洋資源的重視程度正在不斷提升，這也使得海運(yùn)受到了重點關(guān)注，而船舶作為進(jìn)行各類海運(yùn)工作及海洋工程的主要設(shè)備，為了保證其有著更高的安全性與穩(wěn)定性，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步對大型船廠船塢中的起重設(shè)備展開深入研究，深入明確目前船塢起重設(shè)備的具體配置情況，在其中明確不同類型起重設(shè)備所具備的主要特征，選擇出更加科學(xué)合理的船塢起重機(jī)配置方案，找尋出起重設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)，確保船塢起重設(shè)備的配置方案可以得到全方位的優(yōu)化，不斷提升起重效率及起重質(zhì)量。