為配合主起重機(jī)制造廠順利開展大型吊重試驗(yàn)，深水鋪管起重船工程項(xiàng)目組組織設(shè)計(jì)院、研究所、接船組和船廠等有關(guān)單位人員共同完成了與船舶相關(guān)的多項(xiàng)技術(shù)支持工作，包括大型吊重試驗(yàn)的壓調(diào)載方案設(shè)計(jì)和程序準(zhǔn)備、穩(wěn)性和強(qiáng)度校核、浮態(tài)分析、傾斜試驗(yàn)（起重工況的初穩(wěn)性高驗(yàn)證）和實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等。

 

    吊重試驗(yàn)手冊(cè)由主起重機(jī)制造廠編制，并得到船級(jí)社和工程項(xiàng)目組批準(zhǔn)。按照該試驗(yàn)手冊(cè)，主起重機(jī)功能和吊重試驗(yàn)項(xiàng)目多達(dá)56項(xiàng)。根據(jù)相關(guān)計(jì)算分析，與船舶性能密切相關(guān)的主要有1686t60m吊重試驗(yàn)、3000t41.25m回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、3850t3325m超負(fù)荷變幅試驗(yàn)、4000t4325m變幅試驗(yàn)和4400t43m超負(fù)荷艉固定后背繩吊重試驗(yàn)。這些試驗(yàn)工況對(duì)于新建船舶的完整穩(wěn)性、船體總縱強(qiáng)度、壓載系統(tǒng)的可靠性乃至主起重機(jī)自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都是極大的考驗(yàn)。

 

    技術(shù)人員和作業(yè)人員經(jīng)多次研究和討論，編制出一整套應(yīng)用于本船吊重試驗(yàn)的方案和措施，經(jīng)實(shí)踐證明，這些方案和措施是有效可行的，確保了各項(xiàng)大型吊重試驗(yàn)安全、順利地完成。

 

    1壓調(diào)載方案設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)船舶壓調(diào)載方案時(shí)，首先應(yīng)在滿足船體總縱強(qiáng)度的前提下，盡可能提高船舶的穩(wěn)性。在起吊吊重試驗(yàn)用水箱后使得船舶的重心篼度大幅增加，而初穩(wěn)性高相應(yīng)降低。為避免初穩(wěn)性高下降過多，應(yīng)盡可能使預(yù)壓載水量較大且重心較低，同時(shí)又要避免起吊后超出10.6m這個(gè)船舶*大起重吃水。這個(gè)原則適用于3850t3325m超負(fù)荷變幅試驗(yàn)、4000t43~25m變幅試驗(yàn)和4400t43m超負(fù)荷艉固定后背繩吊重試驗(yàn)，由于這些吊重試驗(yàn)沒有涉及主起重機(jī)旋轉(zhuǎn)，船舶在試驗(yàn)過程中不需調(diào)載配合。

 

    但在3000t41.25m回轉(zhuǎn)試驗(yàn)中，除考慮提高船舶穩(wěn)性外，在壓調(diào)載方案設(shè)計(jì)時(shí)要考慮預(yù)留出部分壓載艙空間用于壓載水調(diào)撥。此外還要考慮以下4項(xiàng)原則：**，壓載水只能在壓載艙內(nèi)流動(dòng)，既不能往舷外打，也不能將海水打入壓載艙內(nèi)，也就是說，任何時(shí)刻，船上壓載水總量應(yīng)保持不變。第二，應(yīng)考慮壓載泵和壓載艙的實(shí)際情況。比如有些壓載艙內(nèi)的艙底水無法在短時(shí)間內(nèi)完全抽干，在設(shè)計(jì)上就應(yīng)給予這些艙5%至10%余量的考慮；通常注水艙由于壓載艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)和船舶縱橫傾等原因也很難打滿，在設(shè)計(jì)上建議按95%容量考慮，即認(rèn)為這些艙是打不滿的。第三，盡可能考慮對(duì)艙調(diào)撥，例如主起重機(jī)往左炫旋轉(zhuǎn)，左戒壓載艙就應(yīng)依次向右舷對(duì)稱艙調(diào)撥；在對(duì)艙調(diào)撥后，如果還需要繼續(xù)調(diào)載，可以采用對(duì)角調(diào)撥，如從No.6P艙撥到No.17S艙（No.6S艙在預(yù)壓載時(shí)已經(jīng)注滿）。第四、充分利用燃油艙和淡水艙進(jìn)行合理配置，可以有效降低船體梁*大彎矩和提高船舶穩(wěn)性。

 

    參與回轉(zhuǎn)試驗(yàn)的調(diào)載工作。另有2對(duì)淡水艙和3對(duì)燃油艙。

 

    經(jīng)多次分析研究，*終將3000t41.25m回轉(zhuǎn)試驗(yàn)的調(diào)載順序確定為：在吊臂從0.轉(zhuǎn)到15.時(shí)，No.llP->No.llS，No.lOP―No.lOS；在吊臂從在試驗(yàn)期間，要求壓載系統(tǒng)操作人員保持沉著冷靜的心態(tài)，熟練掌握壓載系統(tǒng)的操作和調(diào)撥壓載水的流程，時(shí)刻與試驗(yàn)指揮和主起重機(jī)操作人員保持良好的通話和協(xié)作。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在主起重機(jī)旋轉(zhuǎn)初期，調(diào)撥壓載水通常是跟不上主起重機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的，船舶總是向主起重機(jī)旋轉(zhuǎn)方向傾斜。為此，一旦當(dāng)船舶向旋轉(zhuǎn)方向傾斜接近1°時(shí)，應(yīng)立即要求主起重機(jī)停止動(dòng)作，待船舶調(diào)平后才允許繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

 

    在主起重機(jī)旋轉(zhuǎn)到左艇90°后，試驗(yàn)基本上可以結(jié)束。此時(shí)，可以將試驗(yàn)水箱慢慢放入海中，并配合反撥壓載水使船舶保持水平。

 

    圖；2液艙布置圖表13000t41.25m回轉(zhuǎn)試驗(yàn)調(diào)載調(diào)載艙調(diào)載艙水量占比/%編號(hào)艙容/t預(yù)起吊工況注：（1）預(yù)起吊工況，即主起重機(jī)鉤頭加載前的準(zhǔn)備工況；0°、15°、45°和90°為回轉(zhuǎn)試驗(yàn)過程中吊臂角度；調(diào)載艙水量占比，即調(diào)載艙中實(shí)際水量與艙容的比例；調(diào)載艙水量占比10%視為該艙無法在短時(shí)間內(nèi)完全抽干。

 

    2穩(wěn)性和強(qiáng)度校核按照裝載手冊(cè)列出的穩(wěn)性衡準(zhǔn)、船體許用彎矩和許用剪力的要求，本船1686t60m吊重試驗(yàn)、回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、3850t33ir25m超負(fù)荷變幅試驗(yàn)、4000t43m~25m變幅試驗(yàn)和4400t43m超負(fù)荷艉固定后背繩吊重試驗(yàn)工況的穩(wěn)性和強(qiáng)度校核均滿足CCS和ABS要求。

 

    3浮態(tài)分析大型吊重試驗(yàn)的初穩(wěn)性高通常較低，一些極端的工況甚至可能出現(xiàn)小于lm的情況。假定船舶排水量不變，附加橫傾力矩很可能引起較大的橫傾。以下列出幾個(gè)實(shí)用分析公式，有助于提前了解環(huán)境條件變化和起重機(jī)操作對(duì)船舶浮態(tài)的影響。

 

    3.1環(huán)境風(fēng)速大型吊重試驗(yàn)通常安排在天氣狀態(tài)良好的遮蔽碼頭進(jìn)行，會(huì)對(duì)船舶浮態(tài)造成明顯影響的環(huán)境因素主要是陣風(fēng)，而波浪和流可以忽略不計(jì)。假設(shè)環(huán)境風(fēng)速造成船舶1°的初始橫傾，則對(duì)于所有吊重工況都可以通過公，等10分鐘后讀取N0.15P和N0.15S壓載艙測(cè)深，計(jì)算實(shí)際調(diào)撥壓載水量和橫傾力矩；讀取油槽擺錘刻度，計(jì)算橫傾角；將N0.15S壓載艙約350t海水打到：N0.15P壓載艙，等10分鐘后讀取N0.15P和N0.15S壓載艙測(cè)深，計(jì)算實(shí)際調(diào)撥壓載水量和橫傾力矩；讀取油槽擺錘刻度，計(jì)算橫傾角；計(jì)算預(yù)起吊工況初穩(wěn)性高推算起吊后初穩(wěn)性高GM，并與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較。

 

    試驗(yàn)方案中有兩點(diǎn)需要提醒，一是橫傾角的測(cè)量，不采用船上運(yùn)動(dòng)單元（MRU）或吃水傳感器等設(shè)備讀取橫傾角，建議采用油槽和擺錘；二是特別注意壓載艙自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的影響。以No.l壓載艙為例，該艙位于船首底部，*大自由液面慣性矩為33503m4，通常要求將該艙裝滿。假設(shè)由于疏忽，只裝了98%，自由液面修正將使得初穩(wěn)性高下降約0.55m.也就說，如果設(shè)計(jì)初穩(wěn)性高僅為lm，由于1壓載艙自由液面的影響，實(shí)際初穩(wěn)性高將下降到0.45m.如果此時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，將是非常危險(xiǎn)的。所以在試驗(yàn)開始前應(yīng)認(rèn)真檢查壓載艙狀態(tài)，尤其是那些自由液面慣性矩較大的壓載艙。

 

    在計(jì)算得到預(yù)起吊工況初穩(wěn)性篼GMo后，可根據(jù)靜水力學(xué)基本原理推算起吊工況初穩(wěn)性高GM.因步驟較為繁瑣，篇幅所限，這里不再展開。

 

    從表2可以看出，從試驗(yàn)得到的實(shí)際初穩(wěn)性高略低于NAPA軟件計(jì)算值，但總體偏差控制在5%以內(nèi)，基本上可以接受。

 

    表2傾斜試驗(yàn)（初穩(wěn)性高驗(yàn)證）工況NAPA計(jì)算值/m傾斜試驗(yàn)/m差異/m百分比/%預(yù)起吊注：“NAPA計(jì)算”欄中各工況的初穩(wěn)性高是在傾斜試驗(yàn)現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際壓載狀況計(jì)算得到的。

 

    5實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)在大型吊重試驗(yàn)期間，超大負(fù)荷會(huì)對(duì)主起重機(jī)和船體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力。為了解主起重機(jī)和船體結(jié)構(gòu)的受力狀況，選取14個(gè)測(cè)量點(diǎn)，采用粘貼式應(yīng)變片方式進(jìn)行定點(diǎn)實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

 

    S.1測(cè)量點(diǎn)布置根據(jù)對(duì)主起重機(jī)和船體結(jié)構(gòu)受力分析，共選取了14處作為測(cè)量點(diǎn)。其中，船體梁（No.14應(yīng)力測(cè)1應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)No.122應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)No.13.13「點(diǎn)5.2應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果在主起重機(jī)吊重試驗(yàn)期間，14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的*大應(yīng)力列于表3.表3應(yīng)力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)屈服強(qiáng)度/MPa*大應(yīng)力/MPa百分比/%注：“*大應(yīng)力”欄中正值為拉應(yīng)力，負(fù)值為壓應(yīng)力。個(gè)別測(cè)量點(diǎn)（Na9、No.10）應(yīng)變片出現(xiàn)問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，因此不在表中列出。所有測(cè)量點(diǎn)均未考慮初始應(yīng)力。

 

    6結(jié)語本文對(duì)深水鋪管起重船主起重機(jī)吊重試驗(yàn)的技術(shù)支持應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)，并提出若干實(shí)用性很強(qiáng)的壓調(diào)載方案設(shè)計(jì)、穩(wěn)性強(qiáng)度校核、浮態(tài)分析、初穩(wěn)性高驗(yàn)證和實(shí)時(shí)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等經(jīng)驗(yàn)和做法，將為今后類似重型海洋工程起重機(jī)的吊重試驗(yàn)提供重要的技術(shù)。