大型模块水上吊装合拢方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种大型模块水上吊装合拢方法。

背景技术

浮式生产储油船可用于海上储油、原油处理、运输等作业，是海洋深水开发的重要装备。整船一般由多个超大模块和下船体组成。根据目前的建造和吊装合拢工艺，国内最大12000吨浮吊在固定的水深处、固定的幅度和高度处也无法对超过6000吨的桁架型模块进行吊装。

超大模块一般为桁架型结构，其主体材料均为钢管、工字钢等型材交错纵横。根据模块功能的分类，结构型材粗细不一，结构不规则，适合放置吊耳的主结构位置随机。模块内部布置众多设备，总重量可达6000吨左右，并且多个模块位于下船体甲板面上的不同位置。目前国内12000浮吊的停泊对于合拢水域的水深要求较高，适合的幅度和吊装高度内的起重量无法达到6000吨，并且费用昂贵，仅泰山吊可以满足吊装的载荷重量。

由于泰山吊的吊装方式以吊排式为主，对于桁架型模块的结构没有与其匹配的焊接吊排的位置。而传统四吊点又无法在模块的主结构上选择合适的位置，传统四吊点采用的板式吊耳需要的外形结构非常大，无法焊在主体结构上。因此，亟待发明一种6000吨以上模块不依赖国外万吨级浮吊的新的船用大型桁架型模块的合拢方法。

发明内容

本发明的一个目的在于解决现有技术中所存在的不足，而提供一种大型模块水上吊装合拢方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种大型模块水上吊装合拢方法，用于将大型模块合拢至下船体的甲板面上的预设位置，包括：

吊点位置选取步骤：根据模块的主体竖梁的位置，在各模块沿竖向的相对两个外表面上分别选择3个或4个下吊点，其中，两个外表面上的各下吊点在水平面上的投影成平面对称；

定位装置的准备步骤：定位装置包括第一定位部和第二定位部，第一定位部和第二定位部沿第一方向分设于船坞的两侧，第一方向为下船体的宽度方向，定位装置用于限定下船体在船坞内的位置；

现场吊装合拢步骤：将模块用驳船运送至船坞内，并在船坞内利用吊装设备起吊模块定位于一高度位置；将下船体运入船坞内并定位于模块正下方，此时下船体与第一定位部相抵；下落模块于下船体上即完成模块的合拢。

在其中一个实施例中，吊点位置选取步骤中，还包括在各下吊点处焊接吊耳的步骤。

在其中一个实施例中，吊耳为沿模块的主体横梁延伸方向突伸设置于外表面的圆柱形结构。

在其中一个实施例中，吊耳远离模块的端部还设有挡板，挡板的面积大于吊耳的截面积。

在其中一个实施例中，在现场吊装合拢步骤中，吊装设备的吊钩能够通过一根钢丝绳连接模块的同一外表面上的相邻两个下吊点。

在其中一个实施例中，在现场吊装合拢步骤中，当吊装设备同时起吊沿第一方向布置的两个模块时，在下落模块于下船体上的步骤之后，还包括：

沿第一方向移动下船体至与第二定位部相抵，下落另一个模块于下船体上即完成该另一个模块的合拢。

在其中一个实施例中，第一定位部与第二定位部沿第一方向的直线距离为下船体的宽度与预设距离W之和，预设距离W等于沿第一方向布置的相邻两个模块之间的间隔距离。

在其中一个实施例中，在完成沿第一方向布置的两个模块的合拢步骤之后，还包括：

将下船体移出船坞内；

余下的模块按照现场吊装合拢步骤进行逐一合拢安装；其中，下船体沿第二方向的定位位置，由下船体初次吊装合拢移动时记录的各个缆桩上缆绳的缠绕圈数来确定，第二方向为下船体的长度方向。

在其中一个实施例中，沿第二方向，将下船体初次合拢的位置定义为第一位置，将下船体第二次合拢的位置定义为第二位置，第一位置和第二位置之间的距离L等于沿第二方向布置的相邻两个模块的中心间距。

在其中一个实施例中，定位装置还包括第三定位部，第三定位部设置于船坞内，第三定位部能够与处于第一位置的下船体尾部相抵。

在其中一个实施例中，在模块下降合拢的过程中，根据下船体在水中的浮态实时调整下船体的压载水，使下船体始终保持水平。

在其中一个实施例中，调整下船体的压载水的具体步骤包括：

通过下船体上设置的水尺标线，获取下船体上各压载舱的吃水水位差；

使吃水水位高的压载舱排出压载水，以调整下船体的浮态使之始终保持水平。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：

本发明提供的大型模块水上吊装合拢方法，适用于船舶上的超大模块在水坞内的合拢安装，可以使结构类似及重量超大的模块在资源有限的浮吊作业外，依靠泰山吊进行完整安全的水坞内合拢吊装。

具体地，通过对下吊点的设计，可有效保证模块整体受力均匀，提高对模块吊装的平稳性。并通过定位装置，可有效定位下船体在船坞内的位置，尤其是能够可靠定位下船体在船坞内沿船体宽度方向上的移船位置，方便漂浮状态的下船体的定位，使各模块合拢安装时能够准确对位。

附图说明

图1是本发明实施例的大型模块水上吊装合拢方法的流程示意图。

图2是本发明实施例的方法中模块吊装的结构示意图。

图3是图2所示结构沿箭头A方向观察的示意图。

图4是图3所示结构沿箭头B方向观察的示意图。

图5是本发明实施例的方法中模块上的吊耳的结构示意图。

图6是本发明实施例的方法中下船体于船坞内的状态示意图。

图7是图6所示结构沿C-C方向观察，并处于步骤S31的状态示意图。

图8是图6所示结构沿C-C方向观察，并处于步骤S33的状态示意图。

图9是本发明实施例的方法中定位装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

10-下船体；

20-模块；

210-竖梁；220-横梁；

201-下吊点；211-吊耳；212-挡板；

30-吊装设备；301-钢丝绳；

40-定位装置；

401-第一定位部；402-第二定位部；403-第三定位部；

41-定位支架；42-固定支架；

50-驳船。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，在附图所示的实施例中，方向或位置关系的指示(诸如上、下、左、右、前和后等)仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的大型模块水上吊装合拢方法主要适用于对浮式生产储油船上的多个超大桁架型模块20的吊装合拢。超大模块20一般为桁架型结构，其主体材料均为钢管、工字钢等型材交错纵横构成。根据对模块20功能的分类，各模块20的主体型材粗细不一，结构不规则，适合放置吊耳的位置随机。各模块20内部布置众多设备，总重量可达6000吨左右，并且多个模块20位于下船体10甲板面上的不同位置。

请参见图1所示，本发明实施例的大型模块水上吊装合拢方法，用于将大型模块20合拢至下船体10的甲板面上的预设位置。该方法包括：

S10，吊点位置选取步骤；

S20，定位装置40的准备步骤；以及

S30，现场吊装合拢步骤。

具体地，如图2和图3所示，吊点位置选取步骤S10中，现根据模块20的主体竖梁210的位置，在各模块20沿竖向的相对两个外表面上分别选择3个或4个下吊点201。可以理解，每个模块20上一共选择有6个或者8个下吊点201。

值得说明的是，本实施例中，各个下吊点201并非是仅仅指的某一个点，各个下吊点201指代的是模块20外表面上位于同一竖直线(例如同一竖梁210)上的各个点的组合。如图3所示，图3示意了模块20一侧表面选取的4个下吊点201的位置。

其中，两个外表面上的各下吊点201在水平面上的投影成平面对称。结合图4所示，模块20的两侧外表面上分别选取了4个下吊点201，模块20的两侧外表面的各下吊点201两两对应并分别成平面对称。即是说，两侧外表面的各下吊点201两两相对应，对应的两个下吊点201(或者可以理解为对应的两个竖直线)在水平面上的投影的连线能够被一竖直平面垂直平分。

换句话说，当模块20一侧外表面上选定了一个下吊点201时，在模块20另一侧外表面的相应位置应当也设有一个下吊点201。从而可保证模块20整体受力均匀，提高对模块20吊装的平稳性。

本申请实施例中，吊点位置选取步骤S10中，当选定了下吊点201之后，还包括在各下吊点201处焊接吊耳211的步骤。

参见图5所示，一实施例中，吊耳211为沿模块20的主体横梁220延伸方向突伸设置于模块20外表面的圆柱形结构。具体地，吊耳211可直接采用圆形钢管结构，将其垂直焊接于选定的位置处即可。从而便于吊装所用钢丝绳301直接套装在钢管上，方便吊装。本实施例中，吊耳211焊接在横梁220延伸处，并位于模块20的横梁220与竖梁210交叉连接处，该位置结构强度大，焊接空间大。从而使吊耳211能够满足吊装强度要求，提高吊装的可靠性。

进一步地，如图5所示，吊耳211远离模块20的端部还设有挡板212，挡板212的面积大于吊耳211的截面积。可以理解，前述钢丝绳301在套装在吊耳211上时，钢丝绳301套圈的内径与吊耳211的截面直径大致相同。因此，本实施例中，挡板212的面积还大于前述钢丝绳301套圈的截面积，从而通过设置挡板212可有效避免吊装时钢丝绳301自吊耳211脱落的情况发生，有效提高吊装的可靠性。

参见图6所示，定位装置40的准备步骤S20中，所述的定位装置40包括第一定位部401和第二定位部402，第一定位部401和第二定位部402沿第一方向(标示为X)分设于船坞的两侧，第一方向为下船体10的宽度方向。定位装置40用于限定下船体10在船坞内的位置。通过设置定位装置40，可有效定位下船体10在船坞内的位置。尤其定位装置40能够可靠定位下船体10在船坞内沿第一方向X上的移船位置，定位装置40对下船体10的定位过程将结合之后的吊装合拢过程具体说明。

需要说明的是，本申请实施例中，吊点位置选取步骤S10与定位装置40的准备步骤S20并没有严格的先后顺序，并且两步骤还可以同时进行。

参见图1所示，现场吊装合拢步骤S30具体包括：

S31，将模块20用驳船50运送至船坞内，并在船坞内利用吊装设备30起吊模块20定位于一高度位置，其示意图如图7所示。其中，吊装设备30为现存的大吨位平台吊机，通常称为泰山吊。由于泰山吊的具体结构为现有技术，在此就不多做赘述。

结合图2所示，模块20两侧外表面上的两组吊耳211分别位于泰山吊的两个主梁正下方。

在该步骤S31中，吊装设备30与模块20之间吊装连接的方式可以为：吊装设备30的吊钩能够通过一根钢丝绳301连接模块20的同一外表面上的相邻两个下吊点201。

具体地，如图3所示，当模块20的每个外表面上分别设有4个下吊点201时，吊装设备30的一个吊钩利用一根钢丝绳301连接位置相邻的其中两个下吊点201，剩下的两个位置相邻的下吊点201通过另一根钢丝绳301吊装于吊装设备30的另一个吊钩上。

可以理解，当模块20的每个外表面上分别设有3个下吊点201时，吊装设备30的一个吊钩利用一根钢丝绳301连接位置相邻的其中两个下吊点201，剩下的一个下吊点201单独通过一根钢丝绳301吊装于吊装设备30的另一个吊钩上。

本实施例中，当一根钢丝绳301连接模块20的同一外表面上的相邻两个下吊点201时，由于钢丝绳301在吊装设备30的吊钩处可来回转动，钢丝绳301两端部分别套装在两个下吊点201的圆柱形吊耳211上，钢丝绳301也可以在吊耳211上沿自身长度方向自由转动。从而该种吊装方式能够改变多吊点超静定受力的方式，使整个吊装系统平衡，避免对模块20、吊机、吊梁、索具等产生无法预计的变形危险，满足吊装的要求。

应当理解，在将模块20起吊后，需将驳船50运出船坞。然后，所述的现场吊装合拢步骤S30还包括步骤S32，将下船体10运入船坞内并定位于模块20正下方，此时下船体10与第一定位部401相抵。以及

步骤S33，下落模块20于下船体10上即完成模块20的合拢。

结合图6和图8所示，下船体10通过坞边缆绳的牵引和控制，系泊在与第一定位部401相抵的一侧，即模块1的正下方。固定好下船体10后，模块1下降，开始进行对位合拢。

请继续参见图6和图8，在现场吊装合拢步骤S30中，当吊装设备30同时起吊沿第一方向X布置的两个模块20时，在下落模块20(此时的模块20为模块1)于下船体10上的步骤之后，还包括步骤S34：

沿第一方向X移动下船体10至与第二定位部402相抵，下落另一个模块20(模块2)于下船体10上即完成该另一个模块20的合拢。

具体地，如图6所示，若利用驳船50一次性将模块1和模块2运送至船坞内，并利用吊装设备30将模块1和模块2同时起吊，再通过前述步骤S32和S33将模块1合拢安装好后，各个缆桩可通过放松或收紧缆绳移动水中的下船体10，使之与第二定位部402相抵。固定好下船体10后，模块2下降，开始进行对位合拢。从而可以连续完成两个模块20的吊装合拢过程，有效提高工作效率。

需要说明的是，第一定位部401与第二定位部402沿第一方向X的为下船体10的宽度与预设距离W之和，预设距离W等于沿第一方向布置的相邻两个模块20之间的间隔距离。

例如，参见图6所示，通常沿下船体10宽度方向布置的两个模块20(例如模块1和模块2)间隔一般为1米。由于1米的距离太小，无法通过计算缆绳的缠绕圈数来调整，因此通过船坞内预设的第一定位部401与第二定位部402来定位，可有效定位下船体10沿第一方向的移船距离，提高该两个模块20的对位合拢精度。

进一步地，参见图1，在完成沿第一方向布置的两个模块20的合拢步骤之后，还包括步骤S35：

将下船体10移出船坞内；余下的模块20按照现场吊装合拢步骤S30进行逐一合拢安装。

具体地，如图6所示，当完成模块1和模块2的合拢后，还需对余下的模块3和模块4等进行合拢安装。此时，先将下船体10移出船坞。再通过驳船50将模块3和模块4运送至船坞内，并在船坞内利用吊装设备30起吊模块3和模块4。将下船体10运入船坞内并定位于模块3正下方，此时下船体10与第一定位部401相抵。下落模块3于下船体10上即完成模块3的合拢。之后，沿第一方向X移动下船体10至与第二定位部402相抵，下落模块4于下船体10上即完成该模块4的合拢。

需要说明的是，模块3和模块4相对于模块1和模块2分别位于下船体10长度方向上的不同位置。因此，当完成模块1和模块2的合拢，要对模块3和模块4进行合拢安装时，需要沿下船体10的长度方向再次定位下船体10在船坞内的位置。基于此，模块3和模块4吊装合拢过程中，下船体10沿第二方向(标示为Y)的定位位置，由下船体10初次吊装合拢移动时记录的各个缆桩上缆绳的缠绕圈数来确定。其中，第二方向Y为下船体10的长度方向。

具体地，沿第二方向Y，将下船体10初次合拢的位置定义为第一位置，将下船体10第二次合拢的位置定义为第二位置。则第一位置和第二位置之间的距离L等于沿第二方向布置的相邻两个模块20的中心间距。

可以理解，第一位置为合拢安装模块1和模块2时下船体10在船坞内的位置，第二位置为合拢安装模块3和模块4时下船体10在船坞内的位置。如图6所示，下船体10处于第二位置时，模块3和模块4应当与此前的模块1和模块2中心位置重合。即是说，下船体10需在第一位置的基础上沿箭头D方向移动距离L，以到达第二位置。该距离L等于模块1和模块3的中心间距，或者距离L等于模块2和模块4的中心间距。从而通过下船体10合拢安装模块1和模块2时记录的各个缆桩上缆绳的缠绕圈数，结合距离L可确定下船体10合拢安装模块3和模块4的位置。

较佳地，定位装置40还包括设置于船坞内的第三定位部403，第三定位部403能够与处于第一位置的下船体10尾部相抵。通过第三定位部403可以准确限定第二方向上的下船体10初次合拢时的位置，保证模块20的精确对位。

本申请实施例中，第一定位部401、第二定位部402和第三定位部403可以为相同的结构。参见图9所示，各定位部的结构形式可以为：包括相连接的定位支架41和固定支架42，定位支架41用于与下船体10相抵，固定支架42用于与船坞底面固定连接。定位支架41和固定支架42可采用型材制作，并采用焊接的方式连接成型。

本申请实施例中，现场吊装合拢步骤S30中，在模块20下降合拢的过程中，根据下船体10在水中的浮态实时调整下船体10的压载水，使下船体10始终保持水平。

可以理解，下船体10在各个位置均设有压载舱，各个压载舱可注水和排水，用以实现对下船体10的调载。由于本申请实施例的吊装合拢方法在船坞内的水面上操作，下船体10下水后需要在其内部各个压载舱内注水，以保持下船体10处于水平并漂浮在水面上，再由驳船50牵引进入船坞，最后由缆桩和缆绳控制定位。

当下船体10就位后，模块20开始下降到下船体10的甲板安装面上时，随着模块20下落，下船体10的受力也不断增加。由于各模块20下落合拢在下船体10甲板的不同位置，因此每个模块20下落时均会造成下船体10受力不均导致下船体10发生倾斜。从而通过使下船体10不同的压载舱根据需要向外排水，以保持下船体10一直处于水平漂浮状态。直到模块20完全落到下船体10上，整船也保持水平漂浮状态时，停止排水。

详细地，调整下船体10的压载水的具体步骤包括：

通过下船体10上设置的水尺标线，获取下船体10上各压载舱的吃水水位差；

使吃水水位高的压载舱排出压载水，以调整下船体10的浮态使之始终保持水平。

具体地，可以通过下船体10的外周表面设置的水尺标线获取各压载舱的吃水水位，再根据各压载舱的吃水水位获得各压载舱的吃水差。例如，在某一模块20下落到下船体10的过程中，该模块20所对应位置处的压载舱的吃水水位将升高，并与其他压载舱的吃水水位形成较大水位差。此时，通过使模块20对应位置处的压载舱向外排出压载水，可调整下船体10的整船重心平衡，使下船体10保持水平的漂浮姿态。

可以理解，在每个模块20下降合拢的过程中，都需要根据下船体10在水中的浮态实时调整下船体10的压载水，使下船体10始终保持水平，从而有效保证了水上吊装作业过程中各个模块20的精准对位合拢。

在其他实施方式中，也可通过向吃水水位低的压载舱加注压载水，以调整下船体10的浮态使之始终保持水平。

由上述技术方案可知，本发明实施例的大型模块水上吊装合拢方法，至少具有以下有益效果：

通过选取超大模块20的主结构(竖梁210)位置作为下吊点201，以同样材质的钢管垂直延伸出足够的长度，作为圆柱式的吊耳211，避开超大模块20与其他结构及设备的干涉。每个模块20设置6个或8个下吊点201，解决传统4个吊点受力过大的问题。并通过对下吊点201位置的设计，有效保证了模块20整体受力均匀性，提高对模块20吊装的平稳性。

此外，采用1根钢丝绳连接2个下吊点201的方式，有效改变多吊点超静定受力的方式，使整个吊装系统平衡，避免对模块20、吊机、吊梁、索具等产生无法预计的变形危险，满足吊装的要求。

本发明的方法，通过对下吊点201和吊耳211的设计，以及对连接下吊点201的方式进行设计，使得对大型模块20的吊装合拢能够通过常用的泰山吊实现水上合拢安装。该方法不会因模块20结构的特殊，模块20上吊点的数量增多，浮吊资源的匮乏和昂贵而限制吊装。

本发明的方法，通过设置定位装置40，可有效定位下船体10在船坞内的位置。尤其是能够可靠定位下船体10在船坞内沿船体宽度方向上的移船位置，方便漂浮状态的下船体10的定位，使各模块20合拢安装时能够准确对位。

通过根据下船体10在水中的浮态实时调整下船体10的压载水，使下船体10始终保持水平，可有效提高各模块20合拢安装时的对位精度。

以上各实施例只是结构的举例性说明，各实施例中的结构之间并非固定搭配的组合结构，在无结构冲突的情况下，多个实施例中的各结构可任意组合使用。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。