Береговые комплексы сборки и современные методы спуска судов

Необходимо отметить, что данный метод нашел широкое применение, как на действующих судостроительных заводах: HYUNDAI, SAMSUNG, DAEWOO, SAMHO, STX, так и  при проектировании и строительстве новых судостроительных заводах: STX – DALIAN, ORIENT (GWANGYANG), C&Heavy Industries, SPP (Tongyong), SUNGDONG, SAMJIN и др. В мировом судостроении была открыта, опробована и внедрена, совершенно новая технология сборки и спуска судна, без использования сухого дока или слипа.

Привлекательность данного метода:
Во-первых, он дает возможность практически любому судостроительному заводу увеличить технические и производственные мощности, инфраструктуру, и, как конечный результат, достигнуть высокой продуктивности комплекса.

Во-вторых, необходимо отметить более низкие экономические затраты, как при разработке проектной документации, так и при строительстве на сборочной площадке (по сравнению с сухим доком или слипом), увеличению или расширению ее размеров в будущем, для увеличения пропускной способности и экономической эффективности.

В-третьих, техническая подготовка площадки занимает сравнительно короткий период, от начала строительства до введения в эксплуатацию, что способствует эффективному использованию нововведенных мощностей завода и его ресурсов.

В-четвертых, удобство в организации и проведении сборочных работ. Возможность применения как сборочных кранов, так и лафетной системы, для подачи блоков на сборку, увеличению их размеров и массы, что ведет к сокращению времени сборки судна.

Сборочный комплекс дает возможность одновременно вести сборку судна и фабрикацию МЕГАблоков. Возможность осуществлять перемещение  судна в плавдок, для завершения работ перед спуском, с последующей передвижкой очередного судна и продолжения сборки (тендем метод).

В-пятых, возможность модернизации самой сборочной площадки, проведения модернизационных работ по созданию берегового комплекса (по примеру судостроительного завода HYUNDAI, где вначале была подготовлена площадка для сборки одного судна, которая после проведения модернизации и реконструкции стала береговым сборочным комплексом, на котором сегодня ведется одновременно сборка пяти судов). Это также дает возможность менять систему сборки судов, делая ее более гибкой, более продуктивной, более качественной.

В-шестых, улучшение условий труда, удобств в работах и безопасности их проведения.

Необходимо отметить, что самый мощный береговой комплекс сборки судов - на новом судостроительном заводе STX – DALIAN (Китай). В Кореи, самое большое судно, танкер 165.000 т.DWT, был построен и спущен на воду, на береговой линии, судостроительного завода HYUNDAI SAMHO HEAVY IND. Длина береговой сборочной линии – 465 м, ширина - 65м, сборочная площадка оборудована сборочным краном типа GOLIATH – 1200 т. грузоподъемностью и дополнительным краном 600 т., для фабрикации блоков, а также двумя вспомогательными кранами грузоподъемностью по 50 т. каждый. Судостроительный завод SAMHO использует тендем метод при сборке и спуске судов. Плавдок – длинна 335м., ширина – 70 м., осадка – 14,5м. Для передвижки судна используется активно-опорная система(GRIPPER – JACKS TRANSLIFT SYSTEM).

Перед тем как более детально рассмотреть систему спуска, необходимо отметить,что она выбирается при проектировании береговой сборочной площадки или комплекса, в зависимости от места расположения и мощностей сборочного комплекса, типа, размеров и массы судов, которые будут собираться, метода спуска (бортовой или обычный), а также конструкции погружной платформы, площадки или плавдока. Самые распространенные системы спуска, применяемые на судостроительных заводах сегодня:

1.Активно – опорная система скольжения (Combinet Activ Shoes Sistem Load-Out).

2.Активно - опорная система качения (Gripper – Jacks Trans – lift Sistem (GTS),или (Skid Launching Sistem).

3.Модульная система спуска (Module Transporter Sistem).

Однако необходимо обратить внимание читателя еще на ряд деталей. В первую очередь, на систему соединения сборочной площадки (комплекса) с погружной платформой или доком. Система соединения, чаще всего рельсовая, может быть оборудован металлический желоб (система скольжения), либо обычная бетонная площадка при использовании лафетной системы. Кроме системы соединения используются различные механизмы перемещения судна: лебедки (судостроительный завод STX), гидравлические системы толкания – Push-Pull Sistem (Hyundai), либо обычные дизельные лафеты с гидросистемой подъема судна и электронной системой управления.

 

Комбинированная активно-опорная система передвижки судна при спуске. (COMBINET ACTIV SHOE SISTEM LOAD – OUT). 

На судостроительном заводе HYUNDAI (Offshore & Engineering Division), впервые в судостроительной практике, было построено судно по методу “On – ground Build”, или на береговой судостроительной площадке. Завод разработал данный метод сборки судна технически, адаптировал его непосредственно к имеющимся на заводе условиям и мощностям, а также разработал, внедрил и опробовал совершенно новую технологию спуска судна. Для перемещения судна по схеме причал – плавдок, была установлена стационарная восьмиполосная линия перемещения судна (металлический желоб), который соединил сборочную площадку с погружной плавучей площадкой (плавдоком). Для подъема и передвижки судна использовалась комбинированная система “Super Lift”, совмещенная с “Combined Active Shoe System Load-Out”, а перемещение объекта осуществлялось при помощи гидротолкателей (системы PUSH-PULL), которые, воздействуя на активно-опорную систему, передвигают объект на погружную платформу (с последующим спуском на воду).

Береговая сборочная площадка – представляет собой специально оборудованную площадку с системой кильблоков, подведением всех необходимых коммуникаций и систем, а также установкой сборочных и рабочих кранов. Сборочная площадка от сборочного комплекса отличается в первую очередь размерами. После спуска готового судна последующие суда передвигаются на освободившуюся площадку (поточный метод), где продолжается сборка и закладывается новое судно. Сборочная площадка или сборочный комплекс соединен с погружной площадкой (платформой или доком) специальной линией, это может быть металлический желоб или рельсовая линия. 

Проект берегового комплекса Hyundai (Offshore & Engineering Division) был разработан на основе расширения сборочной площадке и превращения ее в сборочный комплекс,позволяющий вести сборку пяти судов одновременно. Этому способствовetn инфраструктура завода, имеющиеся мощности и портфель заказов. Кроме этого на сборочном комплексе применяется система фабрикации МЕГА блоков и возможность их перемещения к месту сборки.

Если мы более детально рассмотрим метод береговой сборки, то обратим внимание, что это инженерное сооружение состоит из ряда компонентов, взаимосвязанных между собой.
Первое – это сборочный комплекс с системой кильблоков, с подводом всех необходимых систем, сборочных и рабочих кранов, а также необходимого пространства для передвижения спецтехники вдоль борта судна, для проведения сборочных,сворочных, покрасочных работ.

Второе – это конструкция мощной системы фундамента, который по расчетам способен выдержать весовую нагрузку объекта. На данном фундаменте размещается и крепится металлический желоб, который соединяет береговой комплекс с погружной платформой при разработанной конструкции соединительного звена. Таких линии восемь на каждом комплексе. По проекту они соединяют между собой сборочные площадки, где ведется сборка и передвижка судов, а также спуск собранного судна на воду.

Третье – погружная площадка (платформа, плавдок), которая обеспечивает прием построенного судна, размещение его на кильблоках, вывода на глубоководный участок с последующим спуском на воду. Металлический желоб имеет свое продолжение и крепится на фундаменте погружной площадке. Конструкция фундамента площадки также детально расчитывается, палуба и набор усиливаются. Как мы отмечали, между берегом и площадкой устанавливается промежеточный желоб (звено).

Необходимо отметить еще один очень важный момент, это состояние передвигаемого объекта (судна). При подъеме, передвижке и установке на кильблоки площадки должна быть обеспечена его стабильность, местные и общие нагрузки должны находится в пределах расчетов. Судостроительный завод Hyundai осуществляет бортовой спуск судна, мы его и рассматриваем. Скользящая система размещена в центральной части корпуса и обеспечивает распределение нагрузок на корпус судна, удержание его в определенном положении в течении всей операции.

Система спуска судна - данная конструкция предварительно проходит модельные испытания. На модели проверяются и анализируются все фазы: подъем судна, перемещение судна по причалу, переход с причала на плавучую платформу, установка судна на кильблоки платформы, спуск на воду.

Основные критерии, на которые необходимо обратить внимание при проектировании и конструкции системы спуска: 

1. Это, в первую очередь, характеристика судов (судна), сборка которых будет производиться на береговом комплексе. Длина, ширина, высота, масса.

2.Схема расположения комплекса (план расположения внутри завода). План перемещения (передвижки) судна по схеме причал-платформа (плавдок), который объединяет следующие компоненты:

- базовую конструкцию системы спуска, расчетные нагрузки (статические и динамические) и другие лимитирующие факторы, которые рассматриваются и просчитываются при выборе конструкции системы перемещения судна.

- статические нагрузки (перегрузки) и 10% запас прочности, возникающий при скольжении (трении) во время движения объекта.

- гидроподъемники (гидравлическая система), обеспечивающая подъем судна и удержание его во время передвижки. Весовые нагрузки и необходимое колличество гидроцелиндров. Расчет и равномерное распределение давления на корпус судна. Максимальная нагрузка не должна привышать 158 т. на 1 метр.

Сила трения между желобом и “башмаком“ расчитывается и умножается на вес и коэффициент трения. 15% коэффициент трения зависит в первую очередь от материала как самого желоба, так и опорных “башмаков”. 10% коэффициент наблюдается в период перемещения объекта.

3. Динамические нагрузки - это неожиданно возникшие дополнительные нагрузки во время перемещения объекта (ветровые, максимальное волнение, течение). Все эти дополнительные нагрузки и их влияние на активно – опорную систему спуска сводятся в отдельную таблицу и выводится общий коэффициент, который учитывается в конструктивных особенностях системы спуска.

Прочие ограничения, которые учитываются при расчетах выбранной системы и обеспечивают ее безопасность во время эксплуатации.

- состояния грунта, где данная система будет эксплуатироваться и мощность фундамента, на который будут монтировать скользящий желоб.

- гидравлические подъемники, их мощность и максимальная высота подъема. Система проектируется так, что после ее установки под днищем судна, она должна поднять судно над кильблоками на высоту 200 – 250 мм.

- подбор гидротолкателей, которые будут осуществлять перемещение судна, расчет скорости передвижения объекта.

- продольная прочность судна и параметры прогиба корпуса судна.

- балластная система погружной платформы: колличество балласта, скорость накатывания объекта, мощность балластных насосов, электронная система контроля за балластными операциями и состоянием площадки.

- прочность фундамента площадки и всей конструкции активно – опорной системы установленной на площадке. Особенности конструкции соединительного звена, его надежность и гарантированная прочность.

- мощность причальной стенки, надежность швартовых лебедок и швартовой системы, удерживающей погружную площадку у причала и ограничивающие ее перемещение.
 

Активно-опорная система спуска является одной из первых применявшихся как для спуска судов, так и перемещения мегаблоков в сухих доках.

Блок подавался в сухой док плавкраном, а затем при помощи системы передвигался в глубину дока для стыковки (судостроительный завод HANJIN).

Однако давайте более детально рассмотрим активно-опорную систему судостроительного завода Hyundai (Offshore&Engineering Division). Система спуска - это стационарная береговая конструкция из бетона, идущая через все три площадки и соединяющая сборочную площадку с погружной платформой. Береговая конструкция - это фундамент, в верхней части которого крепится металлический желоб. На каждом комплексе (No 1 и No2) по восемь полос скольжения, на которых размещаются гидроподъемники и гидротолкатели, по которым осуществляется перемещение судна.

- при проектировании и строительстве данной системы очень детально просчитывается прочность и состояние причальной стенок, которая должна выдержать давление объекта при переходе с причала на погружную площадку.

- учитывается также давление воды в районе соприкосновения площадки с причалом и распределение весовых нагрузок в районе стыковки.

- мощность береговых швартовных кнехтов, береговых швартовых лебедок, которые удерживают площадку у причала и всей швартовой системы, задействованной при спуске.

Гидравлическая система подъема состоит из набора гидравлических гидроподъемников (цилиндров), соединенных с гидронасосом и между собой. Максимальная сила подъема одного гидроцилиндра составляет 250 т, максимальный ход поршня - 250 мм.

Расчитывается необходимое колличество гидроцилиндров для подъема судна и их равномерное распределение на все восемь линий. Они устанавливаются на скользящий желоб, на одинаковом расстоянии друг от друга, под корпусом судна. Для равномерного распределения нагрузки на корпус судна, на верхнюю часть цилиндров устанавливается рама, которая и обеспечивает это распределение.

Нижняя часть гидроцилиндра при помощи шарнира соединяется с башмаком и делает это соединение эластичным. Это особенно важно при переходе объекта с причала на платформу, когда уровень может быть нарушен.

Расчет количества гидроцилиндров, необходимых для подъема, удержания и перемещения судна в поднятом положении, расчитывается как 70% от от максимальной мощности цилиндра. Данная система соединена с гидронасосом и гидротолкателем, обеспечивающим передвижку судна (PULLING JACK SISTEM).

Погружная площадка - одно из звеньев береговой системы спуска судна. Ее роль заключается в принятии спускаемого объекта, размещение его на киль-блоках, вывод на глубоководный участок и спуск судна.

Требования предъявляемые к погружной площадке:

- план балластных операций, как при приеме объекта, так и его спуске. Электронная система контроля, как за состоянием платформы, нагрузками, так и балластными операциями.

- дедвейт, изменение осадки при принятии объекта, глубины у причала и их необходимый запас.

- состояние палубы площадки, состояние набора, фундамента линий скольжения.

Мощность конструкции соединения фундамента с набором и палубой площадки.

- расчет скорости движения объекта (PULLING SPEED) и скорость дебалластировки (мощность балластных насосов).

- продольные и поперечные нагрузки всей площадки и местные нагрузки в районе фундамента.

- остойчивость платформы при перемещении объекта, правильное его размещение на кильблоках, спуск объекта.

Комплексная система спуска ( SCIDLAUNCHINGSISTEM)

Самая современная система спуска судов, собранных по системе On – Ground, это комплексная система спускаSCID LAUNCHING SISTEM, модернизированная и имеющая ряд модификаций. На сегоднешний день - самая применяемая система на судостроительных заводах мира.

Ее уникальность состоит в том, что она может быть оборудована как на действующих предприятиях, так и на вновь строящихся. Важна и другая сторона - это сроки строительства и финансовые затраты, они минимальны. Для того, чтобы создать данный комплекс, все необходимые материалы можно найти на внутреннем рынке, а гидротранспортеры закупить у производителей данной техники.

Данный комплекс практически ничем не отличается от вышеописанного. Отличие лишь в том, что сборочная площадка с плавдоком соединена рельсовой линией, установленной на специальном фундаменте. Как правило, при проектировании данной системы используется классический метод перемещения объекта. Для поднятия, перемещения и установки судна на кильблоки плавдока используются транспортные гидротележки (RAIL TRANSPORTER). Они бывают различных типов и модификаций, но принцип действия одинаков. Это три рельсовые линии (центральная (при спуске крупнотонажных судов ее делают дублирующей) и линии левого и правого бортов) и набор гидротележек, который зависит от массы судна и его габаритов. Стандартная нагрузка на одну тележку составляет от 100 до 600 т. В комбинационном варианте, система может переместить объект массой до 90.000 т. Однако, на сегоднешний день при помощи данной системы был перемещен объект массой 28.000 т, это рекорд.

Наибольший интерес, на мой взгляд, вызывают гидротележки (RTP – rail transporter) и система передвижки объекта. Здесь могут применяться как гидротолкатели (PUSH POOL), так и электролебедки, установленные на береговом спецфундаменте. При помощи тросовой системы и канифас-блоков, установленных на доке, трос крепится к гидротележкам правого и левого бортов. При натяжении троса система начинает двигаться, перемещая установленный на ней объект.

1. Рельсовая линия, соединяющая сборочную площадку с плавдоком.

2. Набор гидравлических транспортеров под днищем судна на рассчетном друг от друга расстоянии. Соединение между собой соединительной сцепкой, гидравлическими шлангами и электрокабельной системой.

3. В кормовой части устанавливается автономный двигатель, обеспечивающий работу гидросистемы и системы контроля, бортовой и кормовой линий, носоваяцентральная линия питается автономно.

Гидротележки (RTP), последней модификации, оборудованы автономным двигателем и приводной системой передач, автономной гидросистемой. Контроль за нагрузкой ведется из кабины оператора.

4. В кормовой части, сразу за двигателем, устанавливается кабина оператора, откуда ведется управление всей системой, подъем судна, равномерное расспределение нагрузок на каждую транспортную тележку. Оперетор отслеживает общее положение объекта в период подъема и перемещения, нагрузки при переходе гидротележек с причала на док,а также установку судна на кильблоки.

5. Если для перемещения используется гидравлическая система (PUSH POOL), то гидротолкатели устанавливаются в кормовой части и соединяются с концевыми гидротележками при помощи штока – гидроцилиндра. Необходимо отметить, что все обеспечивающие механизмы распологаются на рельсовой линии и передвигаются вместе с объектом. Для распределение нагрузок, на подъемные площадки транспортеров (гидротележек) устанавливается специально сконструированная металлическая платформа. В случае аварийной остановки комплекса, судно можно опустить на специально сконструированную раму, она выполняет роль временных кильблоков и способна выдержать массу судна, до устранения неисправностей, возникших во время перемещения объекта. Верхняя площадка гидротележки, при помощи шаровой опоры соединена с гидроцилиндром,при помощи которого и осуществляется подъем и удержание судна.
 

Модульная система спуска. (ModuleTransportSistem). 

Лафетно-модульная система спуска имеет довольно широкое распространение на судостроительных заводах Кореи. При помощи данной системы производится не только передвижка собраного судна по схеме причал - док, но и перемещение МЕГА, ГИГА и ТЕРА блоков, подача их на сборку по схеме причал – причал или причал – плавдок.

Судостроительный завод ORIENT (Gwangyang) и судостроительный завод SPP (Tongyong), используют только траковую систему спуска.

- это один из самых дешевых способов перемещения судна, ряд заводов не имеют собственных траков и арендуют их у специализированных компаний, которые выполняют данную работу.

- нет необходимости конструировать рельсовую систему или металлический желоб.

- независимость от погодных, временных факторов, минимальное время на подготовку и проведение операции.

- модульный комплекс обладает хорошей маневренностью, управляемостью (ошибка системы управления не превышает + (-) 1 градус , многофункционален, в эксплуатации может использоваться в комбинированном варианте от 100 до более 5000 т, но не более 20.000 т.

- центральная гравитационная система контроля позволяет определить центр тяжести объекта и правильно распределить нагрузки.

- прочность конструкции обеспечивается за счет изготовления рамы из сплава титана.

- местные фабрики производят данную продукцию и поставляют ее, как на внутренний рынок, так и на экспорт по сравнительно низким ценам.
 Недостатки данной системы:

-  весовые ограничения, как правило до 20.000 т, поэтому перемещение судна с большей массой и большими габаритами производится по частям: кормовая часть, носовая часть, стыковка в плавдоке.

Судостроительный завод ORIENT (Gwangyang), строит балкеры 170.000т.DWT. и подает в плавдок поочередно, носовую и кормовую части для стыковки. Судостроительный завод SPP (Tongyong) также стыкует носовую и кормовую части судна в доке. Сборка судна (вернее носовой и кормовой части) на данном заводе ведется в ангаре, где раньше конструировались МЕГА блоки. Там установлены сборочные краны. Мощности позволяют собирать в ангаре только часть судна. Вторая причина заключается в том, что ангары находятся в стороне от причала, где размещен плавдок. Поэтому после установки носовой (кормовой) части судна на модули, они транспортируют судна из ангара, затем развернув колеса на 90 градусов, устанавливают объект параллельно плавдоку и после третьего маневра заезжают на плавдок и устанавливают часть собранного судна на кильблоки.

- лафетная система передвижки судна, набор модульных секций (траков), соединенных между собой механически (сцепка и гидравлический захват).Система способна обеспечить подъем, удержание, перемещение и установку судна от сборочной площадки (причала) на кильблоки плавдока. Количество лафетных секций зависят от массы перемещаемого судна. Необходимое количество секций соединяются между собой, получается модуль-транспортер, с объединенным двигателем, гидравлической системой подъема и электронной системой управления.

- формируются, как правило три лафетные линии, центральная и бортовые (левого и правого бортов). Центральные секции устанавливаются только в носовой и кормовой части судна, а не по всей его длине. Бортовые секции устанавливаются на его цилиндрическую часть и выступают в район обводов корпуса. На эти модульные блоки устанавливаются специальные фермы,что придает данной конструкции возможность удержания судна от смещения. Как отмечалось, двигатель размещается на концевом траке (концевых траках).

Мощность двигателя от 155 kw. до 440 kw, он приводит в движение модульный комплекс. С ним также совмещен гидравлический блок (насос), обеспечивающий подъем объекта. Гидроцилиндры, установленные на колесорамном комплексе с шарнирным соединением, это дает возможность данной системе подниматься и опускаться, за счет изменения давления в гидроцилиндрах. Разворот системы происходит за счет шарнирного соединения опоры колеса с рамой. Максимальное давление в гидросистеме 40 Mpa. Имеется дублирующая гидросистема трубопровода с предохранительными клапанами.

- управление комплексом осуществляет оператор при помощи переносного пульта управления, связанной с системой разворота колес (Turning Sistem). Электро – гидравлическая многофункциональная система управления дает возможность легко управлять комплексом по схеме: Commondrive – или общее управление модулем, когда подающие команды с пульта оператора синхронно принимает каждая площадка комплекса и синхронно выполняются команды. Аuto – drive – это прямолинейное движение комплекса. Slantdrive – это движение комплекса по касательной. Angledrive – угловое движение комплекса. Lateraldrive - боковое перемещение комплекса и транспортируемого объекта. Сircledrive – круговое вращение (разворот в точке) модуля. При подаче команд оператором, система управления принимает их и обеспечивает необходимый разворот колеса (синхронно), максимальный угол разворота 100 градусов. Так регулируется движения комплекса в нужном направлении и с заданное скоростью. Начало движения, увеличение или снижения скорости движения, а также остановки осуществляет оператор с переносного пульта управления. Движения комплекса контролирует противоскользящая система (Аnti-sliding сontrol).

- гидравлическая система осуществляет подъем объекта (над кильблоками – это примерно 200 мм), удержание заданной высоты (при прохождении системы между кильблоками плавдока), контроля за распределением нагрузок во время транс-портировки, установки объекта на кильблоки дока. За весовыми нагрузкками ведет контроль система перегрузки(OVERLOAD SISTEM). Необходимо также отметить, что на модуле применяются шины марки 215/75 R17.5, выдерживающие максимальную нагрузку 34.000 кг (каждая). Скорость комплекса 1 км/час.

Все эти операции осуществляет оператор. На двигателе, с лицевой стороны, расположены две информационных панели, с которых считывается информация о состоянии модуля, равномерном распределении нагрузок, стабильном состоянии объекта во время движения,а также отслеживается работа двигателя, его режим и нагрузки. При сбое система контроля подает звуковой и световой сигналы. Модуль оборудован надежной пневматической тормозной системой, управление которой осуществляется дистанционно.

Плавдок и система контроля. (FlotingDockControlSistem)

Самый сложный и отвественный момент - удержание дока на уровне причала. В период накатывания объекта необходимо обеспечение плавного перехода судна с причальной стенки в док. Для этого - очень четкий контроль за дифферентом дока и креном, обеспечение регламентированных инструкцией пределов.

Для этой цели плавдоки, площадки или погружные платформы оборудованы системой контроля балластных операций. Электронные системы установлены на всех объектах, обеспечивающих комбинированный спуск судов. Данная система контролирует принимаемые доком нагрузки, заданную осадку дока, крен, дифферент. Контроль за работой системы и состоянием дока ведет докмастер, который находится в операционном отсеке и следит по монитору за нагрузками дока при накатывании объекта, работой механизмов и систем. Для удержания дока в заданном положении во время накатывания производятся балластные операции. При необходимости движение объекта останавливается до приведения парраметров дока в норму. Всю необходимую информацию: работа балластных насосов, положение клапанов (их открытие и закрытие), уровень балласта в танках, осадка дока, дифферент, крен, весовые нагрузки, остойчивость и т.д., докмастер получает в реальном режиме времени. Электронная система обеспечивает выполнение заданной программы, главной задачей которой является удержание площадки параллельно причалу, а установленные критерии не должны превышать: дифферент + (-) 0,25 градуса, крен + (-) 0,2 градуса. Программа может менятся и зависит от массы и размеров судна судна, при очередном спуске.
 

Михаил Афанасьевич Мореходов 

г.Улсан, Южная Корея