為滿(mǎn)足大型艦艇的保障要求，擴(kuò)大修理民用船舶的能力，工廠迫切需要增加上、下排能力。以某型護(hù)衛(wèi)艦和某型登陸艦以及某型破冰船作為母型進(jìn)行3000t縱向機(jī)械式船臺(tái)滑道的改造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中綜合考慮地域和水文的影響因素，為減小末端水深和增加干軌長(zhǎng)度，采用弧形變直線(xiàn)的軌道型式。針對(duì)這種獨(dú)特的軌道型式，下面對(duì)其特性進(jìn)行論證分析。

1 軌道基本參數(shù)

水域和陸域高程基準(zhǔn)面均為當(dāng)?shù)乩碚撋疃然鶞?zhǔn)面時(shí)，滑道水平投影總長(zhǎng)度285.7m，前部分弧形滑道段半徑7000m，水平投影長(zhǎng)度225.7m，后部分直線(xiàn)滑道坡度1∶30，水平投影長(zhǎng)度60m;分界點(diǎn)處切線(xiàn)斜率1∶17.3。軌道梁起點(diǎn)標(biāo)高+4.156m，弧形滑道與直線(xiàn)滑道交點(diǎn)處軌頂標(biāo)高－5.263m，軌道梁終點(diǎn)標(biāo)高－7.263m。

1)幾種潮高時(shí)的干軌長(zhǎng)度，見(jiàn)表1。

表1 幾種潮高時(shí)的干軌長(zhǎng)度 m

2)3種船型上排停置后，末節(jié)車(chē)和船尾處的軌頂標(biāo)高及此標(biāo)高水位1天的持續(xù)時(shí)間，見(jiàn)表2。

表2 軌頂標(biāo)高及持續(xù)時(shí)間

2 軌道型式特性分析

本設(shè)計(jì)在前段弧形滑道的基礎(chǔ)上，尾部連接60m長(zhǎng)，坡度1∶30的直線(xiàn)滑道，此種型式的軌道設(shè)計(jì)未發(fā)現(xiàn)先例，無(wú)經(jīng)驗(yàn)供參考和借鑒。針對(duì)工廠上排的實(shí)際情況，對(duì)本滑道型式在使用中可能遇到的難點(diǎn)及問(wèn)題進(jìn)行理論分析。

1)小車(chē)下水。

隨船小車(chē)之間均采用銷(xiāo)軸、拉桿型式的活節(jié)連接，可在相鄰兩節(jié)車(chē)所壓軌道面變坡時(shí)做適當(dāng)調(diào)整。定性分析以下幾種軌道型式中活節(jié)的作用:①直線(xiàn)滑道。從始至終坡度不變，小車(chē)?yán)瓧U只有在軌道梁產(chǎn)生變形的情況下才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)整。②弧形滑道。從始至終坡度都在變，但任意兩小車(chē)間的坡度變化是相同的，小車(chē)?yán)瓧U角度也只有在軌道梁產(chǎn)生變形的情況下才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行調(diào)整。③弧形變直線(xiàn)滑道。在某一隨船小車(chē)通過(guò)分界點(diǎn)，而其后一輛小車(chē)還未通過(guò)的這段時(shí)間內(nèi)，前者的坡度保持1∶30不變，后者坡度繼續(xù)變大，從而產(chǎn)生了兩小車(chē)的坡度變化，小車(chē)自重 (去除浮力)產(chǎn)生的平衡力矩大于拉桿與銷(xiāo)軸之間的摩擦力矩和小車(chē)的慣性矩 (跟速度有關(guān))以及淤泥的阻力力矩，產(chǎn)生拉桿的轉(zhuǎn)動(dòng);反之，會(huì)出現(xiàn)車(chē)輪無(wú)法貼緊軌道，發(fā)生出軌。

通過(guò)以上分析得出:軌道梁不發(fā)生變形的情況下，只有第3種軌道型式才會(huì)發(fā)生拉桿的扭轉(zhuǎn)。通過(guò)改進(jìn)活節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加轉(zhuǎn)向能力，可以保證隨船小車(chē)的下水。

2)設(shè)計(jì)母型船上、下排計(jì)算。

對(duì)直龍骨船型上排，隨船小車(chē)在船臺(tái)區(qū)布墩組車(chē)后，龍骨線(xiàn)必須是一條直線(xiàn)。在直線(xiàn)滑道和弧形滑道上，小車(chē)組無(wú)論放到任何位置，龍骨線(xiàn)依然是一條直線(xiàn)，但在弧形變直線(xiàn)滑道上，小車(chē)組如果首和尾壓在了兩種軌道型式上，龍骨墩將不再是一條直線(xiàn)，處于直線(xiàn)段滑道的小車(chē)龍骨會(huì)高出龍骨線(xiàn)。因此，在上、下排過(guò)程中，隨船小車(chē)在直線(xiàn)段滑道位置是絕對(duì)不能坐墩的。

以下分別對(duì)幾種典型船型的上排過(guò)程進(jìn)行計(jì)算分析。

(1)某型護(hù)衛(wèi)艦。上排潮高1.8m，首車(chē)高(包含龍骨墩)1.7m，首車(chē)坐墩處水深4.13m;艦艇艏吃水3.03m，艉吃水3.09m;隨船小車(chē)占用長(zhǎng)度85m;根據(jù)計(jì)算，小車(chē)組下放到軌道末端，前移水平距離約23m后，首車(chē)坐墩，此時(shí)尾車(chē)還處在分界點(diǎn)后大約37m處。首車(chē)坐墩后，船體將隨小車(chē)同時(shí)前移，船首部受首車(chē)支反力作用抬起，船體尾部也會(huì)因?yàn)楦×p小而降低，直至船體龍骨同時(shí)坐到首車(chē)后其余小車(chē)龍骨墩上。在這個(gè)過(guò)程中，船體首、尾吃水始終發(fā)生變化，浮力的大小和浮心位置也始終在變，同時(shí)首車(chē)的支反力也始終變化。為確定船體整體坐墩時(shí)小車(chē)所處的位置，我們考慮下水情況，下水時(shí)船體艉浮瞬間的位置必定相同于上排時(shí)整體坐墩瞬間的位置。

該船下水主要依據(jù):船長(zhǎng)98m，下水質(zhì)量1580t，重心至首車(chē)距離40.81 m。在船臺(tái)區(qū)，潮水1.8m時(shí)，首垂線(xiàn)處吃水－4.420m，尾吃水－1.319m。

通過(guò)靜水力計(jì)算下水狀態(tài)數(shù)據(jù)，繪制計(jì)算表(略)和下水曲線(xiàn)圖 (略)。根據(jù)下水曲線(xiàn)圖可以得出某型護(hù)衛(wèi)艦下水時(shí)，在離船臺(tái)起始端124.5m處，船尾開(kāi)始上浮，也就是說(shuō)上排時(shí)尾車(chē)過(guò)分界點(diǎn)14.7m后，船體才會(huì)完全坐墩。因此滑道設(shè)計(jì)能滿(mǎn)足某型護(hù)衛(wèi)艦上、下排的要求。但對(duì)潮高和潮位持續(xù)時(shí)間有要求，上排前要準(zhǔn)備充分。

(2)按上述方法分別對(duì)某型登陸艦、某型破冰船也進(jìn)行了計(jì)算分析，在特定吃水情況下，上排整體坐墩和下排艉浮點(diǎn)均在分界點(diǎn)之前，所以滑道設(shè)計(jì)也能滿(mǎn)足這兩種母型船上、下排的要求?？紤]民用船舶的特點(diǎn)，有針對(duì)性的選取了500t冷藏船進(jìn)行了計(jì)算，也得出同樣的結(jié)論。

3 結(jié)論

通過(guò)計(jì)算和分析，弧形變直線(xiàn)軌道型式的機(jī)械船臺(tái)滑道設(shè)計(jì)適合工廠的實(shí)際情況，既保證了足夠的干軌長(zhǎng)度，滿(mǎn)足上排船修理施工的要求，又減少了軌道末端水深，減少水下挖掘工程的施工量和清淤的難度。同時(shí)，本軌道型式又存在一定的弊端:小車(chē)運(yùn)行穩(wěn)定性較其它型式差，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求高，同時(shí)上下排操作時(shí)，潮水高度和持續(xù)時(shí)間必須滿(mǎn)足要求才能進(jìn)行。

針對(duì)以上問(wèn)題，要求在詳細(xì)設(shè)計(jì)和投入使用后必須注意以下問(wèn)題:①主牽引絞車(chē)和倒拉絞車(chē)設(shè)計(jì)速度不宜過(guò)快，盡量降低隨船小車(chē)的下水速度，以減小通過(guò)分界點(diǎn)時(shí)隨船小車(chē)轉(zhuǎn)向的慣性矩。②設(shè)計(jì)排車(chē)方案時(shí)盡量減小隨船小車(chē)間距離，縮短拉桿長(zhǎng)度，以減小通過(guò)分界點(diǎn)時(shí)拉桿角度的變化值。③優(yōu)化設(shè)計(jì)拉桿與銷(xiāo)軸之間連接的活節(jié)結(jié)構(gòu)，減小轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。④滑道使用后定期清淤，減小淤泥對(duì)小車(chē)下水產(chǎn)生的阻力。⑤每型船上、下排操作前都要進(jìn)行計(jì)算，確定需要的最低潮水高度和持續(xù)時(shí)間，保證隨船小車(chē)與船體在分界點(diǎn)后不能觸壓。⑥優(yōu)化上下排操作工藝，提高塢墩安裝精度。