超宽船体偏心移船下水技术研究

引用本文

朱铖涛, 林德齐, 郑勇, 戴小明, 何琎. 超宽船体偏心移船下水技术研究. 舰船科学技术, 2026, 48(4): 12-18 复制到剪切板

ZHU Chengtao, LIN Deqi, ZHENG Yong, DAI Xiaoming, HE Jin. Research on launching technology of eccentric moving ship with super-wide hull. Ship Science and Technology, 2026, 48(4): 12-18 复制到剪切板

超宽船体偏心移船下水技术研究

朱铖涛, 林德齐, 郑勇, 戴小明, 何琎

中船黄埔文冲船舶有限公司，广东广州 510715

收稿日期: 2025-04-25.

作者简介: 朱铖涛（1995 − ），男，工程师，研究方向为船舶工艺技术

摘要: 为解决超宽船体并线建造困难，船台利用率低的问题，提出一种新型的偏心移船下水方法，并采用数值仿真与计算方法对移船、过驳和出驳全流程的可行性和可靠性进行验证。结果表明，该新型移船下水方法移船过程结构最大受力120 MPa，小于许用应力225 MPa，过驳和出驳过程平稳。研究结果可为船厂生产计划的柔性规划提供参考。

关键词: 超宽船体水平船台偏心移船过驳出驳

Research on launching technology of eccentric moving ship with super-wide hull

ZHU Chengtao, LIN Deqi, ZHENG Yong, DAI Xiaoming, HE Jin

CSSC Huangpu Wenchong Ship Building Co. Ltd., Guangzhou 510715, China

Abstract: In order to solve the problems of parallel construction of super-wide hulls and low utilization rate of the ship platform, a new type of eccentric ship transfer launching method is proposed, and the feasibility and reliability of the whole process of ship transferring, barge crossing and barge discharging are verified by numerical simulation and calculation methods. The results show that the maximum structural force of 120 MPa in the ship transferring process of the new ship transferring and launching method is less than the permissible stress of 225 MPa, and the barge transferring and barge discharging process is smooth. The results of the study can provide a reference for the flexible planning of the shipyard′s production program.

Key words: super-wide hull horizontal building berth decentered ship removal lightering off-barge

0 引　言

船台即造船平台，是陆地上的船舶修造场所，又是依靠下水装置将船舶移至水域的场所，是造船生产的核心资源。根据船台类型的不同，可分为水平船台、倾斜船台两大类。随着船舶向大型化发展，倾斜船台在船体装配和下水工艺方面都存在较大的困难，因此目前部分超宽或超大船体的建造大多采用水平船台进行建造。

为提高生产效率，船厂往往会根据水平船台的尺寸大小，策划2条以上的船台线以实现水平船台场地资源利用最大化。然而，当多条船台线并线建造时，超宽或超大型船舶船体会导致并线建造船舶外板相碰，从而导致船舶无法并线建造，即(B₁+B₂)/2＞L（其中B₁为A型船船宽，B₂为B型船船宽，L为水平船台南北两线中心的间距，如图1所示），造成水平船台核心资源极大浪费。

图 1 水平船台并线建造 Fig. 1 Parallel construction on horizontal slipways

为解决超宽或超大船型并线建造时出现的外板相碰干涉的问题，本文提出一种新型的超宽船体偏心建造及移船下水解决方案，通过将其中一条外底板较平整的船偏离船台中心线进行搭载建造，以保证2条船之间的空间足够搭设脚手架^[1] 。然而，船体中心偏离船台中心搭载建造一方面会导致移船过程中移船小车不是关于船体中心对称的，两侧移船小车顶升力不一致，降低移船稳定性，如图2所示；另一方面，船舶移至半潜驳船上后也是偏心的，半潜驳船尾浮箱与船体一侧外板距离过近，船舶出驳过程中易与尾浮箱相碰，不满足出驳要求，如图3所示。针对上述难题，本文设计了基于动力模块车协调的偏心移船和出驳方法，通过强度校核和过驳计算验证了方案的可行性，有助于提升船厂面对超宽或超大船型的工作柔性和场地利用效率。

图 2 船体偏心移船示意图 Fig. 2 Schematic diagram of eccentric ship movement of hull

图 3 船体偏心移至半潜驳船上示意图 Fig. 3 Schematic diagram of the eccentric movement of the hull onto the semi-submersible barge

1 动力模块车协调移船小车偏心移船方法 1.1 偏心移船主要采用的工程装备

1）移船小车：用于船舶顶升及移船时的轨道式移动载具，单套由多轴轨道轮行走机构组成，具有顶升下降、横向微调、自行走、自动均载以及电控联动同步功能，可以多套移船小车并车联动使用，可由人工遥控自驱动行走，也可伴随动力模块车从动行走，同时装有垂直方向的液压顶升机构。

2）自走式模块化平板车（SPMT），简称动力模块车。用于船舶顶升及移船时的轮式移动载具，单套由多轴全向旋转的轮式行走机构组成，具有顶升下降、横向微调、自行走、自动均载以及电控联动同步功能，可以多套模块车并车联动使用，并由人工遥控自驱动行走，同时装有垂直方向的液压顶升机构。

3）半潜驳船：具有承载船舶下潜的功能（见图4），主甲板上布置有移船小车路轨，移船作业时半潜驳船停靠码头与水平船台上小车路轨连接，移船小车将船舶移至半潜驳船上指定位置坐墩后撤走。

图 4 半潜驳船使用实景图 Fig. 4 Real scene pictures of semi-submersible barges in use

1.2 偏心下水的工艺流程

下水工艺流程^[2] ：下水计算→移船前准备工作→半潜驳船靠泊→移船/过驳坐墩→半潜船下潜→出驳。

2 偏心移船过程的可靠性分析

模块车和移船小车的布置是影响偏心移船稳定性的重要条件，如何保证移船过程船体两侧顶升力接近相等，是提高整体移船稳定性的重中之重。

移船小车和模块车应尽可能关于船体重心对称布置^[3]，布置在外底板平直位置，同时应避开搭载合拢口，外底板放水塞、标志、测深仪和计程仪，避开桩靴位置，如图5所示。

图 5 移船小车和模块车布置图 Fig. 5 Layout plan of the boat moving trolley and module vehicle

根据船舶重量和移船小车、模块车顶升能力，结合厂内移船小车、模块车现有数量，计算移船小车、模块车布置的数量，已知船舶重量为G，移船小车顶升能力为F₁，移船小车数量为N₁，模块车顶升能力为F₂，模块车数量为N₂，则移船布置应满足(0.5～0.6)×(F₁×N₁+F₂×N₂)=G，其中，(0.5～0.6)为顶升安全系数，N₁和 N₂为不超过厂内现有移船小车和模块车数量。

由于路轨和地面并不是完全平整，为实现船舶左右前后高低调整，将移船小车关于船舶重心划分为4组，同一组内所有移船小车液压油联通，以保证同一组内移船小车顶升力大小相同；模块车布置在左舷外侧，分前后2组^[4]，如图6所示。

图 6 船移船小车和模块车分组划分 Fig. 6 The boat-moving trolley and the module vehicle are grouped and divided

利用空船重量分布曲线图（描述船舶在空载状态下，全船重量沿船长分布状况的曲线），计算6个分组区受力大小^[5]，如图7所示。

图 7 空船重量分布曲线图 Fig. 7 The lightship weight distribution curve

6个分组区受力大小计算过程^[6]：

1）由图6可知，全船移船小车和模块车共分为6个分区，一分组区受力F₁，二分组区受力F₂，三分组区受力F₃，四分组区受力F₄，五分组区受力F₅，六分组区受力F₆。

2）由于船舶结构左右对称，因此F₁+F₃=F₂+F₄+F₅+F₆，根据空船重量分布曲线图，计算分组区域长度内曲线面积即可算出分组重量F₁、F₃。

3）由于模块车可以人为设置顶升力大小，每台模块车最大顶升力48 t，根据施工经验为预留较大的安全裕度，每台模块车顶升力设置为24 t。

4）综述，F₁=F₂+F₅，F₃=F₄+F₆，具体各区域受力大小见表1。

表 1 某A型船移船小车和模块车分组受力计算结果 Tab.1 The force calculation results of the group for the boat-moving trolley and the module vehicle of a certain Type A ship

3 强度有限元模型计算

根据表1移船小车和模块车分组受力计算结果可知，移船小车最大单台顶升力为149 t，模块车顶升力为24 t，用Patran软件进行全船结构有限元建模，将移船小车和模块车顶升力加载到模型，设置边界约束和受力工况，用Nastran软件进行受力分析，以规范要求的材料许用应力和剪切应力作为衡量标准，分析计算结果，作为验证结构强度的依据，验证举升方案安全性^[7]。

本船型的外板线形igs文件导入PATRAN，作为外板建模曲面，建立全船FEM模型，并按肋位和纵骨间距进行网格划分。

材料属性设置：弹性模量E=2.06×10⁵ N/mm²，泊松比µ=0.30。FEM模型如图8所示。

图 8 移船举升模型及船底钢支墩处受力设置 Fig. 8 The lifting model of the moving ship and the force-bearing Settings at the steel abutments at the bottom of the ship

2）许用应力

按规范要求，结构强度分析时，钢材许用应力[σ] = 220/K N/mm²，其中K为材料系数。K = 1.0为屈服应力在 235 N/mm²及以上的低碳钢；K = 0.78为屈服应力在 315 N/mm² 及以上的高强度钢；K = 0.72为屈服应力在 355 N/mm² 及以上的高强度钢。

移船时考虑材料强度保留20%裕度，材料许用应力：普通钢[σ_e]=220×0.8=176 N/mm²，H32钢[σ_e]=220/0.78×0.8=225 N/mm²，H36钢[σ_e]=220/0.72×0.8=244 N/mm²。

开孔结构等区域进行细化网格分析的，还要考虑最大许用膜应力按表2要求，其中屈服利用因子：λ_y=σ/ [σ]=分析所得应力/材料许用应力，本项目要考虑的网格细化区域主要是双层底下的肋板。

表 2 细化网格分析的最大许用膜应力 Tab.2 Refine the maximum allowable membrane stress of the grid analysis

3）边界条件

边界条件是为消除刚体位移，在船体的相应节点应施加适当的线位移约束。施加到模型上的载荷与边界条件是相辅相成的，在设定的约束边界上，设置XYZ方向中某些方向变形Displacement为0，在如图9所示1～4共4个点设置边界约束，1和2点为BL面在船中纵处与外板在前后端的交点，3和4点是在尾封板的水平桁或尾封板截面水平中和轴与外板的交点，本船用水平桁交叉，各点线位移约束如表3所示。

图 9 边界条件设置 Fig. 9 Boundary condition setting

表 3 载荷边界条件 Tab.3 Load boundary conditions

4）FEM分析及计算结果

计算结果以彩色的云纹图形式表达，如图10外底受力分析结果和图11肋板计算结果，结构最大受力如表4所示。

图 10 FEM计算结果外底板云图 Fig. 10 The cloud image of the outer base plate calculated by FEM

图 11 FEM计算结果双层底下肋板云图 Fig. 11 The cloud map of the double-layer bottom rib plate calculated by FEM

表 4 结构最大受力 Tab.4 Maximum force on the structure

从应力云图可看到，最大应力发生在机舱主机基座与货舱区间的过渡区和首侧推大开孔处，但应力均小于许用应力，结构强度满足材料强度要求，不会产生外板变形问题。

5）举升力验证

有限元线位移计算结果如图12所示。

图 12 举升力线位置计算结果 Fig. 12 Calculation result of the lifting force line position

可知，船首尾两端因边界约束相当于两端是固定的，船舶自重产生的重力朝下即Z负向，小车举升力以支反力形式作用于船底即Z正向，船舶在重力和支反力作用下，向上变形，说明支反力大于重力，举升力足以举起船舶。

4 偏心过驳过程的可靠性分析 4.1 半潜驳船压载计算

船舶缓慢过驳过程中，半潜驳船所受的船体重力是一直变化的，需实时调整半潜驳船压载，确保轨道面与码头轨道面基本在同一水平面，高低误差不超过±50 mm；同时，控制半潜驳船纵倾高差，保证移船小车顶升行程变化不超过 100 mm，或不致船体与垫木离空。否则，应视情况决定暂停过驳，并重新调整水平高差^[8]。

正式移船过驳作业前，利用半潜驳船和移船船舶有限元模型，使用NAPA（The Naval Architectural Package）软件计算出半潜驳船压载量，保证过驳顺利进行。

根据船舶过驳距离，将过驳分为S0、S1、S2、S3、S4、S5共6个阶段，每个阶段进行半潜驳船压载计算，如图13所示，图中红色阴影区域为移船。

图 13 过驳阶段划分 Fig. 13 Division of transshipment stages

不同阶段半船驳船压载情况如表5所示（其中FWB1P～WB1AS指压载舱室名称缩写）。

表 5 半潜驳船压载计算结果 Tab. 5 Ballast calculation results of semi-submersible barges

拉移上驳工况		S0		S1	S2	S3	S4	S5	S6
工况说明		起始		上驳					小车撤离
拉移距离/m		−		10	20	30	40	50	−
尾吃水/m		5.8		5.8	5.8	5.8	5.8	5.8	5.8
首吃水/m		5.8		5.8	5.8	5.8	5.8	5.8	5.8
纵倾（F+）/m		0		0	0	0	0	0	0
横倾（Port+）/(°)		0		0	0	0	0	0	0
最大剪力/%		43.7		47.5	43.4	44.7	79.1	55.2	61.9
最大弯矩/%		26.3		31.0	31.0	32.2	62.2	65.5	73.8
初稳性/m		42		41	40	40	38	37	37
压载舱室		压载水量/%
FWB1P	FWB1S	22%/20%	20%/32%		15%/26%	17%/28%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB1P	WB1S	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB2P1	WB2S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB2P2	WB2S2	√	√		√	√	19%/32%	10%/10%	10%/10%
WB3P1	WB3S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB3P2	WB3S2	√	√		√	√	√	14%/23%	29%/39%
WB4P1	WB4S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB4P2	WB4S2	√	√		√	√	43%/53%	10%/10%	10%/10%
WB4AP1	WB4AS1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB4AP2	WB4AS2	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB4BP1	WB4BS1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB4BP2	WB4BS2	√	√		82%/96%	76%/90%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB5P1	WB5S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB5P2	WB5S2	√	86%/100%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB6P1	WB6S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB6P2	WB6S2	√	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%
WB7P1	WB7S1	10%/10%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	10%/10%	14%/14%
WB7P2	WB7S2	35%/73%	10%/10%		10%/10%	10%/10%	10%/10%	82%/90%	√
WB8P	WB8S	×	×		×	×	×	×	×
WB1AP	WB1AS	×	×		×	×	×	×	×

表 5 半潜驳船压载计算结果 Tab.5 Ballast calculation results of semi-submersible barges

半潜驳船过驳所受弯曲力矩（Bending moment）、船体重量（Weight distribution）、剪切力（Shear force）计算结果如图14所示。

图 14 单个阶段半潜船强度计算 Fig. 14 Strength calculation of a single-stage semi-submersible vessel

4.2 半潜驳船压载系统

本半潜驳船压载系统是一套以传统泵动力压载方法为基础，静水压力压载方法为辅的复合压载系统，如图15所示。

图 15 半潜驳船压载系统方案示意图 Fig. 15 Schematic diagram of ballast system scheme for semi-submersible barge

干弦甲板以下设艏、艉2处泵舱及连接管弄，每处泵舱内设2台离心泵和2处海水阀箱，海水阀箱通过海水总管相连，压载管系采用管隧布置环形总管方案，系统可对全部压载水舱进行注水、排水和调拨。另外，若干个压载水舱作为重力舱，使这些舱在需要时能够利用静水压力自流注水和排水，降低压载泵的负荷。

5 偏心出驳方法 5.1 半潜驳船改造

半潜驳船上移船小车路轨也是居中布置的，与水平船台上移船小车路轨匹配，因此船舶移至半潜船上也是偏心的，会导致船舶一侧外板与半潜驳船上浮箱距离过近，影响船舶出驳。

针对上述问题，对半潜驳船进行改造，在半潜驳船两侧新增浮箱支撑平台，将尾浮箱移至两侧支撑平台上，如图16～图17所示。

图 16 半潜驳船新增支撑平台结构 Fig. 16 A new support platform structure has been added for the semi-submersible barge

图 17 改造前后尾浮箱与支撑平台的相对位置变化 Fig. 17 The changes in the relative positions of the tail floating box and the support platform before and after the transformation

等支撑平台焊接安装完后，将尾浮箱吊至支撑平台上，此时尾浮箱间距加大，满足船舶出驳要求。

5.2 下潜出驳技术研究

船舶上驳后第一时间需撤离移船小车和模块车，因此需预先在半潜驳船布置水泥墩（平面度≤10 mm），提高船舶坐墩后整体稳定性，水泥墩布置需考虑模块撤离路线，不能影响模块车行驶，如图18所示。

图 18 上驳后布墩图 Fig. 18 Diagram of the fabric pile after loading

船舶坐墩后，半潜驳船航行至沉坑处开始下潜，当下潜到计算深度后，船舶通过拖轮进行出驳。下潜深度计算：半潜驳船外底板与沉坑安全距离为0.5 m，半潜船承载甲板型深为D，半潜驳船上移船小车高度2 m，移船小车与船舶安全距离为0.5 m，船舶起浮最大吃水为H，则沉坑的深度应≥0.5+D+2+0.5+H(m)方能满足半潜驳船下潜要求^[9]，如图19所示。

图 19 下潜深度计算 Fig. 19 Calculation of diving depth

半潜船下潜到计算深度后，通过4条拖轮将船舶拖出半潜船^[10]，如图20所示。

图 20 出驳 Fig. 20 The tugboats cooperate to deliver the barge

6 结　语

本文针对超宽船体在水平船台上并线建造时面临的外板相碰干涉问题，提出一种创新的偏心移船下水技术。通过数值仿真与计算方法的综合运用，对移船、过驳和出驳全流程的可行性和可靠性进行了深入验证。

1）在移船过程中，通过精心设计的动力模块车和移船小车协调作业，成功实现了偏心船体的平稳顶升与移动。移船过程结构最大受力为120 MPa，远低于许用应力225 MPa，充分证明了该方法的结构强度和安全性。

2）在过驳过程中，本研究通过对半潜驳船的压载进行实时调整，通过精细的阶段划分和压载计算，有效控制了半潜驳船在过驳过程中的受力状态，避免了因受力不均而导致的潜在风险。过驳过程平稳，半潜驳船所受的弯曲力矩、剪切力等均在安全范围内，为船舶的顺利过驳提供了有力保障。

3）在出驳过程中，本研究通过对半潜驳船进行改造，成功解决了偏心船体出驳时可能遇到的困难。同时，通过精确的出驳作业方法和注意事项的制定，确保了船舶在出驳过程中的安全性和稳定性。

综上所述，本文提出的超宽船体偏心移船下水技术具有显著的技术优势和实际应用价值。它不仅有效解决了水平船台超宽船舶无法并线建造的问题，还保障了水平船台核心资源的充分利用，实现了水平船台的连续搭载和高效生产。

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舰船科学技术 2026, Vol. 48 Issue (4): 12-18 DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2026.04.003	PDF