[科普中国]-浮动起重机

浮动起重机，又叫“起重船”，俗称“浮吊”。它是安装在箱型囤船上的一种起重机，可以在水上移动进行装卸重物及其他水上作业用。按其型式分可分为固定式和旋转式两种。固定式中又分为变幅式和不变幅式，固定式的特点是结构简单，尺度小，重量轻，造价低，但操作麻烦。旋转式的起重机能作180°或360°旋转，一 般均有变幅机构，操作灵活，但造价高。浮动起重机也可分自航的和非自航的两种。

简介浮动起重机作为港务船主要用于大件货物的装卸。船上有起重设备，吊臂有固定式和旋转式的。起重量一般从数百吨至数于吨。浮动起重机一般不能白航。它也可用作港口工程船。浮动起重机特别是大型浮动起重机一般是具有较大的主尺度(起重量为4000t的浮动起重机，排水量在7万吨～8万吨左右)。根据不同功能及甲板承载能力。对浮动起重机的结构设计应充分考虑作业状态下可能的最不利载荷(极值)组合作用时的计算条件，应留有足够的强度储备。浮动起重机由于其工作的特点，决定其总体受力大，局部区域受力集中且分布不均．对船体结构强度及结构布置的要求较高。船体纵向连续构件，应尽可能自首到尾连续设置。一般全船设2道或2道以上首尾贯通的纵舱壁(或纵向桁架)。沿船长方向横舱壁根据总体分舱的要求设置．一般在首部与尾部适当位置各设置1道水密横舱壁。船中部对于船长小于50m的浮动起重机应至少设置1道水密横舱壁，对大于50m的船舶至少设置2道水密横舱壁，水密横舱壁的布置应合理均匀。起重机支持结构处，应设置纵、横支承舱壁或是具有足够强度和刚度的其他有效支承结构。加强结构应能有效地传递应力。该处的甲板板应根据起重机起重能力的大小增加厚度。其他甲板机械及较大荷重作用处的船体结构应作局部加强。对于重要部位的典型结构节点的疲劳强度和极限强度应予以考虑评估。臂杆吊或固定吊浮动起重机一般采用单甲板非自航(或低航速作业航行，拖航调遣)箱型驳船体形式。对全回转浮动起重机根据其起重能力的大小、强度要求及起重机简体下的结构加强要求可设计为双甲板船体结构1。

分类浮动起重机按航行分为自航式与非自航式，后者又称为起重驳；按船体的类型分为方驳、普通船与半潜式三种主要形式；按船体主体数分可分为单体与双体两种；按起重机部分相对于船体能否转动可分为旋转式与固定式。

固定式浮动起重机固定式浮动起重机的起重臂不能水平旋转。起重臂一般由两根大杆组成A字形(杆的断面形状多为圆形或箱形)，一端铰接在船首甲板上，另一端被一组通向后支架(又称人字架)的缆风索拉着，调节缆风索长度可使起重臂变幅。这种起重臂又称为扒杆，装有这种起重臂的浮动起重机又称为扒杆式浮动起重机。

固定式浮动起重机的扒杆有可变幅的，也有不可变幅的。变幅扒杆又分为吊重工作时变幅和空钩时变幅两种有的船只能在非工作状态下变幅，以便放低扒杆通过高压线和桥梁。但扒杆并不能无限制地放低，当低于某一定的角度即在死点角之下时，浮动起重机上自身的绞车再也无法把扒杆拉起，这是不容许的。另外为了防止变幅扒杆向后倒，一般都在变幅机构设置限位器或拉杆、拉链等。

同定式浮动起重机的平衡问题比较容易解决，船宽也可以较小，但是起重机的工作范围比较狭小，机动性较差，作业效率不高，往往不能满足起重作业的要求。

旋转式浮动起重机旋转式浮动起重机的起重系统建立在一个转盘上，吊杆与转盘连为一体，工作时吊杆随转盘水平地旋转旋转式浮动起重机的起重机设有旋转、起升和变幅机构，有些船上还设有行走机构 起重臂多为桁架式 旋转式浮动起重机可在水平面上作360。旋转，作业灵活性好。其在水平面j二的旋转既可由回转机构的机械传动，也可由油马达驱动。吊臂通过变幅绞车改变仰角获得不同的舷外跨距，依靠电动机驱动的起升绞车实现起吊物的升降起落，动作灵活2。

浮动起重机的设计浮动起重机设计与一般船的考虑有所不同。一般先确定起重业务范围，如起重载荷的种类、重量、体积、外形大小与数量；然后决定起重能力、起吊速度、旋转半径、旋转速度、跨距、俯仰速度与水平速度等；再按工作条件(如吊运距离、场所、循环时间)定出起重机的形式与尺度，按此形式设计合适的船型。对起重机的驱动方式，要按甲板电源控制方式来决定，由此估算出发电机与电动机的容量。根据发电机的要求，决定机舱和主、辅机。

船体主尺度主要根据起重机的起重能力与允许的横倾角，并同时考虑甲板作业区的大小，甲板机械、生活区、机舱区以及甲板货物载荷等要求，综合考虑决定。再根据海况条件，校核船舶性能。

起重速度一般千吨级的约为1m/rain，百吨级约为4m/rain，十吨级约为8m/min。

浮动起重机在丁作时的摇荡要小。主要是横摇、纵摇和垂荡。这些摇荡对吊钩的上下运动速度与吊索的下降速度有密切关系，必须合理设计3。

发展趋势源于内河、港区水上装卸的浮动起重机，在近几十年有了很大的发展，其趋势或方向大致可从以下几个方面来看。

用途重心转向海洋工程市场需求导致浮动起重机用途重心转向海上油气开发、大型海上工程和海上沉船及其他沉海物打捞，并因此促进了浮动起重机大型化、作业水域向海上发展以及随之带来的技术进步。随着海洋油气开发、大型海上工程和海难救助事业的发展，大型浮动起重机作为不可缺少的工程船舶之一，近几十年来有了长足的发展。我国自改革开放以来，在这方面发展很快，特别是近年来，势头更迅猛。在我国，海上平台吊装工程已有不少，海上平台的拆卸也提上议事日程，这些工程所需最主要的装备就是大型浮动起重机；我国最近大型桥梁工程很多，杭州湾大桥、上海崇明桥隧等已建成通车，粤港澳大桥等也已设计建造中，还有一些大桥正在规划论证。这些桥梁的桥面板吊装主要靠大型浮动起重机。此外，又发展了大型浮动起重机快速打捞沉船的新概念。海上风电场的风力发电机吊装也可以使用大型浮动起重机。这些市场需求促使大型浮动起重机成为发展热点。

趋于大型化随着对船载起重机起重量的要求越来越高，促使搭载起重机的浮动起重机平台及其设备的大型化。浮动起重机已由起重量几十吨、百余吨的内河扒杆起重驳船发展到起重量2×7100吨超大型半潜平台浮动起重机(Very Large Semi—submersible Crane Vessel，VLSSCV)。此外，还有比这更大的特殊类型的海上起重系统。

作业水域进入近海浮动起重机的作业水域从港区、内河进到海上，也就是海洋开发中常说的近海(Offshore)，也可以说大型浮动起重机的“主战场”已是在近海了。说是“近海”(也称作“离岸”)，其实与风大浪急的旷海也并无确切的划分和不同，海洋油气开发已将著名的风暴海域北海、飓风出没的墨西哥湾、台风每年光顾的南海列入其中；巴西的坎波斯湾被认为是风浪较小，其实它就是面向南大西洋的近海。

多功能化由于海上大重量起吊是很多海洋工程中所必需的作业内容，加之大型浮动起重机造价不菲，而使用工程安排又比较少，装备闲置不可避免。为尽量减少闲置率，提高使用率，配置大型浮动起重机时都会考虑多功能设置。

另一方面铺管船也承担大型海上吊装工程；专门设计的起重/打捞船在承担海上沉船打捞之余，也大量承接海上油气开发装备的海上吊装业务等。这几种大型工程船的功能已经相互交叉通用了4。

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何星 - 副教授 - 上海交通大学