Equipment Manufacturing Technology No.3,2021
海工栈桥随动补偿测试平台设计与试验
薛乃耀，杨星驰，冯玮
(中集海洋工程有限公司，广东深圳518067)
摘要：波浪补偿功能是海工栈桥安全作业的重要保障和核心技术，对比目前国产海工栈桥的随动补偿功能试验方法，针对栈桥样机实船试验的难点，提出一种简单可行、测试成本更低的栈桥随动补偿测试方案，通过栈桥样机的实船试验验证了测试方案的有效性。
关键词：海工栈桥；随动补偿；实船测试
中图分类号：U664 文献标识码:A
0引言
波浪补偿可伸缩式海工栈桥作为保证人员输送 安全的关键设备，可安装于各种海工船舶，满足两浮 体之间或浮体和海上建筑物之间有相对运动情况下 的人员通行'目前国际上知名的伸缩式栈桥生产厂 家，包
括：UPTIME、Marine Aluminium'Ampelmann、KenzFigee等，对成熟产品试验验证主要通过现场调 试。而国内栈桥系统一般依托于甲板机械生产厂家 或者甲板舾装件生产厂家进行，缺少实船应用经验，即使通过了车间试验和船厂试验，在实船应用时仍 然发生较大问题导致无法正常使用。因此，对于尚无 实船应用经验的国产化可伸缩式栈桥，必须经过一 定的海上试验验证，才能掌握产品实际应用性能，为 实船应用提供充分保证。
目前国内尚缺乏关于可伸缩栈桥测试验证的技 术体系和标准规范，仅南通中远于2020年提出了一 种大型海工栈桥的码头试验方法121，并进行了码头试 验验证。其测试内容包括基本运动、随动补偿、安全 功能和应急功能。然而随动补偿和该状态下的应急 脱离测试并没有进行。仅提出一种通过岸吊或浮吊 模拟测试方案，试验风险较大。因此，有必要提出一 种风险更低，能对随动补偿和应急脱离试验功能进 行初步测试的方案。
以下首先对实船搭接、岸吊搭接测试的过程进 行分析，提出一种波浪补偿栈桥的测试系统，并结合 栈桥与测试场工况，对搭接试验平台进行设计与校 核，通过现场试验验证所提出的随动补偿测试方案
文章编号：1672-545X(2021 )03-0072-04
有效性。试验采用的栈桥为一款伸缩长度为32±7.5 m，变幅范围-16.5°~+25°，回转角度±180°的波浪补偿 可伸缩栈桥，如图1所示，栈桥设计与建造符合 ABS-Offshore Bridge Gangways(2016)规范 I 型
找桥 系统的要求。
图1实船试验的(32 ±7.5 )m栈桥样机
1随动补偿与应急脱离试验方案设计与论证
波浪补偿可伸缩栈桥的随动补偿功能是指栈桥 跟随搭接目标，如船舶等在波浪中的运动进行位置、幅角，回转角度的补偿|31。如果搭接船继续向外漂移，使栈桥伸出到紧急撤离区后，栈桥启动应急脱离，并 通过蓄能器自动完成栈桥的脱离和回收。此项试验 要求较高，尤其是尚未经过实船应用验证的新型栈 桥，在试验过程中可能与目标船发生碰撞，造成栈桥 或目标船的损伤，在实船试验中一般难以找到搭接 目标船。通过岸吊模拟搭接的风险较大，栈桥脱离时 容易与吊机吊臂发生碰撞，悬挂的搭接平台可能与 塔身或栈桥发生碰撞，造成危险。
收稿日期:2020-12-26
作者简介：薛乃耀（1994-)，男，广东云浮人，硕士，主要从事船舶与海洋T.程相关工作。
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《装备制造技术》2021年第3期
对随动补偿测试过程进行梳理，本试验通过设 置移动搭接平台模拟搭接目标船，通过牵引绞车模 拟平台及目标船之间的相对运动，从而在陆上或半 潜平台上验证其应急脱离和补偿功能。系统组成见 图2。
绞车1
轨道及搭接平台
绞车2
图2栈桥随动补偿模拟试验装置
进行随动补偿和应急脱离试验时，应分为2步。 试验前，栈桥驾驶员需要完成栈桥与测试平台的搭 接，如图3所示。搭接完成并启动栈桥搭接模式后， 首先应进行栈桥手动应急脱离测试，验证紧急脱离 功能，保证试验过程中遭遇意外情况时能栈桥样机 能随时脱离。此后再进行栈桥的随动补偿和应急脱
离试验。如图4所示，启动牵引绞车1，使搭接平台沿 轨道移动。此时，栈桥应能跟随平台位置变化进行伸 长和变幅补偿。当栈桥达到伸缩紧急脱离区域后，报 警并通过蓄能器进行应急脱离。启动牵引绞
车2，栈 桥应能跟随搭接平台位置缩回，变幅下俯超过最大 下俯角后，报警并应急抬升。通过斜置平台轨道（图 5)，可以实现栈桥回转补偿功能测试。
图5
回转补偿测试过程
对比实船搭接、岸吊搭接和本文提出的随动补 偿及应急脱离试验方案，三种方案均能对栈桥的伸 缩、变幅与回转补偿功能进行测试。其中实船搭接通 过搭接目标船的移动完成伸缩和回转补偿测试，通 过调整吃水完成变幅补偿测试，代价高昂。岸吊搭接 虽能达成所有测试项0，但是试验风险极大，栈桥自 动抬升过程中有与岸吊碰撞，造成设备损坏的风险。 相比之下，本文提出的试验方案更为安全，随动补偿
和应急脱离过程与实船、岸吊搭接试验是类似的。从 原理上本方案作为波浪补偿可伸缩栈桥的随动补偿 及应急脱离试验方案是合理可行的。
2测试平台设计与校核
本方案采用的模拟搭接测试平台主体结构需要 根据待测桟桥的实际工作范围，以及栈桥安装高度
确定。栈桥样机试验于中集来福士半潜式平台H 206 进行，栈桥变幅转轴距离主甲板面12.7 m ，其中栈桥 主体部分总重30 t ，栈桥伸缩臂自重约为10 U 栈桥 样机进入搭接模式后，栈桥伸缩臂在伸缩方向为自 由状态，以实现栈桥的伸缩补偿。以下对测试平台结 构形式进行设计，并进行稳定性校核。2.
1测试平台设计
考虑人员检修和登桥检查，测试平台上应具备 扶梯和人口。本文提供了栈桥随动补偿测试平台的 一种结构形式如图6所示。
1.平台框架
2.移动轮
3.检修楼梯
4.安装吊耳
5.着陆锥挡板
6.牵引吊耳
7.检修人孔
图6随动补偿测试平台
平台框架由若干钢结构梁焊接而成，构成搭接 平台的承力主体，顶部设钢质甲板，承载可伸缩栈桥 的着陆锥；检修楼梯由钢结构焊接而成，其端部焊接 于平台框架上，人员可由该检修楼梯上下；安装吊耳
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对着陆锥有通过焊方式与平台框架顶部连接，用于所述搭接平
台的吊装；着陆锥挡板焊接于平台框架顶部甲板面，
用于补偿着陆锥与平台顶部钢甲板的摩擦力，当平 台移动时，辅助推动着陆锥的移动；牵引吊耳通过焊 接方式与所述平台框架底部首尾中部区域连接，牵 引绞车通过钢丝绳牵拉牵引吊耳，实现测试平台相 对平台轨道的运动。
2.2稳定性校核
结合场地条件和栈桥作业范围，测试平台高度 为4.5 m，长度为3.9 m，宽度2.8 m。测试平台较高，存在倾覆风险，参考GB/T 3811-2008《起重机设计规 范》要求对测试平台的稳定性进行校核。校核工况分 别静态和匀速运动临界脱离状态，着陆锥处于测试 平台边缘。
力矩法是国内外通用的起重机及高空作业车稳 定性校核方法，当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩 的代数和，可以认为测试平台的抗倾覆性能是稳定 的|41。按照对倾覆线的计算，倾覆力矩不应超过稳定 力矩的80%。
静态临界倾覆工况下，着陆锥位于测试平台前 方，栈桥及测试平台处于平衡状态（图7)，倾覆线为 前轮轴线。根据栈桥液压系统设计，搭接模式伸缩臂 处于自由滑动状态，栈桥变幅系统为主动补偿，认为 桟桥主体对伸缩臂仅有支持力。由平面力系的平衡 条件151可知：
(b)着陆锥受力分析 （C)测试平台受力分析
图7静态临界倾覆工况
N/ind =f,
；NfiosO+ N/= G g(1)
I N,D + = G；f〇s6 + f,H
Np = G丨 + <
倾覆力矩为
Mc s =f\hp+ N\dp(3)稳定力矩为
= Gp d(4)其中，/V，为栈桥主体对伸缩臂的支持力，/V；和/；为着陆锥对伸缩臂作用力和力为测试平台对着陆锥作用力，G,、C，和C,，分别为伸缩臂、着陆锥和测 试平台重量。
匀速牵引时的临界倾覆工况是着陆锥位于测试 平台后端，测试平台处于临界后倾状态，如图8所示。
u>整体受力分析([^测试平台受力分析
图8牵引临界倾覆工况
对于系统整体和测试平台垂直方向有
F=f+ N^inO
N= G g+ G i + G p + Nffiosd
/= M/V
F=f+ /P
N = GP + N.p
在栈桥运动过程中，栈桥伸出长度与倾角满足
6 =arcsin^- (
7 )
由此可得测试平台随栈桥伸出长度增加的载荷 变化情况。取测试平台质量为8 t，及可满足《起重机 设计规范》要求。
(5)
(6)
125
120
z105
100
95
90
85
80
25 30 35 40
栈桥长度/m
图9测试平台倾覆力矩变化曲线
、
、一匀速运动倾粗"矩
-
'....... 静态倾覆力矩
'
、
、
、
、
80%惚疋刀矩
、、
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3随动补偿和应急脱离实船试验
随动补偿和应急脱离试验包含在海工栈桥海上 试验程序中，H的是验证栈桥随动补偿功能完整性，在测试过程中包含了对栈桥应急脱离功能的应用：试验中首先进行手动应急脱离试验，保证栈桥样机 在
应急状态下能够手动完成脱离动作。随后再进行 栈桥样机的随动补偿和应急脱离试验。
本次32.5 m可伸缩波浪补偿栈桥手动脱离和随 动补偿试验流程如下，待桟桥转向测试平台方向后，驾驶员将栈桥下俯14°，使得端部的着陆锥落到测试 平台，并进人对接模式。在栈桥驾驶室按“应急抬起”钮，栈桥自动抬起并收回。将着陆锥重落回到测试平 台，进入对接模式后进行随动补偿试验3切断主动力 供电，绞车牵引移动测试平台，直至桟桥达到最大长 度，自动抬起并缩回。通过平台上的栈桥实船试验(图 10 )，可以验证本文提出的绞车牵引测试平台方法能 安全有效地对海工栈桥随动补偿功能进行测试验证。
(a)手动应急脱离 （b>随动补偿过程 U')最大长度应急脱离
图10栈桥随动补偿试验4结论
通过绞车牵引搭接测试平台代替实船试验和岸 吊模拟试验，可以有效地对可伸缩海工栈桥的随动 补偿功能进行测试，而且试验成本远低于实船试验 和岸吊试验。通过某型栈桥样机的海上试验，验证了 绞车牵引模拟搭接方案，为其他类型的海工栈桥随 动补偿功能测试提供试验方法参考。
参考文献：
[1]蔡东伟，徐林.可伸缩式海工栈桥的分类m.船舶工程，
2020,42(S1)：477-479.
閃刘朋.一种大型海工栈桥的码头试验方法船海T程，2020,49(4)：57-59.65,
[3】郭安罗，李新献，林云志.基于ABSgangway规范的登船栈桥 设计[J].装备制造技术,2020(1): 113-117.
[4丨GB/T 3811-2008，起重机设汁规范[S].北京：中国标准出版 社，2008.
[5]哈尔滨T业大学理论力学教研室.理论力学[M]•北京：高
等教育出版社，1997.
Wave Compensation Test Platform Design and its Experiment of a Gangway
XUE Nai-yao,YANG Xing-chi，FENG Wei
(CIMC Offshore Co.,Ltd.,Shenzhen Guangdong 518000, China)
Abstract:Wave compensation is the key technology and guarantee of gangway operation safety.Compared with the prented wave compensation test of the domestic gangway,an convenien
t and low-cost wave compensation test device and its test procedure is propod with respect to the difficulties of gangway onboard test.The onboard experiment is carried out for validation of the new test method.
Key words：gangway;wave compensation;onboard test
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