桂 滿 海

（上海船舶研究設(shè)計院，上海 200032）

0 引 言

半潛船的優(yōu)勢是能夠裝載和運輸無法分割的超大型貨物，這些超大型貨物包括無動力的船舶、游艇、潛艇、石油鉆井平臺、大型集裝箱橋吊、浮式和非浮式結(jié)構(gòu)等。在進行半潛裝貨時，通過本身壓載水的調(diào)整，使船體潛入水中，讓舉升甲板的最高處低于特定貨物，然后貨物利用自身動力或者被拖拽，浮到半潛船的載貨甲板上方。半潛船再通過排出壓載水，船體上浮，貨物直接放置在載貨甲板上進行綁扎固定。卸貨時采用相反的步驟。

2008年上海船舶研究設(shè)計院承擔了2萬噸級自航半潛船“WISH WAY（希望之路）”的基本設(shè)計和詳細設(shè)計。該船隸屬于中交國際航運有限公司，于2010年9月順利交付?！癢ISH WAY”的成功設(shè)計建造打破了歐洲設(shè)計公司的壟斷，作為國內(nèi)第一條自主研發(fā)設(shè)計的自航半潛船，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，多個技術(shù)指標達到或超過國際水平。

1 主尺度、船級及主要性能參數(shù)

1.1 主尺度

總長 156.00m

兩柱間長 149.40m

型寬 36.00m

型深 10.00m

設(shè)計吃水 7.45m

最大沉深 19.00m

甲板層高（中心線）

A甲板（舉升甲板）到B 甲板 5.20m

B甲板到C 甲板 3.00m

C甲板到D 甲板（艏樓甲板） 2.80m

D甲板到 E 甲板 2.70m

E甲板到 F 甲板 2.70m

F甲板到 G 甲板（駕駛甲板） 2.70m

G甲板到 H 甲板（羅經(jīng)甲板） 2.80m

1.2 船級

船體（包括設(shè)備）、輪機（包括設(shè)備）由 CCS按照其規(guī)范進行審圖和檢驗，并由CCS授予以下符號和附加標志：

★CSA ★CSM，Semi-Submersible Heavy Lift Vessel， Ice Class B，DP-1，AUT-0

1.3 航速

在設(shè)計吃水，無污底，風力小于蒲氏2級的條件下，推進電動機發(fā)出額定功率并考慮15%的海況裕度時，航速為15kn。

1.4 潛浮特性

當舉升甲板上無貨物時能夠利用壓載水系統(tǒng)下潛到最大沉深19m（舉升甲板以上9m）；當舉升甲板上無貨物時，從最大沉深19m上浮到設(shè)計吃水7.45m時，排出壓載水所需的總用時間少于4h；從設(shè)計吃水7.45m下潛至最大沉深19m的時間少于4h。壓載水系統(tǒng)由駕駛室后部的壓載控制臺集中控制。

1.5 定員

共設(shè)床位38個，其中單人套間3個，單人間19個，雙人間8個。每個房間都配有衛(wèi)生單元。

2 主要性能及船型特點

“WISH WAY”半潛船主要性能和特點如下。

2.1 裝卸貨性能

通過上浮/下潛的方法裝卸漂浮物。在裝卸貨物的過程中可利用船上的4臺貨物裝卸絞車（艏樓甲板上左右舷各1臺，左右艉浮箱上各1臺）輔助漂浮物定位。也可以通過滾裝的方法裝卸龍門吊機或自升式平臺等貨物，利用壓載水系統(tǒng)調(diào)節(jié)船體浮態(tài)，以滿足滾裝貨物的要求。為了輔助裝卸貨作業(yè)，船上還配置了1艘工作艇、2臺鏟車、2臺伸縮式起重機以及一些緊固、焊接和切割等裝置。

舉升甲板總長為126.8m，完全開敞的區(qū)域長為115.2m，寬36m；艉部浮箱之間的寬度為22.4m，可利用面積為4300m2。平均設(shè)計載荷為18t/m2。

2.2 操縱性能

通過變壓、變頻裝置聯(lián)合和獨立控制2套推進電動機驅(qū)動螺旋槳，在艏部設(shè)2個艏側(cè)推器，艉部設(shè)2個襟翼舵。擁有CCS的DP-1符號。在左右艉浮箱上各設(shè)有1個鋼絲繩錨絞車及輔助作業(yè)錨，具有淺水錨泊功能。

2.3 壓縮空氣排壓載水系統(tǒng)

壓縮空氣排壓載水系統(tǒng)用于除艏尖艙、艉部浮箱壓載水艙和位于舉升甲板以上的壓載水艙外的壓載水艙。排壓載水時，排壓載水空壓機將低壓壓縮空氣輸送至每個壓載水艙，將壓載水經(jīng)通海閥排出。

2.4 快速性

半潛船作為運輸船的一類，快速性是其一個主要性能指標。船體的線型設(shè)計既要考慮其下潛能力的主要特性，同時又要保證足夠的甲板面積，另外在快速性的設(shè)計上也要滿足船東提出的要求。

為了順應(yīng)節(jié)能減排的國際趨勢，該船采用柴油機—電力推進方式，由3臺主柴油-發(fā)電機組供電給2臺推進電動機，通過齒輪箱驅(qū)動2個螺旋槳。同時配有2個高升力的襟翼舵。這種推進方式既提高了推進效率，降低成本，又具有良好的操作控制性能。經(jīng)過大量的分析比較，在滿足船舶的下潛性能、裝載性能、穩(wěn)性和設(shè)備安裝的前提下，采用了縱流線型，經(jīng)中國船舶科學研究中心的水池試驗結(jié)果證明，線型的設(shè)計和推進電動機的選型是相匹配的，預(yù)報的航速滿足船東提出的要求。實船海上試航的結(jié)果也證明了該船具有良好的快速性，得到了船東高度的認可。圖1為船模水池試驗的收到功率及轉(zhuǎn)速曲線[1]。

圖1 收到功率及轉(zhuǎn)速曲線

2.5 下潛性能

作為半潛船最特有的性能，下潛的深度是船舶最重要的指標。由于該船是靠自身的壓載水的排進和排出來控制下潛和起浮，所以下潛性能是由一定吃水下的排水量和壓載水的容積來決定的。因此，該船除了機器處所和必需的空間如通道和油艙等外，其他空間都盡可能地利用為壓載水艙，同時在艉浮箱和艏樓內(nèi)也設(shè)置了一些壓載水艙。集控室和淡水艙也都布置在艏樓內(nèi)，一定程度上增加了壓載水的容積。該船最終設(shè)計了46個壓載水艙，壓載水總?cè)莘e為39400m3，保證了船舶在裝載10%可消耗油水的條件下，甲板上無貨物時可下潛到19m。這里特別要說明的是，半潛船的下潛深度和空船重量直接相關(guān)，空船重量越重對下潛深度越有利，但對載重量卻不利，這一點有別于其他類型船舶，所以半潛船的設(shè)計及建造階段對空船重量的控制直接影響該船的設(shè)計和建造成功與否。因此，在設(shè)計和建造中有關(guān)各方嚴格控制空船重量，對船體結(jié)構(gòu)及設(shè)備、系統(tǒng)的重量進行了良好的把關(guān)，充分重視。傾斜試驗結(jié)果，實船空船重量與設(shè)計預(yù)估差異在0.5%之內(nèi)，確保了該船的下潛深度，載重量達到預(yù)期的設(shè)計指標。

下潛時的船舶穩(wěn)性也是一個重要的性能。中華人民共和國海事局發(fā)布的“船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則——國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則 2006年修改通報”（以下簡稱“法規(guī) 2006修改通報”）第 4篇第 7章對半潛船的下潛穩(wěn)性有著明確的規(guī)定，該規(guī)定[2]是考核在一定的風浪環(huán)境條件下船舶初穩(wěn)性高度，對半潛船在滿載甲板貨物和甲板上無承載貨物時舉升甲板入水前、入水或出水過程中和下潛至最大沉深時都有要求。需要注意的是該規(guī)定所要求的半潛船下潛作業(yè)穩(wěn)性考核是按 10%的燃料、消耗品及備品來核算，同時該規(guī)定還說明承載大型物件、船舶或海洋設(shè)施進行下潛作業(yè)時，可按承載物的實際位置及浮態(tài)計及其對穩(wěn)性的影響。這個規(guī)定對半潛船舉升甲板浸入水下時的穩(wěn)性計算值有很大的提高，因為在半潛船水線面丟失很多的情況下，舉升甲板上承載的有浮力的貨物可大大增加儲備浮力。DNV（挪威船級社）規(guī)范[3]對半潛船下潛作業(yè)時的穩(wěn)性的考核不僅考慮了初穩(wěn)性高，還需考慮對復(fù)原力臂（GZ曲線）和進水點高度的要求。因為半潛船在舉升甲板被水淹沒時，僅依賴上層建筑或甲板室或浮箱提供儲備浮力，所以 “法規(guī)2006修改通報”第3篇第5章對半潛船作業(yè)狀態(tài)下的儲備浮力也有著明確的規(guī)定，即最大沉深水線以上第一層甲板以下部分的儲備浮力比率應(yīng)不小于3.5%，最大沉深水線以上第二層甲板以下部分的儲備浮力比率應(yīng)不小于5.0%。而DNV規(guī)范則是對船體本身和浮箱又有著各自的規(guī)定，分別為 4.5%和1.5%。該船的下潛穩(wěn)性計算結(jié)果表明能很好地滿足船級社的要求，同時壓載艙的布置和容積也能夠保證船體在下潛過程中和下潛到最大沉深時的良好浮態(tài)。另外，在實船下潛試驗時適當?shù)目v傾和橫傾對壓載水的充分裝載有著很大的必要。

“WISH WAY”實船在航行試驗下潛到最大沉深時還做了動力定位試驗，包括手動和自動模式下的船體位置控制和艏向角的控制，試驗結(jié)果顯示動力定位控制系統(tǒng)和推進器具有良好的反應(yīng)。

3 結(jié) 語

目前半潛船市場非?；钴S，國內(nèi)設(shè)計單位和船廠正在設(shè)計和建造的半潛船數(shù)量越來越多，半潛船的設(shè)計除了文中述及的幾點外還有很多關(guān)鍵技術(shù)，例如排壓載水系統(tǒng)，下潛和上浮時間的控制等等。作為一個高附加值產(chǎn)品，它的開發(fā)和設(shè)計之路必是坎坷的，希望本文能夠提供一些參考和啟發(fā)。

[1] 楊佑宗，楊 奕.20000噸級自航半潛船模型快速性試驗研究報告[R].2008.

[2] 中華人民共和國海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則——國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則2006年修改通報[S].人民交通出版社.

[3] DNV.Rules for Classification of Ships[S].2010.