童 波，倫玉國

(1.中國船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七O八研究所，上海 200011;2.中國海洋石油有限公司深圳分公司，廣東深圳 518067)

從1970年開始，在中東、非洲、東南亞一些海上油田開發(fā)中采用了FS和FSO，20世紀(jì)70年代中在歐洲開始出現(xiàn)FPSO。中海油采用FPSO開發(fā)近海油田始于20世紀(jì)80年代后期，1986年第一條由二手油船改裝成的FPSO命名為南海希望號(hào)，用于我國北部灣油田開發(fā)，這是我國海上油氣開發(fā)應(yīng)用FPSO的開始。后續(xù)改裝或新建的南海發(fā)現(xiàn)號(hào)、南海盛開號(hào)、南海開拓號(hào)、南海勝利號(hào)、南海奮進(jìn)號(hào)、海洋石油111、115、116等陸續(xù)在南海投入使用，渤海友誼號(hào)、長(zhǎng)青號(hào)、明珠號(hào)、世紀(jì)號(hào)、海洋石油112、113、117等在渤海投入使用［1］。

恩平24-2 FPSO是中海油新建項(xiàng)目，其作業(yè)于南海珠江口盆地恩平凹陷，可抵御500年一遇臺(tái)風(fēng)環(huán)境條件，采用內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊的浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置。該油田高峰年產(chǎn)油233萬方，F(xiàn)PSO液處理能力13 000方/天，水處理能力7 200方/天，油處理能力9 000方/天。油田開發(fā)工程設(shè)施包括一座8腿鉆采生產(chǎn)平臺(tái)，一艘FPSO及內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，以及海底管線和復(fù)合電纜。采用電潛泵人工舉升，井液在平臺(tái)上處理至30%含水后通過海底柔性軟管輸?shù)紽PSO進(jìn)一步處理后儲(chǔ)存外輸，F(xiàn)PSO的電站除為自身供電外，還通過海底電纜為平臺(tái)提供動(dòng)力，見圖1。

圖1 油田開發(fā)方案示意Fig.1 Oil development plan diagram

1 全船概述

恩平FPSO設(shè)計(jì)水深90 m，設(shè)計(jì)壽命30年，定員100人，單甲板雙層底雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)，設(shè)5對(duì)貨油艙、1對(duì)污油艙、1對(duì)工藝水艙、一個(gè)燃料油(原油)艙和6對(duì)專用壓載水艙，首尖艙后設(shè)置APL轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)。貨油泵和專用壓載泵均采用浸沒式深井泵，全船沒有泵艙，貨油艙與艉機(jī)艙間設(shè)隔離空艙，艏樓甲板設(shè)有火炬塔，擋浪板。工藝甲板高出主甲板中心4.5 m，由首至尾依次設(shè)置預(yù)留模塊3個(gè)，工藝流程模塊5個(gè)，熱站、電站、電氣設(shè)備間和堆場(chǎng)，生活樓和串靠外輸裝置位于船尾。主甲板設(shè)3臺(tái)甲板克令吊，供工藝設(shè)備維修及備品備件起吊用。業(yè)主根據(jù)恩平油田日產(chǎn)量，穿梭油輪噸位、卸油周期和緩沖天數(shù)等因素確定FPSO載重量為15萬噸，空船重量可結(jié)合類似船型數(shù)據(jù)，并考慮本船特殊性(例如500年一遇環(huán)境條件，雙層底型式，上部模塊預(yù)留重量等)初步確定，滿足船體排水量、艙容、總布置和性能要求的主尺度參數(shù)如下:

水線間長(zhǎng)254 m，型寬48.9 m，型深26.7 m，設(shè)計(jì)吃水17.8 m，貨油艙容積176 000 m3，主電站雙燃料柴油發(fā)電機(jī)7 600 kW×6臺(tái)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)1 600 kW，外輸能力5 400 m3/h。恩平FPSO總布置如圖2所示。

FPSO主電站燃料采用原油和柴油，原油燃料艙位于船中，燃料油通過負(fù)壓閃蒸方式，去除油中輕組分，提高閃點(diǎn)至60度以上，以滿足主電站燃料油使用安全。FPSO惰氣系統(tǒng)操作時(shí)有兩種模式:煙氣模式和系統(tǒng)自帶1臺(tái)燃用柴油的惰氣發(fā)生器，煙氣條件合格時(shí)，優(yōu)先采用煙氣模式，在鍋爐總煙氣量不足或含氧量超標(biāo)時(shí)才使用柴油模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

該油田主風(fēng)來自東北東，主流流向西北西，初步判定船體艏向后，風(fēng)主要從左舷吹向右舷。生活區(qū)位于船尾，主電站和鍋爐位于生活樓前方，為減小主機(jī)和鍋爐排氣對(duì)生活區(qū)的影響，本船充分考慮煙囪的布置和排放口的位置，排氣管延伸至右舷舷外排放，右舷尾部起重機(jī)水平擱置。另外安裝脫硫除塵裝置，可以有效脫掉煙氣的顆粒灰塵，降低煙氣對(duì)周圍環(huán)境的影響。同時(shí)考慮到供應(yīng)船旁靠船體右舷，生活區(qū)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)在左舷，出風(fēng)口設(shè)在右舷。

本船左右舷相鄰貨油艙設(shè)連通閥和管路，實(shí)現(xiàn)貨油泵的互為備用，深井泵內(nèi)設(shè)置掃艙管系。深井泵液壓動(dòng)力單元位于尾部液壓間內(nèi)，能滿足6臺(tái)貨油泵，1臺(tái)專用壓載泵，1臺(tái)污油泵、1臺(tái)工藝水泵和1臺(tái)燃油泵同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行。貨油艙采用甲板加熱器加熱，工藝流程艙采用盤管加熱。

恩平FPSO采用可解脫的浸沒式轉(zhuǎn)塔生產(chǎn)系統(tǒng)(STP)永久性單點(diǎn)系泊，按照500年一遇海況設(shè)計(jì)，STP和系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命也是30年。STP系統(tǒng)包括以下主要部分:海底錨、系泊纜、立管、STP浮筒、STP船上設(shè)備(液壓站、消防設(shè)備和電氣設(shè)備等)、滑環(huán)系統(tǒng)和STP模塊［6］，可通過以下視圖了解STP系統(tǒng)概貌。

圖2 FPSO總布置示意Fig.2 FPSO general arrangement

圖3 STP系統(tǒng)示意Fig.3 STP system diagram

2 總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 首次采用500年一遇環(huán)境條件，增強(qiáng)FPSO抗御惡劣海況能力

根據(jù)該油田環(huán)境資料，與100年一遇相比，采用500年一遇參數(shù)，設(shè)計(jì)靜水彎矩不變并考慮相同的波浪彎矩設(shè)計(jì)裕度情況，總縱彎矩和規(guī)范剖面模數(shù)增加6.6%，造成中剖面構(gòu)件尺寸增加。

船體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)極值增加，設(shè)計(jì)慣性力和波面升高等參數(shù)提高，導(dǎo)致局部強(qiáng)度要求提高，艙內(nèi)構(gòu)件尺寸較大，另外對(duì)工藝流程模塊支墩、克令、火炬塔和轉(zhuǎn)塔區(qū)等結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)提出更高的要求。由于船體運(yùn)動(dòng)響應(yīng)極值和上部模塊自重增加，導(dǎo)致模塊甲板下主梁高度1.2 m內(nèi)，管線布置空間緊張。

為解決環(huán)境條件提高引起的甲板上浪問題，抬高艏樓甲板高度，略增加艏部線型外飄，同時(shí)在艏樓甲板前緣設(shè)置擋浪板。工藝甲板高度的設(shè)置既考慮防止甲板上浪，又要保證船體穩(wěn)性。

2.2 設(shè)計(jì)壽命30年，延長(zhǎng)服務(wù)年限，減少進(jìn)塢維修工作量

對(duì)于疲勞強(qiáng)度而言，在環(huán)境條件不變的情況下，設(shè)計(jì)壽命提高，導(dǎo)致疲勞熱點(diǎn)處的熱點(diǎn)應(yīng)力需降低。為此，需提高構(gòu)件尺寸剖面模數(shù)或改進(jìn)節(jié)點(diǎn)型式減小應(yīng)力集中。

對(duì)于腐蝕厚度，由于船級(jí)社規(guī)范要求的腐蝕裕度基本是基于20年的設(shè)計(jì)壽命制定的，如設(shè)計(jì)壽命增加至30年，需要業(yè)主提出在船級(jí)社腐蝕裕度之外額外要求的腐蝕厚度應(yīng)用于腐蝕情況高發(fā)的船體結(jié)構(gòu);另一方面，也對(duì)船體防腐設(shè)計(jì)(包括涂料、外加電流和犧牲陽極等)提出更高要求。

2.3 南海FPSO采用雙層底構(gòu)造

該FPSO設(shè)計(jì)水深90 m，通常認(rèn)為FPSO生產(chǎn)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)期系泊定位在此水深不會(huì)有觸底風(fēng)險(xiǎn)，淺水拖航時(shí)艙內(nèi)不再儲(chǔ)存原油，規(guī)范也不要求破艙穩(wěn)性考慮底部破損，原則上可以采用單底。業(yè)主要求雙層底構(gòu)造主要基于以下原因:

■雙底的剖面慣性矩和剖面模數(shù)增加，對(duì)總強(qiáng)度有利;

■油艙內(nèi)結(jié)構(gòu)件少，易于洗艙、掃艙;

■便于油艙底部結(jié)構(gòu)件的檢查;

■保溫效果好;

■更有利于環(huán)保，更好地防止油污染。

由于本船業(yè)主提出500年一遇環(huán)境條件，30年設(shè)計(jì)壽命和雙層底等技術(shù)要求，使得鋼材重量增加較大。

2.4 污油水艙和工藝水艙布置于船中

污油水艙及工藝水艙位于船中相對(duì)首(尾)位置，滿載時(shí)最大中垂靜水彎矩減少22%，設(shè)計(jì)總縱彎矩減少8%?；谄拭婺?shù)減小約8%，中剖面面積減小約5%，相當(dāng)于縱向構(gòu)件節(jié)約約615 t。另外在上部模塊布置方面，可以減少不必要的管路長(zhǎng)度。開排罐位于主甲板船中污油水艙附近，F(xiàn)PSO海上作業(yè)期間船體基本平浮，模塊甲板開排系統(tǒng)通過重力自流到開排罐，再用開排泵輸送至污油水艙;主甲板污油水通過氣動(dòng)隔膜泵直接輸送至污油水艙。

2.5 貨油系統(tǒng)采用浸沒式深井泵

FPSO貨油泵主要有深井泵和泵艙泵兩個(gè)方案，其中泵艙泵方案的貨油與壓載泵均采用電動(dòng)(或者液壓驅(qū)動(dòng))的干式離心泵，由于貨油泵艙屬于危險(xiǎn)區(qū)，所以通常是將驅(qū)動(dòng)電機(jī)或蒸汽透平布置在機(jī)艙內(nèi)。原動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)軸及氣密式填料函驅(qū)動(dòng)泵艙內(nèi)的貨油泵或者專用壓載泵。在采用泵艙布置貨油泵的方案中，專用壓載泵通常也采用泵艙布置的形式。該方案需要設(shè)置專門的貨油泵艙，由于貨油泵艙屬于危險(xiǎn)區(qū)，需要為貨油泵艙配置專用的通風(fēng)系統(tǒng)、泵艙可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)、泵艙滅火系統(tǒng)、照明及呼叫系統(tǒng)、泵艙艙底水系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)。

恩平FPSO的貨油與壓載泵均采用深井泵的形式，由液壓系統(tǒng)的高壓液壓油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)潛沒在液艙內(nèi)的貨油泵或者是專用壓載泵。與采用泵艙泵相比，采用液壓驅(qū)動(dòng)深井式貨油泵方案的優(yōu)點(diǎn)在于:

■取消泵艙，可以適當(dāng)?shù)乜s短船長(zhǎng)和增加艙容;

■取消泵艙，省去泵艙以及為泵艙服務(wù)的相關(guān)設(shè)備，如泵艙通風(fēng)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)、泵艙固定滅火系統(tǒng)、泵艙可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)、泵艙專屬艙底水系統(tǒng)等;

■可采用甲板加熱器，從而簡(jiǎn)化加熱管線，使用較少的加熱盤管;

■可以減小油艙中的死油比例，增加油艙的有效體積;

■良好的吸入性能;

■可以無級(jí)變速(可控制泵的流量);

■貨油艙內(nèi)有較少的管路和閥件(維修及洗艙均很方便)。

2.6 預(yù)留空間

考慮到恩平油田未來生產(chǎn)擴(kuò)容需求，業(yè)主要求上部模塊甲板具有預(yù)留空間，上部模塊(包括電站、熱站、電氣間、計(jì)量撬和油氣水處理單元)最大操作重量12 000 t，其中預(yù)留區(qū)面積1 700 m2，預(yù)留重量3 000 t。預(yù)留概念的提出對(duì)船體主尺度、重量分布、甲板布置和危險(xiǎn)區(qū)域范圍等提出新的要求。

2.7 雙船級(jí)

恩平FPSO入BV和CCS雙船級(jí)。FPSO適用的規(guī)范規(guī)則包括中國法律法規(guī)(如安監(jiān)總局浮式儲(chǔ)油裝置安全規(guī)則)，IMO規(guī)范(如海上移動(dòng)平臺(tái)規(guī)范MODU、載重線公約LOAD LINES、完整穩(wěn)性規(guī)則IS CODE等)，船級(jí)社規(guī)范，OCIMF、美國石油協(xié)會(huì)API、國際勞工組織ILO、國際電氣協(xié)會(huì)IEC和美國消防協(xié)會(huì)NFPA標(biāo)準(zhǔn)等。理論上講，F(xiàn)PSO是海洋工程，不屬于船的范疇，所以一般的船規(guī)如SOLAS、MARPOL等對(duì)FPSO沒有約束力，但FPSO設(shè)計(jì)往往直接借鑒船規(guī)內(nèi)容［3］。BV在海洋平臺(tái)規(guī)范NR445 Rules for the Classification of Offshore Units PART A～C的基礎(chǔ)上獨(dú)立編寫了PART D作為FPSO規(guī)范。

CCS在FPSO規(guī)范方面尚未完善，有海上浮式裝置入級(jí)和建造規(guī)范(2003)，國際航行海船法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則(2008)，浮式儲(chǔ)油裝置安全規(guī)則可參考。其中部分設(shè)計(jì)要求還需商討，例如:

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中本船需按照500年一遇海況直接計(jì)算外載荷進(jìn)行強(qiáng)度校核，CCS僅有2003年的海上浮式裝置入級(jí)和建造規(guī)范可用或指向2008年CSR油船共同規(guī)范(基于北大西洋25年一遇的設(shè)計(jì)規(guī)范)，都已不能滿足本船設(shè)計(jì)要求。

在穩(wěn)性方面CCS參考安監(jiān)總局FPSO安全規(guī)則審圖，完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)相對(duì)BV要求外(BV要求等同于油船衡準(zhǔn))，還要按照MODU中完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)校核。在破艙穩(wěn)性方面CCS和BV差別較大，本船為B型干舷船，BV破艙衡準(zhǔn)類似油船MARPOL要求，不考慮底部破艙［5］。CCS則按照MODU要求校核破艙。

在布置方面，CCS依據(jù)FPSO安全規(guī)則提出中央控制室除設(shè)有通往居住區(qū)內(nèi)部的開口外，還應(yīng)設(shè)置直接通向開敞甲板的出口［7］，這主要基于逃生考慮。但為便于觀察，中控室布置在生活樓內(nèi)靠近生產(chǎn)模塊端，且中控室通向開敞甲板的門應(yīng)位于生活樓外側(cè)距離生活樓面向貨物區(qū)域的端壁至少5 m外，這樣中控室開門位置所確定的房間長(zhǎng)度將影響生活樓的整體規(guī)劃。另外中控室具有直通開敞甲板的門后，為保證生活區(qū)通風(fēng)正壓50 Pa要求，勢(shì)必增大中控室通風(fēng)要求和保溫要求。本船中央控制室除設(shè)有通往居住區(qū)內(nèi)部的開口外，另外的出口通向走廊的緩沖間。

3 線型設(shè)計(jì)

恩平FPSO方型系數(shù)0.91，平行舯體占船長(zhǎng)的60%，線型設(shè)計(jì)主要考慮在風(fēng)浪中有較佳的耐波性，但一般來說首尾型線對(duì)此影響有限;在滿足排水量需求的前提下，調(diào)整首尾線型可以有效降低滿載時(shí)的中垂彎矩;線型設(shè)計(jì)時(shí)還要注意滿載時(shí)的水下浮心位置和船體重心的配合，要求此時(shí)無壓載水基本平浮略帶尾傾;另外艏部型線外飄程度的設(shè)計(jì)要兼顧艏部砰擊和甲板上浪問題。

需要特別指出的是，由于FPSO單點(diǎn)系泊，船首經(jīng)常頂風(fēng)對(duì)流，線型設(shè)計(jì)應(yīng)能有效減小海流沖擊載荷，本文使用FLUENT軟件，在浮心位置，方型系數(shù)等滿足一定約束條件，滿足貨油艙區(qū)雙殼要求的前提下，進(jìn)行型線優(yōu)化。

目標(biāo)船方形系數(shù)Cb＞0.9，來流速度特別低，屬極低速肥大型船。對(duì)此類船型的優(yōu)化，通?？紤]將首部變得豐滿，浮心前移。通過多次嘗試艏部、艉部不同線型調(diào)整方案，得到的優(yōu)化線型如圖4、圖5所示。

優(yōu)化方案相對(duì)母型方案尾部輪廓線傾角減小，并使尾輪廓與底平面的交點(diǎn)前移，更加平緩的與底平面相連。同時(shí)優(yōu)化方案相對(duì)母型方案尾部的橫剖面線與中縱剖面相交處更加平緩，優(yōu)化后阻力降低約3.7%。

圖4 線型優(yōu)化前后尾部側(cè)視圖Fig.4 Stern profile view for lines optimization

圖5 線型優(yōu)化前后尾部橫剖面圖Fig.5 Stern section view for lines optimization

優(yōu)化方案尾部?jī)A角減小使得從平底到艉封板間的抬升過渡更加平緩，相對(duì)地增加了去流段的長(zhǎng)度，減小了尾部的負(fù)壓區(qū)域面積，同時(shí)增加了正壓區(qū)域的面積，有利于船體阻力減少，見圖6～圖7。

圖7 尾部壓力分布，優(yōu)化方案(St.4～St.0)Fig.7 Stern pressure distribution for present model(St.4～St.0)

這一情況更為明顯的是St.2～St.0區(qū)域。高負(fù)壓區(qū)已經(jīng)消失，取代之的是絕對(duì)值相對(duì)較低的低負(fù)壓區(qū)面積的增大，同時(shí)正壓區(qū)域的面積也較母型的有所增大，如圖8～圖9所示。這樣最終使得尾部的壓力合力向正方向有所增加，向負(fù)方向有所減少，從而降低了尾部的黏差阻力。

圖8 尾部壓力分布，母型方案(St.2～St.0)Fig.8 Stern pressure distribution for master model(St.2～St.0)

圖9 尾部壓力分布，優(yōu)化方案(St.2～St.0)Fig.9 Stern pressure distribution for present model(St.2～St.0)

4 水動(dòng)力性能

4.1 迎浪角分析

本船基于迎浪角分析進(jìn)行運(yùn)動(dòng)響應(yīng)數(shù)值預(yù)報(bào)，并通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證。由于FPSO單點(diǎn)系泊所具有的風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，需要通過迎浪角分析確定在風(fēng)、浪、流作用下，船體與波浪的相對(duì)夾角，得到有義波高/相對(duì)浪向的包絡(luò)線，進(jìn)而用于運(yùn)動(dòng)響應(yīng)預(yù)報(bào)。本文波浪載荷使用BV HydroStar軟件計(jì)算，流載荷和風(fēng)載荷取自MARINTEK水池試驗(yàn)，迎浪角計(jì)算中根據(jù)APL設(shè)計(jì)的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)通過BV ARIANE軟件完成。

對(duì)于臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的南海海域，臺(tái)風(fēng)通過時(shí)風(fēng)、浪、流的方向和強(qiáng)度都會(huì)迅速變化，規(guī)范建議用以下方法考慮環(huán)境載荷［4］:

■波浪主導(dǎo):風(fēng)、浪相對(duì)夾角-45°到+45°，浪、流相對(duì)夾角-30°到 +30°;

■流主導(dǎo):風(fēng)、浪相對(duì)夾角-45°到+45°，浪、流相對(duì)夾角-60°到 -120°。

環(huán)境載荷強(qiáng)度如表1所示，折減因子qV的選取可參照BV規(guī)范NI493。

表1 不同海況的環(huán)境載荷強(qiáng)度Tab.1 Environment load for different sea states

由此船體在單點(diǎn)系泊系統(tǒng)下，按照上述環(huán)境載荷計(jì)算得到的有義波高/相對(duì)浪向的結(jié)果如表2所示。

表2 迎浪角分析結(jié)果Tab.2 Heading analysis results

4.2 運(yùn)動(dòng)響應(yīng)預(yù)報(bào)

本船使用BV HydroStar軟件計(jì)算運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，以滿載和壓載工況為例，考慮自由液面效應(yīng)對(duì)重心高度的影響，將運(yùn)動(dòng)響應(yīng)傳遞函數(shù)RAO、固有周期與MARINTEK水池提供值進(jìn)行比較，數(shù)值計(jì)算中使用ITH公式計(jì)算橫搖黏性阻尼，舭龍骨長(zhǎng)度占水線間長(zhǎng)74%，橫搖阻尼與船體運(yùn)動(dòng)、波高相關(guān)，使用數(shù)值迭代計(jì)算RAO，波幅決定阻尼水平。

運(yùn)動(dòng)固有周期及RAO對(duì)比如表3所示，括號(hào)內(nèi)為水池試驗(yàn)值，可見橫搖固有周期略有差別，RAO相似度高。

表3 固有周期對(duì)比表Tab.3 Comparison of natural periods

圖10 滿載橫搖RAO比較-90°浪向Fig.10 RAO for roll in full load-90°

圖11 滿載縱搖RAO比較-60°浪向Fig.11 RAO for pitch in full load-60°

圖12 滿載垂蕩RAO比較-90°浪向Fig.12 RAO for heave in full load-90°

圖14 壓載縱搖RAO比較-60°浪向Fig.14 RAO for pitch in ballast load-60°

圖15 壓載垂蕩RAO比較-90°浪向Fig.15 RAO for heave in ballast load-90°

本船在滿載/壓載工況，不同海況，計(jì)及/未計(jì)及自由液面效應(yīng)情況下，運(yùn)動(dòng)短期預(yù)報(bào)極值如表4所示。MARINTEK水池試驗(yàn)中橫搖極值6.4°，縱搖極值8°［2］。分析認(rèn)為橫搖差異較大的原因主要是:數(shù)值計(jì)算中迎浪角按照BV規(guī)范進(jìn)行大量計(jì)算得到臺(tái)風(fēng)和季風(fēng)條件下的相對(duì)浪向/波高關(guān)系，出于實(shí)際工程考慮略有裕度，而試驗(yàn)中不同強(qiáng)度的風(fēng)、浪、流初始方向的組合數(shù)量有限，可作為數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證，不能獲得單點(diǎn)系泊下斜浪或橫浪對(duì)應(yīng)的最大波高。

4.3 甲板上浪

FPSO長(zhǎng)期系泊于作業(yè)海域，在惡劣海況下由于風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，波浪常正對(duì)船頭方向，因此甲板上浪現(xiàn)象尤為明顯。本船艏樓甲板干舷滿載17.45 m，壓載24.25 m，試驗(yàn)中兩種工況均有甲板上浪發(fā)生，壓載工況相對(duì)波面升高較大，但上浪次數(shù)明顯減少，上浪高度與首搖角度密切相關(guān)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果高出艏樓甲板4 m以上的浪已較為少見［2］。百年一遇的相對(duì)波面升高未必小于500年一遇，因?yàn)檩^小的波浪與船體的方向角較大，可能會(huì)引起較大的船體垂蕩運(yùn)動(dòng)。圖16為試驗(yàn)中滿載工況上浪情況。根據(jù)試驗(yàn)情況為減小上浪，艏樓甲板抬高750 mm，艏部線型略外飄，擋浪板加高至距艏樓甲板中心線3.5 m。

表4 重心處運(yùn)動(dòng)響應(yīng)極值Tab.4 Motion result of C.O.G.

圖16 甲板上浪試驗(yàn)情況Fig.16 Model test for green water

5 結(jié)語

以中海油新建FPSO為研究對(duì)象，介紹恩平油田的開發(fā)模式，F(xiàn)PSO的主尺度、總體布置以及動(dòng)力系統(tǒng)、貨油泵和STP設(shè)備要點(diǎn)，對(duì)比了BV和CCS關(guān)于FPSO的部分規(guī)范差異。說明了本船為滿足作業(yè)海況、設(shè)計(jì)壽命、雙層底構(gòu)造、預(yù)留空間等要求所具有的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及為此帶來的鋼料增加。本船在原有15萬載重噸FPSO的基礎(chǔ)上進(jìn)行線型優(yōu)化，首次基于迎浪角分析進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性能計(jì)算，說明數(shù)值計(jì)算和模型試驗(yàn)結(jié)果的匹配情況，描述模型試驗(yàn)中觀察的甲板上浪情況及改進(jìn)措施，本文是恩平FPSO總體設(shè)計(jì)的概要總結(jié)。

［1］ 金曉劍.FPSO最佳實(shí)踐與推薦做法［M］.青島:中國石油大學(xué)出版社，2012.(JIN Xiao-jian.Best practise and recommended method for FPSO［M］.Qingdao:China University of Petroleum，2012.(in Chinese))

［2］ ENPING FPSO Model Test Main Report［R］.MARINTEK.

［3］ 金強(qiáng).秦皇島32-6油田浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船(FPSO)總體設(shè)計(jì)［J］.船舶，2003(2):32-39.(JIN Qiang.General design for FPSO in QHD 32-6 oil field［J］.Ship，2003(2):32-39.(in Chinese))

［4］ BV NI493，Classification of Mooring Systems for Permanent Offshore Units［S］.2004.

［5］ BV NR 445，Rules for the Classification of Offshore Units［S］.2010.

［6］ Submerged Turret Production(STP)Technical Description［S］.NOV.

［7］ FPSO安全規(guī)則［S］.中國安監(jiān)總局，2010.(Safety codes for FPSO［S］.State Administration of Work Safety，2010.(in Chinese))