福建省馬尾造船股份有限公司 占玉金

84m雙體半潛自航式居住輔助平臺(tái)船型分析

福建省馬尾造船股份有限公司 占玉金

84m雙體半潛自航式居住輔助平臺(tái)是福建省馬尾造船股份有限公司建造的居住生活輔助平臺(tái)，是全球首制新船型。該船具有抗風(fēng)浪、多用途、節(jié)能環(huán)保、便利舒適等特點(diǎn)，集居住、餐飲、娛樂、輸送、運(yùn)輸?shù)裙δ苡谝惑w，是綜合型的電力推進(jìn)雙體平臺(tái)。該文介紹了這一平臺(tái)船型的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析以及建造注意事項(xiàng)。

海洋工程船 雙體半潛 電力推進(jìn) 動(dòng)力定位 輔助平臺(tái)

0 引言

2010年，國(guó)際船舶市場(chǎng)對(duì)三大基本船型需求尚未恢復(fù)，海洋工程船因其自身的優(yōu)勢(shì)，深受船東青睞，成為船舶經(jīng)濟(jì)新增長(zhǎng)點(diǎn)?；诟＝ㄊ●R尾造船股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱馬尾造船）已承接較多的工程船項(xiàng)目，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮，為進(jìn)一步拓寬市場(chǎng)，適應(yīng)發(fā)展要求，充分發(fā)揮生產(chǎn)能力，提高船舶產(chǎn)品建造綜合水平；通過國(guó)際市場(chǎng)調(diào)研，對(duì)擁有較強(qiáng)抗風(fēng)浪能力、能平穩(wěn)便捷地將人員輸送到工作平臺(tái)、環(huán)境舒適、配套設(shè)施齊全、定位能力強(qiáng)的居住船舶有強(qiáng)大需求，因此馬尾造船著力開發(fā)一款能滿足上述市場(chǎng)需求的船舶產(chǎn)品，即84m雙體半潛自航式居住輔助平臺(tái)。

1 概述

本平臺(tái)為馬尾造船為主研制，加拿大設(shè)計(jì)公司技術(shù)支持，阿聯(lián)酋海工船東訂造的全球首制船型?？傞L(zhǎng)84m，是艘新型多功能、節(jié)能環(huán)保、鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)的電力推進(jìn)雙體平臺(tái)，為海上鉆井平臺(tái)工作人員提供居住、餐飲、娛樂等服務(wù)，為平臺(tái)運(yùn)輸貯藏品、原材料和設(shè)備等甲板貨物；輸送燃油，淡水，海水，壓縮空氣給鉆井平臺(tái)，用途廣泛。符合ABS規(guī)范關(guān)于海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)要求及IMO關(guān)于海上移動(dòng)式鉆井平臺(tái)構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則要求。船級(jí)符號(hào)為+A1，COLUMN STABILIZED UNIT，ACCOMODATION SERVICE，+AMS(E)，DPS-3，UWILD，HELIDK，按照服務(wù)于無限航區(qū)的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。

本平臺(tái)配備6臺(tái)主發(fā)電機(jī)，4個(gè)定螺距全回轉(zhuǎn)舵槳，擁有先進(jìn)電力推進(jìn)系統(tǒng)和動(dòng)力定位能力3級(jí)，操作靈活方便、整體性能優(yōu)越、功能多樣化，具有高技術(shù)、高自動(dòng)化、良好營(yíng)運(yùn)性和經(jīng)濟(jì)性，是公司創(chuàng)辦以來承建最高技術(shù)含量的海工船舶產(chǎn)品，對(duì)我國(guó)海洋工程裝備制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及企業(yè)自身發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)均有積極影響。

本文對(duì)84m雙體半潛自航式居住輔助平臺(tái)的總體布局進(jìn)行闡述，對(duì)平臺(tái)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)和難點(diǎn)、建造注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 主要技術(shù)參數(shù)

2.1 主尺度

總長(zhǎng)：84.00 m；型寬：32.00 m；主甲板高度(A.BL)：22.20 m；駕駛室頂高度(A.BL)：37.80 m；直升機(jī)接待室高度(A.BL)：39.70 m；工作吃水（A.BL）：8.90 m；結(jié)構(gòu)吃水（A.BL ）：14.60 m；定員：431人。

2.2 技術(shù)指標(biāo)

（1）載重量：12.50m A.BL吃水時(shí)，載重量約6180t。

（2）主發(fā)電機(jī)和航速：主發(fā)電機(jī)功率為6×2884kW，轉(zhuǎn)速為900r/min；在8.9m A.BL吃水時(shí)，主機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)設(shè)計(jì)航速不低于10.5節(jié)。

（3）甲板載貨量：甲板可裝貨區(qū)域面積約640m2，甲板貨重心在甲板上1m時(shí)，甲板載貨量達(dá)500t。

（4）液艙容積：燃油艙容積為1809 m3；淡水艙容積為1310 m3；壓載水艙容積為7222 m3。

3 船體型線

本平臺(tái)采用小水線面雙支柱體的船體結(jié)構(gòu)線型；雙下潛箱體為增加浮力和實(shí)際使用需要，水線面積增大；根據(jù)舵槳布置要求，艏、艉部船體線型變化較大；上船體型寬較大，上船體與雙支柱體的內(nèi)側(cè)過渡連接線型較為復(fù)雜，如圖1所示。

4 艙室布置

本平臺(tái)采用小水線面雙體結(jié)構(gòu)，以深置水下的雙下潛體、高出水面的寬敞上船體、連接上船體和下潛體的小水線面雙支柱體組成主船體部分，如圖1所示。主船體部分主要有主甲板、二甲板和下甲板等，下甲板下布置有兩個(gè)獨(dú)立機(jī)艙、艏艉有4個(gè)獨(dú)立的舵槳間，以及壓載水艙、油艙、淡水艙等。下甲板上布置有廚房、餐廳，干品間等，二甲板上布置娛樂間、健身房、電影院等。主甲板上設(shè)有01～04甲板、05/駕駛甲板，06甲板，駕駛室頂。居住艙室布置在船舯部靠艉部主甲板上，駕駛室和應(yīng)急駕駛室布置在上層建筑前部?？傮w艙室布置如圖1所示。

圖1 總體艙室布置

5 主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

本平臺(tái)總體設(shè)計(jì)緊湊、空間合理利用、功能齊全。與常規(guī)工程船相比，本平臺(tái)是雙體、半潛式、自航式的生活居住輔助平臺(tái)，具有多樣化功能和卓越性能。下面簡(jiǎn)要分析其主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)：

5.1 小水線面雙體結(jié)構(gòu)

本平臺(tái)設(shè)計(jì)了小水線面雙體結(jié)構(gòu)，如圖2所示，由雙下潛體、上船體和雙支柱體三部分組成，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。與單體船相比，擁有更大的甲板面積，對(duì)于運(yùn)載乘客和甲板貨物等，可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)；平臺(tái)具備良好的穩(wěn)定性能，有低噪高舒適性等優(yōu)點(diǎn)，但吃水對(duì)載重量變化十分敏感，需要重點(diǎn)計(jì)算小水面雙體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及疲勞分析，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能抗擊深海區(qū)域百年一遇的風(fēng)浪，船舶可以航行于較惡劣的海況。

圖2 小水線面雙體結(jié)構(gòu)

5.2 電力推進(jìn)系統(tǒng)

電力推進(jìn)系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保、操縱性好、低噪、省空間等優(yōu)勢(shì)，變頻器采用AFE有源前端，取消了推進(jìn)變壓器同時(shí)諧波畸變值更低，使船舶具有良好經(jīng)濟(jì)性、低噪低排放及良好的操縱性和安全性。

配置6臺(tái)主發(fā)電機(jī)組，分別布置在船中部左右兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)艙里，每臺(tái)功率2800kW，為電力推進(jìn)提供動(dòng)力；每個(gè)潛體的艏、艉部布置舵槳間，共4臺(tái)全回轉(zhuǎn)定距舵槳，功率3000kW/臺(tái)，舵槳驅(qū)動(dòng)為變頻電機(jī)，滿足各種運(yùn)行模式，具體布置如圖3所示。還配置1臺(tái)910kW應(yīng)急發(fā)電機(jī)，位于主甲板。在船舶破損極端狀態(tài)下，失掉一個(gè)機(jī)艙或一個(gè)駕駛室，船舶可以正常航行。

圖3 發(fā)電機(jī)、舵槳布置圖

5.3 動(dòng)力定位系統(tǒng)DPS-3

配置最高級(jí)別的DPS-3動(dòng)力定位系統(tǒng)，可以滿足在水流1m/s和風(fēng)速18m/s的海況下實(shí)現(xiàn)船舶正常定位工作。該系統(tǒng)分別布置在主橋樓間和應(yīng)急橋樓間。配置K-POS系統(tǒng)、一套DPS-2和單手柄操作系統(tǒng)，布置于主橋樓間；另外配置一套DPS-1系統(tǒng)布置于應(yīng)急橋樓間，K-POS系統(tǒng)配有DGPS、RADius、Fanbeam、HiPAP、MRU、Gryo、Wind等參考系統(tǒng)；應(yīng)急橋樓與主橋樓間用A60絕緣材料進(jìn)行防火分隔，滿足DPS-3的要求。主駕駛和應(yīng)急駕駛室的防火分隔要求和電纜的分開布置，也保證了當(dāng)駕駛室失火或進(jìn)水，應(yīng)急駕駛室能夠繼續(xù)運(yùn)行動(dòng)力定位系統(tǒng)。

5.4 艙室和生活輔助系統(tǒng)

本平臺(tái)從安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適等角度考慮400多人起居所需要的復(fù)雜生活輔助系統(tǒng)。居住艙室布置在船中部到艉部，為海上作業(yè)平臺(tái)提供良好的居住服務(wù)。全船居住艙室共219間，可居住船員68人，乘客363人，每個(gè)房間配備獨(dú)立的衛(wèi)生單元。布置超大廚房、餐廳、辦公室、會(huì)議室、醫(yī)院、健身房和網(wǎng)吧等，設(shè)計(jì)兩部20人電梯供人員乘坐，上層建筑艉部布置有直升機(jī)平臺(tái)。在主甲板艏部下方設(shè)置了一個(gè)小貨艙，可容納3個(gè)20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。

居住艙室配置 8 個(gè)中央空調(diào)機(jī)間，船員間和乘員間的中央空調(diào)分開獨(dú)立服務(wù)。龐大的空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)為全船居住、娛樂及餐廳、廚房等處所提供通風(fēng)、制冷及加熱服務(wù)。中央空調(diào)裝置與外部氣體探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行連鎖；一旦探測(cè)到有毒氣體，將自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口。

生活黑水和生活水系統(tǒng)滿足431人的生活需要，生活黑水系統(tǒng)采用真空泵站單元加污水緩沖艙式的真空系統(tǒng)，以及生活污水處理裝置；居住艙室布置噴淋系統(tǒng)，為居住艙室消防安全提供有力保障。

5.5 壓載水系統(tǒng)

本平臺(tái)壓載水系統(tǒng)艙室多，艙容大，相互接駁復(fù)雜，在系統(tǒng)配置、控制原理、壓載水處理等方面都是新課題。大容量的壓載水系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，在壓載艙內(nèi)注入大量的海水，船身隨之下沉，吃水逐漸加大，最后大部分船體都會(huì)浸入水中，形成所謂的半潛狀態(tài)。

本船有36個(gè)壓載艙，總?cè)萘?222 m3, 系統(tǒng)擁有8臺(tái)壓載泵，每臺(tái)200m3/h，2臺(tái)壓載水處理裝置，每個(gè)壓載艙配有遙控液位測(cè)深。

8臺(tái)壓載泵用于艙與艙之間互駁，也可以將壓載水排出舷外，能快速保持船舶平衡以及船體上升。4臺(tái)布置在4個(gè)舵槳區(qū)域，用于將壓載水打入壓載艙，另4臺(tái)布置在左右舵槳間通道，用于艙與艙之間的壓載水互駁及排舷外。

壓載水系統(tǒng)具有起浮平臺(tái)的能力，能夠在3個(gè)小時(shí)內(nèi)從吃水14.2m下降到風(fēng)暴吃水9.6m。期間，通過壓載泵排出4980噸壓載水，實(shí)現(xiàn)規(guī)范要求的起浮能力。

5.6 冷卻水系統(tǒng)

常規(guī)的機(jī)械冷卻水系統(tǒng)有兩種，分別是海水直接冷卻和海水冷卻淡水再由淡水冷卻設(shè)備。本船采用的是后一種冷卻方式，采用箱式冷卻器。與板式熱交換器或傳統(tǒng)的管殼式冷卻器相比，箱式冷卻器有下列優(yōu)點(diǎn)：沒有采用二級(jí)冷卻水管路，不需要冷卻水泵、濾器、閥件、管線等需要維修的部件；箱式冷卻器不易腐蝕和附著海生物。安裝簡(jiǎn)便，可通過焊接安裝到海底門頂板上。不用維修，它的運(yùn)行成本比其它類型的冷卻系統(tǒng)低。

6 建造時(shí)主要注意事項(xiàng)

作為特殊用途的海洋工程平臺(tái)，設(shè)備價(jià)格昂貴，設(shè)備保護(hù)和調(diào)試技術(shù)要求高，本公司又是第一次建造，特別注意以下事項(xiàng)：

（1）加強(qiáng)前期生產(chǎn)策劃，實(shí)現(xiàn)紙面預(yù)造船。全船設(shè)計(jì)采用三維建模，生產(chǎn)部門參與設(shè)計(jì)三維模型評(píng)審，注重施工細(xì)則。

（2）重點(diǎn)工程、重點(diǎn)設(shè)備安裝調(diào)試專題攻關(guān)。對(duì)舵槳、DPS-3、甲板吊、伸縮跳板、箱式冷卻器等專題重點(diǎn)攻關(guān)，最大限度地減少在建造過程中出現(xiàn)問題才著手解決的被動(dòng)局面。如采用舵槳在船體分段的安裝方法，工序前移，改善施工環(huán)境，減少船臺(tái)周期，提高生產(chǎn)效率；通過全站儀以同一基準(zhǔn)對(duì)艏艉四個(gè)舵槳進(jìn)行統(tǒng)一定位安裝，保證四個(gè)舵槳平行和對(duì)稱布置要求。

（3）雙體結(jié)構(gòu)建造使用高檔工裝。根據(jù)雙體結(jié)構(gòu)特殊需要，專門研制出高檔支撐架，使得跨左右舷分段在合攏時(shí)得到了有力支撐，還提供施工人員上下的安全通道和護(hù)欄，保障人員施工安全。

（4）薄板分段建造控制精度。通過使用鋼板矯平設(shè)備進(jìn)行矯正，以及改進(jìn)其焊接工藝、控制預(yù)裝及分段儲(chǔ)運(yùn)吊裝等，減少分段變形量與火工矯正量。

（5）建立可追溯文件包，對(duì)建造過程進(jìn)行記錄和存檔，將其提交給船級(jí)社備案和船東存檔跟船服務(wù)。

7 結(jié)束語

本平臺(tái)性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)符合當(dāng)今海洋平臺(tái)發(fā)展要求，抗風(fēng)浪、多用途、節(jié)能環(huán)保、便利舒適，是深海開發(fā)所需要高附加值產(chǎn)品。2014年2月，在英國(guó)倫敦舉行的2014年度OSJ頒獎(jiǎng)典禮上贏得“年度海工支持船”榮譽(yù)，并贏得業(yè)界的一致好評(píng)。經(jīng)過實(shí)船兩年多的營(yíng)運(yùn)實(shí)踐，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，處在同行業(yè)領(lǐng)先水平。該平臺(tái)集居住、餐飲、娛樂、輸送、運(yùn)輸?shù)裙δ苡谝惑w，是綜合型的海上移動(dòng)平臺(tái)，在激烈的海工裝備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，具有明顯優(yōu)勢(shì)。該平臺(tái)的成功建造標(biāo)志著馬尾造船在設(shè)計(jì)和管理水平邁上新臺(tái)階，為后續(xù)承接高端新船的建造提供不可多得的寶貴經(jīng)驗(yàn)。