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        64 m 新型平臺供應(yīng)船的優(yōu)化設(shè)計

        2017-02-08 01:05:42方維林
        江蘇船舶 2017年6期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計

        方維林

        (蕪湖造船廠有限公司,安徽 蕪湖241001)

        0 引言

        近年來,傳統(tǒng)的海工輔助船由于受服務(wù)功能的局限,作業(yè)性能相對較弱,因而必須加快自主創(chuàng)新和研發(fā),促進(jìn)海工輔助船舶產(chǎn)品升級。

        64 m新型平臺供應(yīng)船(PSV)作為一種海洋石油鉆井平臺支持工作船,是在早期東南亞建造的同尺度同型船舶基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的,增加了浮油回收等功能,同時可載運(yùn)甲醇等三類化學(xué)品。本文在分析64 m新型平臺供應(yīng)船的技術(shù)特點(diǎn)基礎(chǔ)上,從主要艙室及設(shè)備布置、推進(jìn)系統(tǒng)配置、DP2動力定位系統(tǒng)、軸系安裝工藝、用戶思維設(shè)計等方面介紹了具體的設(shè)計優(yōu)化方案。

        1 技術(shù)特點(diǎn)及主要參數(shù)

        1.1 技術(shù)特點(diǎn)

        64 m新型平臺供應(yīng)船入級美國船級社(ABS),掛新加坡國旗,設(shè)計滿足 SPS code 2008和 MLC 2006及無人機(jī)艙的要求,是一款適合無限航區(qū)、高度自動化、節(jié)能環(huán)保型多功能高端海工船。

        本船船體為鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu),采用橫骨架式結(jié)構(gòu),設(shè)有球鼻艏、方形艉、嵌入板式鋼護(hù)舷和橡膠護(hù)舷,主甲板兩舷設(shè)有擋貨欄桿。

        優(yōu)化后的主要功能及配置如下:

        (1)為鉆井平臺和岸線間運(yùn)送所需的淡水、燃油、散裝水泥、泥漿、鉆井水、鹽水、甲醇及類似化學(xué)品等各類物資;同時具備I級對外消防、救助、浮油回收、動力定位等功能。

        (2)主推進(jìn)系統(tǒng)配備2臺主機(jī)和2臺全回轉(zhuǎn)舵槳裝置,配置2臺艏側(cè)推、2臺軸帶發(fā)電機(jī)、3臺主發(fā)電機(jī)組和1臺應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。

        1.2 主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

        總長 64.0 m

        垂線長 57.6 m

        型寬 16.0 m

        型深 6.5 m

        設(shè)計吃水 4.9 m

        結(jié)構(gòu)吃水 5.4 m

        載重量(結(jié)構(gòu)吃水時) ~2 000 t

        定員 60人

        主機(jī)功率 2×1 920 kW

        主機(jī)轉(zhuǎn)速 750 r/min

        航速 13 kn

        2 主要優(yōu)化設(shè)計方案

        2.1 總體布置優(yōu)化

        為增加浮油回收功能和裝載甲醇及類似化學(xué)品,在保持船舶主要尺度不變的前提下,需要對總體布置進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計使其更加合理。優(yōu)化后的總布置圖更加緊湊、合理,舵槳艙與水泥罐艙直接隔出甲醇艙,原泥漿鹽水艙兼作浮油回收艙。具體布置如圖1所示。

        2.1.1 主甲板以下布置

        本船主甲板以下由5道水密橫艙壁組成,將主船體分隔成艏尖艙、艏側(cè)推艙、機(jī)艙、散裝水泥艙及浮油回收艙、甲醇艙和舵槳艙等6個艙段。全船共設(shè)有5道液壓水密門,其中2道位于舵槳艙前壁,1道位于散裝水泥艙及浮油回收艙前壁,2道位于機(jī)艙后部右舷和前壁。

        艏尖艙Fr91向艏自船底部延伸至艏樓甲板終止,艏側(cè)推艙位于Fr83至Fr91之間。

        散裝水泥艙及浮油回收艙、甲醇艙為載貨區(qū),位于Fr4至Fr50之間,舵槳艙位于Fr4向后的艉部。

        機(jī)艙設(shè)于載貨區(qū)的前方,位于Fr50至Fr83之間,設(shè)有各種必需的油艙柜。機(jī)艙底部的雙層底下設(shè)置液艙或空艙。機(jī)艙和集控室均設(shè)有通向主甲板的梯道和應(yīng)急逃口。

        2.1.2 主甲板以上艙室布置

        主甲板以上Fr91向艏的上層建筑內(nèi)部設(shè)有廚房、艙廳、醫(yī)務(wù)室、CO2室、空調(diào)機(jī)室、冷庫、油漆間、儲藏室等。

        艏樓和上艏樓甲板設(shè)有應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、船員及特殊作業(yè)人員住艙、會議室等。

        駕駛甲板位于上艏樓甲板以上,其布置視野開闊。駕駛室內(nèi)有前后駕控區(qū)、海圖區(qū)、無線電區(qū)和休息區(qū)等。

        羅經(jīng)甲板設(shè)雷達(dá)信號燈、雷達(dá)天線、衛(wèi)星通信天線和若干信號燈等,對外消防炮設(shè)置在羅經(jīng)甲板靠近煙囪頂部的兩側(cè)。

        圖1 64 m新型平臺供應(yīng)船總布置圖

        2.2 推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

        由于同類型船推進(jìn)系統(tǒng)配置3臺側(cè)推器(艏部2臺,艉部1臺)、2臺主機(jī)、2套螺旋槳、2套舵機(jī),因而使得系統(tǒng)配置復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)性差且操縱性不良。

        針對上述問題,本船經(jīng)過對多種備選方案的分析比較,最終選用全回轉(zhuǎn)舵槳裝置,同時配有2臺主機(jī)和2臺艏側(cè)推的推進(jìn)方案。全回轉(zhuǎn)舵槳裝置不僅具備螺旋槳和舵的功能,而且系統(tǒng)配置簡單,具有更為靈活的操縱性,同時與艏側(cè)推組合可以更能有效地實(shí)現(xiàn)各種海況下DP2動力定位功能。

        2.3 DP2動力定位系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

        由于該型船只作業(yè)海域的天氣經(jīng)常極端變化,需要船舶自身在抵抗風(fēng)浪和浪涌等惡劣海況下具有足夠的動力定位能力,以滿足對外消防和為鉆井平臺輸送原料或物資等功能服務(wù)要求,因此動力定位能力是考量此類船舶實(shí)現(xiàn)作業(yè)能力的重要指標(biāo)之一。在項(xiàng)目總體設(shè)計階段,結(jié)合主推進(jìn)、艏側(cè)推等綜合技術(shù)性能,優(yōu)化DP系統(tǒng)設(shè)計,借助DP能力理論蝴蝶圖分析,使得本船各種工況下具有較強(qiáng)的動力定位能力。

        2.4 軸系安裝新工藝設(shè)計優(yōu)化

        軸系加工與安裝質(zhì)量是提高軸系傳遞效率的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。本船機(jī)艙位于船中靠艏,主機(jī)功率從飛輪端輸出后,經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、中間軸、萬向聯(lián)軸節(jié)到離合器舵槳裝置,屬于典型的“Z”型長軸系。本船主要應(yīng)用舵槳裝置基座全站儀三維定位技術(shù)、斜軸系拉線法、下裝式舵槳吊裝法以及預(yù)鏜孔等新工藝設(shè)計技術(shù),有效控制軸系安裝精度,使軸系傳遞效率在理論計算的基礎(chǔ)上得到較大提高。

        2.5 用戶思維的設(shè)計方法

        在把握總體性能基礎(chǔ)上,打破傳統(tǒng)單一設(shè)計思維模式,從營運(yùn)市場現(xiàn)狀與趨勢、用戶需求、操作可靠性與便利性等角度出發(fā)開展設(shè)計工作是本型船的創(chuàng)新點(diǎn)。取得的主要技術(shù)成果有甲板加注/排放站由傳統(tǒng)的單舷1只變?yōu)閱蜗?只,適應(yīng)在各種港口及基地加注和對外提供物資;堅持自主生產(chǎn)設(shè)計,利用三維軟件TRIBON作為數(shù)字化設(shè)計工具,注重與船東溝通,了解船東的真實(shí)意圖和想法,努力把船東意見消化在設(shè)計階段,在全船綜合布置特別是在設(shè)備、管電綜合布置優(yōu)化方面,大大提高了有效空間和操作便利。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用受到船東、船檢的高度評價。

        3 結(jié)語

        平臺供應(yīng)船的設(shè)計優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程,貫穿產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計和建造的各個階段,總體設(shè)計時就應(yīng)充分重視。本船優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)以下方面:

        (1)通過對艙室及設(shè)備布置進(jìn)行優(yōu)化,使其布置更加合理。

        (2)推進(jìn)系統(tǒng)和DP2動力定位系統(tǒng)通過設(shè)計優(yōu)化,船舶系統(tǒng)配置簡單,靈活性強(qiáng),動力定位能力得到提高。

        (3)軸系安裝采用新工藝后,提高了軸系安裝精度。

        (4)從用戶角度出發(fā)利用TRIBON軟件滿足用戶要求。

        盡管優(yōu)化過程中遇到各種困難,產(chǎn)品完工交付后得到了船東和船檢的認(rèn)同,為后續(xù)同類型產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

        [1] 中國船舶工業(yè)總公司.船舶設(shè)計實(shí)用手冊[M].北京:國防工業(yè)出版社,2015.

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