海洋上航行的船舶，仿佛流動(dòng)的橋梁，聯(lián)動(dòng)著世界。除了我們熟悉的貨船、客船外，還有挖泥船（詳見(jiàn)《知識(shí)就是力量》2022年6月刊）、風(fēng)電安裝船等工程船。我們這篇文章的主角——半潛船也是它們中的一員。下面，我們就來(lái)認(rèn)識(shí)一下這位海上大力士吧。

大海里的“叉車(chē)”

半潛船，顧名思義是可以下潛的船舶，但它不像潛艇那樣能夠完全潛入水中，而是部分船體潛入水下。通過(guò)下潛和上浮的方式，半潛船能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海上漂浮的大型結(jié)構(gòu)件（例如石油鉆井平臺(tái)、船舶、軍艦、潛艇等）的裝卸和運(yùn)載。

半潛船在海上裝貨時(shí)，首先要讓船身下沉，使它的裝貨甲板低于待裝貨物的底部，然后將待裝貨物用拖輪（又稱拖船，通常用于拖動(dòng)駁船和各種作業(yè)船）拖帶到半潛船的裝貨甲板上，等待裝貨物定位、綁扎好后，半潛船再完成上浮，并將貨物運(yùn)送至目的地。到達(dá)目的地后，半潛船將再次下潛，完成和所裝載貨物的分離。因此，半潛船也被稱作“海上大力神叉車(chē)”。

優(yōu)秀的運(yùn)輸安裝“能手”

半潛船最初承運(yùn)的貨物主要是大型港口機(jī)械、小型船舶、游艇等；后來(lái)，半潛船承運(yùn)的貨物增加了大型海洋油氣開(kāi)采用的平臺(tái)以及相關(guān)的超大型結(jié)構(gòu)物。目前，后者已經(jīng)占半潛船貨運(yùn)量的90%以上。

由于陸地資源逐漸減少，資源開(kāi)采的對(duì)象逐步從陸地走向海洋。為了利用海洋的油氣資源，人類開(kāi)發(fā)了功能各異的各種海洋鉆井平臺(tái)，而利用鉆采平臺(tái)開(kāi)發(fā)海洋油氣資源，則需要大量特種海洋工程船舶的支持（包括大型設(shè)備的海上運(yùn)輸與安裝、油氣田工程的供給與維修等）。其中，半潛運(yùn)輸船是開(kāi)發(fā)建設(shè)海上油氣田的主力裝備。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界在運(yùn)營(yíng)的鉆井平臺(tái)超過(guò)800座，其中超過(guò)1200米水深的深水、超深水裝備所占總量比例正逐年上升。面對(duì)超長(zhǎng)、超寬、超重且不可分割的海洋工程結(jié)構(gòu)物，半潛船不僅可以安全可靠地運(yùn)輸，還能夠精確定位安裝，是當(dāng)之無(wú)愧的運(yùn)輸、安裝“能手”。

半潛船是怎么實(shí)現(xiàn)下潛和上浮的？

半潛船有一個(gè)能裝很多水的“大肚子”，人們稱之為“壓載水艙”。如果要讓半潛船的裝貨甲板下潛，就要往它的“大肚子”里灌水，喝飽水的半潛船身體就會(huì)變重，便會(huì)慢慢潛到水里去了；當(dāng)需要半潛船上浮時(shí)，就讓它把喝到“肚子”里的水吐出來(lái)，吐完水的半潛船就會(huì)變輕，便會(huì)像只皮球一樣浮到水面上來(lái)了。

?“新光華”號(hào)半潛船運(yùn)載“希望6號(hào)”石油鉆井平臺(tái)（供圖/中遠(yuǎn)海運(yùn)特運(yùn)）

以10萬(wàn)噸級(jí)半潛船為例，它的壓載水艙的艙容達(dá)到了21萬(wàn)立方米，壓載水總量達(dá)到14萬(wàn)立方米。它完成一次“喝水”和“吐水”，也就是船體完成一次下潛和上浮，這個(gè)過(guò)程大概需要4小時(shí)。

下潛，并不簡(jiǎn)單

半潛船實(shí)現(xiàn)下潛功能，靠的是壓載水艙，而一艘半潛船的壓載水艙數(shù)量通常可達(dá)100個(gè)以上。以10萬(wàn)噸級(jí)半潛船為例，全船共有117個(gè)壓載水艙。眾多的壓載水艙會(huì)給船體設(shè)計(jì)帶來(lái)難題——既要滿足下潛深度需要，又要靈活調(diào)整船舶浮態(tài)和穩(wěn)定性，以保證下潛過(guò)程中的安全和穩(wěn)定——這都是設(shè)計(jì)船體必須考慮的問(wèn)題。

半潛船的下潛上浮作業(yè)時(shí)間窗口短，傳統(tǒng)的壓載控制系統(tǒng)不能很好做到精準(zhǔn)、快速、安全地控制壓載水艙的注水和排水，因此需要將報(bào)警監(jiān)測(cè)、液位遙測(cè)、閥門(mén)遙控集成一體化控制，形成高集成化、高自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，從而做到精準(zhǔn)、快速、安全地控制超大容量的壓載水（指為了控制船舶吃水、傾斜而加到船上的水，即壓載水艙中的水）。

大海之上，以動(dòng)“致”靜

過(guò)去，海上作業(yè)工程船舶大多采用錨泊的方式定位（指用錨及錨鏈、錨纜將船或結(jié)構(gòu)物系留于海上，使其保持在預(yù)定位置上的定位方式），或者用拖輪進(jìn)行輔助定位。但隨著水深的增加，錨泊定位方式的成本和安裝布置的難度顯著增加，甚至難以應(yīng)用。這就意味著，錨泊定位方式已經(jīng)無(wú)法滿足需要精確定位工作的半潛船了。

取而代之的是一種新興的高科技定位技術(shù)——船舶動(dòng)力定位技術(shù)。這種技術(shù)利用船舶自身的動(dòng)力抵抗外界（包括風(fēng)、浪、海流等）的干擾，從而動(dòng)態(tài)控制船舶停到某個(gè)確定位置或沿著預(yù)定航線運(yùn)動(dòng)。

?海洋鉆井平臺(tái)，是主要用于鉆探井的大型海上結(jié)構(gòu)物

動(dòng)力定位技術(shù)的基本原理是利用測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)在外界風(fēng)、浪和海流的擾動(dòng)力作用下船只的偏移量，經(jīng)信號(hào)處理后輸入計(jì)算機(jī)，用專門(mén)的控制軟件進(jìn)行分析計(jì)算后，向船上各個(gè)推進(jìn)器發(fā)出指令，使之發(fā)出相應(yīng)的推力，以對(duì)抗環(huán)境擾動(dòng)，從而使船只保持或回到原來(lái)設(shè)定的位置。如果把定位點(diǎn)設(shè)置為以一定的速度沿預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)航跡的保持和跟隨。

有了動(dòng)力定位系統(tǒng)，半潛船在海上作業(yè)時(shí)便無(wú)需拋錨，只需要鎖定一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，無(wú)論風(fēng)浪如何影響，都能夠在該系統(tǒng)的作用下，穩(wěn)穩(wěn)地定位在鎖定的坐標(biāo)點(diǎn)上。

20多年前，由中國(guó)船舶集團(tuán)廣船國(guó)際建造的“泰安口”輪和“康盛口”輪是當(dāng)時(shí)世界僅有的兩艘具有動(dòng)態(tài)定位功能的半潛船，開(kāi)辟了海洋石油平臺(tái)動(dòng)態(tài)定位安裝方的先例。但在那時(shí)，動(dòng)力定位系統(tǒng)只能全部依靠進(jìn)口獲取。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中國(guó)的配套能力和水平也都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前的動(dòng)力定位系統(tǒng)已經(jīng)可以部分實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)。以8萬(wàn)噸半潛船“新耀華”號(hào)為例，這艘船的動(dòng)力定位誤差只有0.05米，可在海上實(shí)施堪比“穿針繡花”式的高精度作業(yè)，這也標(biāo)志著中國(guó)在動(dòng)力定位上已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

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?“康盛口”輪半潛船成功挑戰(zhàn)載運(yùn)9500噸鉆井平臺(tái)（供圖/中遠(yuǎn)海運(yùn)特運(yùn)）

（責(zé)任編輯 / 代竹蕊 美術(shù)編輯 / 周游）