50 000 t半潛船的輪機生產設計

摘 要：50000t半潛船為國內首條5萬t級以上電力推進、高技術和高附加值的半潛船，本文介紹了5萬t半潛船輪機生產設計的設計理念，針對半潛船的生產設計策劃重點介紹，在生產設計中發現及解決的主要問題。

關鍵詞：半潛船；輪機；生產設計

Production Design of Engine for 50 000 t Semi-Submersible Ship

LING Yongkang， DUAN Zhongbing

( CSSC Guangzhou Huangpu Shipbuilding Co.，Ltd. Guangzhou 510715 )

Abstract: 50 000 t semi-submersible ship is a high-tech and high value-added ship carrying more than 50000t ons with electric propulsion. This paper introduces the design concept， design plan， main problems and solutions in production design of engine for the ship.

Key words: Semi-Submersible Ship; Engine; Production Design

1 船型介紹

本船為可從尾端或舷側平移裝卸重貨和可用半潛式裝卸漂浮重貨的重載甲板船。可移式浮箱。本船配雙槳、雙首側推，型深13 m，可下潛至26 m吃水。

本船入級CCS和DNV船級社；入級申請有無人機艙，推進系統冗余并獨立設計、水下檢驗。

機艙布置見圖1。

2 半潛船的生產設計理念

由于本船設計和建造涉及到兩個設計院、兩個船級社、兩個船廠，為有效融合各方意見，生產設計必須有所創新，將半潛船的建造風險降至最低。

本船的生產設計很大程度熔入了船東的用船、維修保養理念，生產管理、造船編碼化、以涂裝為中心的舾裝，以上建為中間產品快速搭載，圍繞完整艙室分段展開設計以保護設備的理念。

以船東的用船理念設計，例如，在首制船即將完工時，中遠航運的一艘18 000 t半潛船發生海盜登船劫持未遂的事件，公司即刻按照以救生艙為核心展開了“發現、防御、生存”三層防海盜系統設計，獲得船東的贊譽等。

設計中熔入生產管理理念；例如為方便前、后機艙船上作業，在設計圖中的前后機艙預留工藝孔，工藝孔范圍內不布置主干電纜，管路；繪制油水艙的六面圖，以方便封艙前報驗等。

以上建為中間產品快速搭理念；因本船的上建集合了機艙集控室、駕駛臺和貨控臺，考慮到上建匯集了大量重要的設備，對合攏后電纜鋪設和調試影響重大，充分利用600 t龍門吊起吊上限，將原來的上建多總段上船臺搭載改為上建完整搭載等措施。

編碼造船理念；在設計中應用軟件將種舾裝件進信息分組、統計，使設計人員擺脫了重復勞動，集中精力去做關鍵設計。

圍繞完整艙室分段展開設計以保護設備的理念，如為保護變頻器這一嬌貴設備，特為變頻機室額外繪制十二面圖，本次十二面圖的創新設計，開創了公司設計的先河，ABB對為了設備保護所做創新表示高度認可。

3 生產設計的策劃重點

針對半潛船的建造難點作好生產設計策劃；盡量提高預舾裝率，縮短船臺施工周期；避免了將來船舶開工后有任何重大修改。

3.1 設備管路單元組裝

在前后機艙策劃設計管子單元31個，將機艙內底部除發電機機組及推進電機外所有區域設計成單元。

3.2 機艙綜合布置

RPS船級符號在DNV的要求是，推進系統需冗余配置并且獨立布置，當推進系統中出現任何單點故障(包括發生火災或浸水)時，推進系統還要具有50%的功率；對動力系統的配置及布置、防火和防水浸上進行了多專業評審；確定動力系統備用和隔離的方式，優化穿水密防火壁的水密門的布置和通風風閘選型及管路通艙件布置型式等，見圖2。

3.3 軸系布置

初版的推進軸系布置圖經船廠召開設計評審后，按油潤滑最大軸承間距公式 計算，間距過長；鏜孔太困難，施工難度太大，很難確保施工質量；前軸承與前軸封距離太遠，密封圈易磨損；前軸承法蘭邊固定困難，施工難度太大；存在無法測量軸承間隙等問題；經過船廠、設計院多番修改和確認后，最終改為尾管軸承為三個的布置形式，并經船廠優化，在尾中間軸承外鉆銷釘及中間軸承尾管前后開埋入式人孔蓋等技術手段，解決了尾管中間軸承固定及長尾軸進尾管的技術問題，見圖3。

3.4 壓載水艙空氣系統

壓載水艙空氣系統（壓縮機部分）實現半潛船下潛、上浮工作的主要工作系統，本系統在生產設計中是重點也是難點，主要集中在①系統管路繁多，總共有73路，分別接到73個壓載艙，這些管一端都連接到橋樓集氣間DN1000的集氣總管上，在生產設計中管路布置中要注意吸排口的位置、管路的安裝和焊接工藝。②按船級社要求，考慮安全性，進入每個壓載艙的管子都必需要經過船中安全區，如圖4所示。

3.5 通道口布置

前、后機艙由兩邊的高3m寬1m的通道連通，通道門口裝有液壓水密門，為了將來檢修，前后機艙的連通管路都布置在通道內，導致門周圍電纜管系布置成了瓶頸；經過船機電專業的多次協調，布置成如圖5所示，確保通道、及門周邊的管纜的施工及維修。

4 生產設計中解決問題的實例

本船生產設計特色是開展多方評審會和專題評審會，圍繞評審紀要進行設計質量提高，并為此專門進行生產設計、工藝攻關，解決了許多問題，取得了成果。

1）推進電機安裝，由于本船的初步設計中尾部船舶型線是采用吊艙式全回轉推進器，尾部線型較薄，在改為固定槳長軸系電力推進后，采用兩臺ABB無刷船用異步電機，每部電機功率5500kW，由于尾部推進機艙底部線型復雜、機艙狹小，經對電機安裝工藝深入調查對比，推進電機采用環氧樹脂墊塊對中安裝工藝。

推進電機機腳螺栓增加調心螺母及墊片，避免了現場锪機腳上平面及基座下平面，液壓螺母的應用，解決現場狹小空間螺栓擰緊問題。

2）將前機艙的注排水閥移進壓載艙改為浸沒式閥，不但改善了機艙機管布置，而且節省了通海閥的就地操作裝置，節約了建造成本，降底機艙管路破損進水風險，見圖6。

3）機艙吊物口原位于主甲板重載區，后將吊物口移進叉車間內，減少吊物口設計難度，消除裝載貨物重載區的隱患，并減少了下潛時的機艙進水的可能性。

4）原船上的燃油注入站設計在主船體的中部兩側， 燃油注入站加油管勢必穿過兩側的壓載水艙，燃油注入管的保溫成為一個難題，增加了油管破損海污的風險，而且船舶裝載超寬貨物時需要加油但加油船無法靠泊加油；經過對比研究，將燃油注入站改在船尾部絞車間旁，解決了上述問題。

5）增加煙囪導流結構，修改排煙管出口布置，增強甲板負壓區廢氣疏導；機艙進出風口布置優化，避免機艙倒吸廢氣。

6）泵壓載系統管路在生產設計中做了優化，省卻8個DN350的遙控閥，節約船廠采購制造成本，系統如圖7所示。

7）燃油儲存艙和燃油送泵的布置相距較遠，之間的油管穿通道時形成吸上高度，懷疑燃油輸送泵因吸口管沿程阻力較大工作起來振動；檢查燃油注入和輸送系統的計算書后，計算書中少了燃油吸入管路阻力計算；按公式計算：吸入阻力=各直管段摩擦阻力之和+所有附件局部阻力之和+吸上高度，吸入阻力為6.5m，將來燃油儲存艙中液位處于3m低位時，燃油輸送泵使用時會因吸入阻力大而喘震，更低位時吸不到油；經過船廠建議及各方同意，在增加MGO艙時一并將燃油輸送泵移至通道沉坑，解決本船的一個重大隱患。

8）由于本船常在中東地區運平臺，駐留及甲板作業時需大量的淡水，該地區淡水非常昂貴，船東要求淡水艙總容積加大至800m3，滿足定員49人一個月的生活用水。增加的淡水艙有兩個方案，一個是在船體中部增加淡水艙，另一個方案是將原淡水艙旁的儲備浮力空艙改為淡水艙；兩個方案權衡利弊后，選擇儲備浮力空艙改為淡水艙，相應地犧牲了0.1m裝載穩性。

9）本船每5年進塢做一次水下項目檢驗，如要抽出尾軸檢查、修理，必需預先開甲板工藝孔拆卸舵機和舵葉，尾軸才抽得出來；經過工藝研究，改為在舵葉面上預留抽軸工藝孔，將來無須拆卸舵機和舵葉情況下可抽出尾軸，為船東降底了檢修成本。

10）前、后機艙的海水舷側通海閥均為遙控閥，根據DNV規范關于機艙舷側閥要配就地關閉裝置，原遙控閥只帶有移動式手搖泵的液壓接口，要滿足規范要求，按常規勢必要為每個搖控閥增加固定式手搖泵，將要采購的數10個手搖泵；為了節約成本，經船級社同意，增加了舷側閥液壓遙控系統，利用原有12臺手搖泵，1臺泵控制多個舷側閥，滿足了規范要求提高了船舶的安全性，也為船廠節約成本。

11）全船80多個壓載艙的液位傳感器布置原則是盡量用干式少用投入式傳感器，并且根據首傾下潛方式，布置上采取前底位后高位的原則；因雙層底水艙的傳感器易于淤堵失靈，將傳感器與注排水口優化布置，傳感器探頭盡量布置在水流沖刷區。

5 結束語

50 000 t半潛船準時成功交付船東使用，在生產設計方面得益于有正確的生產設計指導思想，準備充分的生產設計策劃，重視評審的機制和三維生產設計軟件；以現代造船模式進行半潛船的生產設計，解決了高效、安全制造半潛船難題；在半潛船的統籌協調深化生產設計過程中，發現和解決了半潛船眾多特有技術問題。

作者簡介：梁永康（1975-）男，工程師，從事船舶輪機設計

段仲兵（1970-）男，高級工程師，從事船舶設計技術管理

收稿日期：2011-11-01