75m海洋平臺供應船的設計

劉劍峰

（廈門船舶重工股份有限公司，廈門 361026）

0 引言

隨著海上石油和天然氣開發(fā)工程的迅速發(fā)展，為海上工程提供各種服務的特種工作船舶已成為海上石油、天然氣勘探和開采工程不可缺少的一個組成部分。海上石油鉆井平臺作為獨立的水上工程，在遠離大陸的海上作業(yè)，需要外界的支持，主要包括對海上石油平臺進行守護、拖曳、消防、營救，運輸物資設備，對油輪進行拖帶、頂推、進行海面溢油回收和消除油污等等，這也正是多用途海洋供應船所應具有的一些功能。

1 概述

廈門船舶重工股份有限公司正在建造的75m PSV(75m Platform Supply Vessel，平臺供應船)[1]是由KHIAM CHUAN MARINE PTE LTD與公司聯(lián)合進行設計。該船設計成雙舵槳（由主機驅動）、雙艏側推、駕駛室布有雙控制站（DP2）的海洋平臺供應、I級消防船及I級浮油回收船。該船的主要用途包括：1）輸送淡水、柴油、散裝水泥、泥漿、甲醇、鹽水及其他貨物；2）對外消防；3）平臺間運送人或物質；4）營救落水人員；5）在海上能連續(xù)工作28天；6）溢油回收。

1.1 船舶入級、掛旗及規(guī)則規(guī)范

1）ABS Guide For Building And Classing Offshore Support Vessels .2011[2]；

2）Marpol Annex II (IMO A673(16))[3]；

3）IMO Res.MSC 266(84) Code of Safety for Special Purpose Ships (2008) for less than 60 special personnel。

1.2 主尺度要素（表1）

表1 75m海洋平臺供應船主尺度

1.3 總體布置

海洋平臺供應船普遍設計為長艏樓、平甲板、無機艙棚，緊湊的駕駛室和船員艙室一般設在艏部，煙囪和機艙通風口一般緊靠艏樓后端或直接從艏樓中穿過，艏樓后寬敞的載貨甲板區(qū)域給在海上甲板貨的裝卸和救助遇難人員作業(yè)提供了有利的工作環(huán)境。平臺供應船后甲板兩舷均設有擋貨欄桿，擋貨欄桿頂高的選取需考慮到甲板積水量對穩(wěn)性的影響及作業(yè)時人員走動的安全和方便，擋貨欄桿之間還需鋪設經過防腐處理的木地板，以防止甲板貨物裝卸時的沖擊。

該船的總布置見圖1。由圖1可以看出，該船機艙設在中偏首部，艉部設有呆木，艏部區(qū)域裝有2個艏側推，球鼻艏在鼻翼的地方由于線型采用首鑄形式；主甲板下和上艏樓甲板下都設有板材樣式護舷材，左右護舷輪胎由26個Φ1300×400輪胎構成，每個輪胎由4個眼板及鏈條固定。

圖1 總布置圖

寬闊的主甲板面，主要用于鉆井管、鉆井工具、腳手架、直升機油箱、化學品、食物和維護設備等的堆放，甲板下具有運輸散裝水泥、燃油、淡水、鹽水及泥漿的能力。該船的鋪木木材為紅桉木，厚度為75mm，采用型材固定方式固定。每列木材鋪道都設有1～2個開口位置，開口采用地腳螺栓、螺母及組合凹型鋼固定。

該船上層建筑設在船舶艏部，共5層，需注意頂層駕駛室布置。駕駛室駕控臺分為前駕控臺和后駕控臺，前駕控臺布置通導及內部報警設備，后駕控臺安裝動力定位及風油切斷及分電箱等設備。為保證駕駛室前后有良好的操作視野，在符合船級社對結構強度要求和室內布置的情況下，其前后端的窗戶尺寸都盡可能大并前后傾斜。對于海洋平臺供應船，ABS規(guī)范要求駕駛室后面也應提供至少2個清晰視野的窗戶。

兩臺主機分別布置在機艙底層左右舷中部，主機飛輪端聯(lián)結滑差離合器，由滑差離合器帶動中間軸驅動舵槳。主機的自由端聯(lián)結齒輪箱，由齒輪箱帶動對外消防泵以及軸帶發(fā)電機。三臺主發(fā)電機組并列布置在機艙底層前部，機艙中有四個海水門，兩個主海水門和兩個對外消防海水門。由于機艙中四周均為垂直艙壁，無法像散貨船一樣搭建平臺，故該船機艙布置十分緊湊，有些結構艙的人孔需用人字梯才能進入。

1.4 航速和續(xù)航力

在最大吃水為6.6m，主機最大服務功率(100%MCR，2×2206kW），清潔船體，平靜海面，風力不大于蒲氏3級的條件下，該船的服務航速為12.5kn，續(xù)航力能在海上連續(xù)不間斷工作并持續(xù)固定28天。

2 設計特點

該船的貨艙甲板面積大，線型特殊，主推進裝置功率大，機艙容積小，操作自動化程度高，是一種典型的高新技術船舶。以下簡要介紹該船的設計和建造特點。

2.1 線型設計

船體型線設計是關系到船舶全局性的設計項目，船體型線圖設計考慮是否周到，設計出的型線是否優(yōu)秀，對船舶的航行性能、使用以及建造等方面有很大的影響。進行船體型線設計時，要考慮諸多因素，歸納起來主要有以下幾點：

1）滿足總布置的要求，最大限度地提高船舶的貨艙艙容，協(xié)調排水量、空船重量及載重量的關系；

2）減小船舶形狀阻力，降低興波阻力，改善伴流分布和螺旋槳進流，以提高船身效率，降低主機功率，提高船舶的快速性；

3）在保證船舶具有良好的操縱性能及船、機、槳良好匹配的前提下，改善船舶的浮態(tài)和穩(wěn)性；

4）盡量減少雙曲度線型以簡化船舶的建造工藝，降低外板加工難度。

該船為甲板式供應消防船，無限航區(qū)，設計型線時既要考慮規(guī)范所要求的穩(wěn)性及適合于在所定義的無限航區(qū)航行，還要考慮裝載盡可能多的貨物。

2.2 破艙穩(wěn)性計算

海洋供應船在鉆井平臺附近裝卸貨物時，由于相互之間較近，加上高度差和風浪的影響，使得它們的相對位置很難保持穩(wěn)定，經常發(fā)生供應船撞在平臺上而造成破艙進水。為此，平臺供應船舷側結構通常要比常規(guī)船型強固得多。為滿足國際公約“IM0469（Ⅻ）決議”[4]關于海洋供應船一艙進水不沉的要求，海洋供應船一般在機艙、散裝水泥罐艙和尾部液貨艙等處都設有寬度不小于760mm的邊艙或將大的液艙劃分為左、中、右三個艙柜，以滿足“一艙制”的要求。

該船定員里有34個特種工作人員，因此該船也屬于特種工程船，必須要滿足2008 SPS Code[5]，對破艙穩(wěn)性的要求較高。該船采用概率法來計算，由于本船的乘客人數只有50人（包括特種工作人員34人），根據2008 SPS Code要求，乘客人數少于60人的，要求的分艙指數R值只需按照SOLAS對客船要求的分艙指數R的0.8倍來進行計算。通過軟件計算，該船破艙穩(wěn)性最終能夠滿足規(guī)范要求。

2.3 推進系統(tǒng)

該船的主推進系統(tǒng)由兩臺NIIGATA 8L28H的主機，兩臺HL85Y的滑差離合器，16根中間軸和48臺中間軸承以及兩個舵槳系統(tǒng)組成，螺旋槳直徑為2700mm。主機的最小恒定轉速為400r/min，其額定轉速為750轉/分鐘。

1）當主機維持在400r/min的恒定轉速時，由滑差離合器來調節(jié)輸出轉速，以達到控制船速的目的。

2）當主機轉速在400r/min～750r/min之間時，由主機調速器調節(jié)主機轉速，以達到控制船速的目的。

2.4 燃油貨油系統(tǒng)

該船設兩臺燃油輸送泵，兩臺貨油輸送泵。無獨立馬達驅動的燃油日用泵，主輔機的燃油日用泵均為機帶泵。燃油凈化由一臺燃油分油機組成，可從任一燃油日用儲存艙，分油至燃油日用艙。

2.5 甲醇基油系統(tǒng)

該船的甲醇基油系統(tǒng)是由挪威PG的廠家提供。系統(tǒng)主要由1套液壓單元（含2臺電機，一備一用），1臺立式深井泵，1件潤滑油柜，一件密封油柜及相關附件組成。系統(tǒng)通過海水冷卻，主要安裝在液壓單元的液壓油回油管路上。深井泵的密封通過將密封油柜安裝到其上方來實現(xiàn)，靠油柜內的密封油重力來實現(xiàn)密封，原理與艏側推系統(tǒng)類似。

因該船甲醇艙采用特涂工藝，需在艙室內進行加熱，因此加熱時要移除甲醇泵及元件，以免損壞。同時甲醇艙的管路要求為不銹鋼管材，包括測量管。

2.6 對外消防系統(tǒng)

海上石油鉆井平臺的作業(yè)是在易燃易爆環(huán)境下進行的，因此要求為鉆井平臺提供服務的海洋平臺工作船具有對外消防滅火作業(yè)能力，以便在鉆井平臺發(fā)生意外失火時能對鉆井平臺進行滅火作業(yè)，承擔消防船的職能。為了提高功率利用率和降低營運成本，海洋供應船一般設計為由軸帶對外消防泵來進行消防。該船對外消防系統(tǒng)主要由2套離合器、2套消防泵及2臺水炮組成，系統(tǒng)通過降低主機轉速，連接離合器與主機自由端，由離合器另一端高彈帶動離心消防泵工作，從而將海水駁到水炮口進行對外消防。

在實施對外消防的過程中，需對該船進行自我保護，因此該系統(tǒng)還含有水霧系統(tǒng)。水霧系統(tǒng)能提供有效的冷卻水霧于船舶的垂直表面，可保護船殼、上層建筑、甲板室、水炮座及其它消防設備的外部垂直面的安全，使船舶能接近燃燒的目標。該船在左舷區(qū)域設有泡沫艙，泡沫可通過比例調節(jié)器與海水形成一定的比例混合液，通過左舷炮筒進行對外消防。

2.7 回收油系統(tǒng)

海洋平臺供應船的回收油系統(tǒng)一般分為2大類：一類是帶回收油設備的系統(tǒng)；另一類是不帶回收油設備的系統(tǒng)。該船的設計屬于后者。該船只在主甲板面靠船艉的位置預留有安裝回收油設備的區(qū)域，而船上本身并沒有安裝該設備，因此該系統(tǒng)管系相對較少。該船的回收油艙可兼作為泥漿艙使用，由于回收油屬于危險品，當泥漿艙作為回油艙使用時，整個艙室的危險等級將提高，周邊的電器設備需采用防爆式，泥漿艙內的泥漿攪拌器需處于斷電狀態(tài)，因為該船選用的泥漿攪拌器不屬于防爆型。

此外，根據ABS最新Offshore Support Vessels規(guī)范的要求，該船在回收油操作過程中，主甲板區(qū)域所有面向貨艙區(qū)域的門、窗均需要處于關閉狀態(tài)。

2.8 消油系統(tǒng)

消油系統(tǒng)是指將右舷消油劑艙內的消油劑通過比例調節(jié)器與海水混合，形成一定濃度的消油劑后，通過日用消防泵，由左右兩舷側的噴嘴噴灑到海面進行消油的系統(tǒng)。

2.9 動力定位系統(tǒng)

動力定位就是船舶或海上平臺不借助于錨泊系統(tǒng)的作用，而利用自身裝備的各類傳感器測出船舶的運動狀態(tài)與位置變化，以及外界風力、波浪、海流等擾動力的大小與方向，利用計算機進行復雜的實時計算后，使控制船舶主副推力裝置產生適當的推力與力矩，以抵消擾動力，從而使船舶盡可能保持目標船位與艏向[6]。

該船動力定位系統(tǒng)由康斯伯格打包提供，能夠滿足ABS規(guī)范要求的DP2標準，即要求有雙套互備的動力定位系統(tǒng)（通過網絡相互連接）。船級社需要檢驗“故障模式效果分析”，即常說的“FMEA”。針對動力定位系統(tǒng)本身，和具體船配各系統(tǒng)進行模擬故障試驗，驗證單一的設備或系統(tǒng)包括任一套動力定位系統(tǒng)發(fā)生故障時，不會影響或者說是不會中斷整個動力定位系統(tǒng)的操作，保證該船不會喪失動力定位能力，即體現(xiàn)整個動力定位系統(tǒng)的冗余度。

3 結束語

隨著海洋資源開發(fā)的快速發(fā)展，多功能海洋平臺供應船有著越來越重要的角色，廈門船舶重工股份有限公司設計的75m平臺供應船就是面向海上油田開發(fā)的具有守護、消防、營救、運輸物資設備、進行海面溢油回收和消除油污等功能的船舶。文章對這一新型船舶進行了簡要的介紹，為以后相關船型的進一步開發(fā)設計提供了參考。

[1]Technical Specification For 75m Platform Supply Vessel[R].2012.

[2]ABS Guide For Building And Classing Offshore Support Vessels [S].2011.

[3]IMO Resolution A.673(16) - Guidelines for the Transport and Handling of Limited Amounts of Hazardous and Noxious Liquid Substances in Bulk on Offshore Support Vessels[S].1989.

[4]IMO Resolution A.469(XII) - Guidelines for the Design and Construction of Offshore Supply Vessels[S].2006.

[5]2008 SPS Code – Code of Safety for Special Purpose Ships[S].2008.

[6]何崇德.船舶動力定位系統(tǒng)的應用與實踐[J].中國造船, 2004, 45:279-299.