“重任1500”甲板駁改裝為半潛駁淺述

許旸

摘 要：本文通過介紹甲板駁“重任1500”改造為半潛駁的工程，闡述了半潛駁船的性能特點和設計要點，為類似的船舶設計與改造提供參考。

關鍵詞：“重任1500”；半潛駁；改裝

中圖分類號：U674.18 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the reconstruction of the deck cargo barge named ‘Zhongren 1500 to semi-submersible heavy lift vessel and analyzes the performance and design of it.

Key words： Zhongren 1500；Semi-submersible barge；Reconstruction

1 前言

隨著全球海洋經濟的發展，半潛駁/船在進行海洋工程作業和重大件運輸項目的優勢日益明顯和重要。

油田導管架、石油開采平臺及配套海上結構物的下水；大型跨海大橋（橋拱）鋼結構、集裝箱橋吊的長距離運輸；大型水泥沉箱、挖泥船、打樁船等工程船舶的遠距離調遣；海洋石油導管架組件的“浮托法”安裝工程等均離不開半潛駁/船。

為了滿足海洋工程作業和重大件運輸項目的需要，緩解半潛駁船緊缺的困難，盤活固定資產，提升裝備競爭力，廣州打撈局決定將“重任1500”甲板駁改裝成半潛駁。

2 半潛駁/船的相關定義及特點

（ 1 ）半潛駁/船是一種具有較大甲板面積，首部和尾部有較高上層建筑（甲板 室或浮箱），專門用于在甲板上裝/卸載體體積或重量很大而又無法分割的超大型結構物的船舶。在裝卸作業或操作需要時，半潛駁/船除首樓和浮箱外，主甲板以下船體均可潛入水下呈半潛狀態。

半潛狀態：系指舉升甲板被水淹沒，僅依靠上層建筑、甲板室或浮箱提供儲備浮力的狀態。

舉升甲板：系指承載貨物并在裝缷貨物作業過程中被水淹沒的開敞露天載貨甲板。

最大沉深：系指半潛駁/船半潛作業狀態下允許下潛到的最大吃水。

（ 2 ）半潛駁/船的主要特點：一是貨物直接裝載在主甲板上，沒有貨艙；二是船體設有壓載艙；三是配有高效的壓載水泵或壓縮空氣調載系統。能夠迅速地調整壓載水，改變船舶自身的吃水狀態，直至主甲板沉沒至水下或浮升至水面，達到下潛或起浮的目的，讓體積龐大的結構物通過浮運的方式裝上或缷下半潛駁/船。

（ 3 ）半潛駁/船的要求：寬敞的主甲板；較強的總縱強度、局部強度和甲板強度；較好的下潛穩性和航行穩性；較快的壓/排載速度，以及可靠的閥門操控和壓載艙液位監測系統；較大的沉深。

3 船舶改裝概況

3.1 船型

原船是一艘建造于1994年7月的甲板載貨駁，最大載重量為14 400 t，無限航區。改裝后是一艘四島式半潛駁，拖航最大載重量為13 570 t，下潛最大載重量為5 000 t，被拖航于無限航區并可在國內沿海航區進行半潛作業，最大沉深13.5 m。

船級CSA Pontoon Barge/Semi-submersible Heavy Lift vessel。

“重任1500”改裝前后外形見圖1。

3.2 改裝前、后主要技術參數

改裝前后主要技術參數，見表1

4 半潛駁/船設計要點

4. 1 結構強度

4.1.1 結構加強

原船是一艘有20年船齡的甲板駁，船體及艙內結構均已受到不同程度的腐蝕，在實施改裝前首先需對原船結構進行各方面的評估。如甲板及艙壁測厚，確定船體板及艙內結構件更換的范圍和數量。

另一方面，將甲板駁改裝成半潛駁，船型已發生了質的改變，必須根據CCS規范中關于半潛駁/船的要求，對船舶總縱強度、橫向強度、局部強度進行強度校核。對于不滿足規范要求的船體結構，需要進行相應的改造和加強。例如如對腐蝕嚴重的甲板鋼板、內底板進行局部更換新鋼板；對不滿足規范要求的船側縱骨、縱艙壁水平扶強材、橫艙壁水平桁材等，在其端部增加肘板，以減小縱骨、扶強材的跨距，或在原桁材上增加新的T型材，使其結構強度滿足CCS規范要求。

4.1.2 強度計算

（ 1）半潛駁/船的總縱強度計算除了要滿足CCS規范第2章的要求外，總縱強度的計算工況還應包含半潛駁/船的典型作業工況，其中應含有假定期望的最危險作業工況；

（ 2）橫向強度計算要對船長范圍內典型橫向結構（應包括假定期望的最危險作業工況的橫向結構）進行強度校核。同時還應考慮半潛駁/船的自重、被運輸物體的最大重量、特定吃水下的外部靜水壓力及此吃水時半潛駁/船舉起被運輸物體最大重量對應的均布壓載水的內部靜水壓力等載荷的作用；

（ 3）對需拖航的非自航半潛駁，還應進行拖航強度計算和拖航阻力計算，拖帶設備布置處的結構要相應做局部加強。

4. 2 首、尾浮箱浮力系統

在甲板上設置（安裝）浮箱是半潛駁/船船型的重要特征，是保證半潛駁/船在主甲板（舉升甲板）入水后仍能提供足夠浮力和穩性、保證船舶下潛或起浮平穩的浮力系統。常見的半潛駁/船船型有“三島式”和“四島式”，如30 000 t自航半潛船“華海龍”，其浮力系統是由主甲板左右舷設置尾浮箱與首樓組成的三島式浮力系統；3 000 t半潛駁“重任301”，則是由是首、尾左右舷各設一對浮箱組成的四島式浮力系統。

“重任1500”改裝后是一艘四島式半潛駁，主甲板首部左右舷各增設1個12.5 m×5.6 m×12.5 m的固定浮箱（原船首部甲板室割除）；主甲板尾部左右舷各增設1個15.0 m×4.0 m×12.0 m的可移動式浮箱（浮箱底部采用大肘板與主甲板連接，需要時可割除）；共同組成其四島式浮力系統。endprint

4. 3 儲備浮力與穩性

考慮到半潛駁/船作業具有特殊性和高風險性，半潛駁/船的完整穩性校核，除了要校核航行狀態或拖航狀態下其完整穩性是否符合CCS規范（對干貨船或非機動海駁）的要求外，還應校核半潛駁/船在特定海況條件下的下潛作業儲備浮力比率及半潛作業穩性是否符合規范的相應特殊要求。此外，規范對半潛作業狀態下的密性要求、最大沉深水線標志亦做出了規定。

4. 3.1 儲備浮力比率要求

儲備浮力比率系指半潛駁/船下潛至最大沉深時，其儲備浮力與該吃水下的排水量之比，是針對半潛駁/船的特殊要求。中國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規則》國內航行海船法定檢驗技術規則（2011）給出了2個儲備浮力比率指標要求，我們在“重任1500”的2個首浮箱距主甲板6 m處各增設了一道尺寸為15.00 m × 1.70 m × 2.00 m的局部浮力體，以保證其儲備浮力比率滿足規范的要求。

4. 3.2 穩性特殊要求

中國船級社《鋼質海船入級規范》（2014）、中國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規則》國內航行海船法定檢驗技術規則（2011），都對半潛駁/船的半潛作業穩性作了特別規定。

半潛船在半潛作業下均應按10%的燃料、消耗品和備品核算作業裝載情況的穩性。同時對存在自由液面的液體艙都要考慮其最大自由液面影響。

4.4 下潛作業操作程序

半潛駁/船半潛作業必須在不超過CCS規范所規定的風、浪、流等外界條件下進行，并且要在穩性計算書、操作手冊等中注明。半潛駁/船下潛作業的最危險狀態（船舶穩性最差狀態）是在主甲板（舉升甲板）入水時。為保障半潛駁/船下潛過程的安全可靠，每次下潛作業都要根據特定的貨物制定下潛作業程序和操作步驟，編制相應的半潛作業操作手冊送船級社（CCS）審批。

4.5 壓載系統

壓載系統是半潛駁/船特有的、不可或缺的關鍵系統，常用的壓載方式有水泵壓載方式和壓縮空氣/水的混合壓排載方式。

為確保半潛駁/船下潛/起浮的裝缷載安全，壓載系統的設計必須滿足船舶在一個潮汐周期（約4小時漲落潮）內完成船舶的下潛或起浮裝缷載作業。

“重任1500”采用泵壓載方式。設有2臺功率為60 kW、排量為1 000 m3/h，2臺功率為90 kW、排量為1 100 m3/h共計4臺電動壓/排載水泵，同時開啟時壓/排載量完全滿足4小時內完成本船下潛/起浮的要求。本次改裝前，上述4臺泵與原船錨機、拉力機由同一個電站（包括200 kW、120 kW、60 kW發電機各一臺）提供電力，作業時4臺泵與錨機不能同時使用。改裝后增設一臺400 kW發電機并由其獨立為4臺電動壓/排載水泵提供電力，作業時4臺泵可同時開啟并且不影響錨機、拉力機等其他設備的使用。另外，該船設有氣動液位遙控系統、半開度閥門控制系統和四角吃水集中控制系統，以保證操作人員（船長或岸基支持工程師）對整個下潛/起浮作業有著全面的掌控。

5 結束語

“重任1500”改裝為半潛駁工程經過4個月的改造施工，于2015年6月底改裝完工并交付使用。2015年7月中旬，該駁順利完成了裝載下潛作業的首航運載一艘81.2 m ×18.2 m ×5.2 m挖泥船，有效地檢驗了船舶的性能和強度。

“重任1500”改裝為半潛駁后，大大拓展了該船的市場適應性和競爭力，提高了船舶的經營效益，同時也為類似船舶的改裝提供了良好的借鑒。

參考文獻

[1] 中國船級社，鋼質海船入級規范 2014[S].人民交通出版社.

[2] 中國海事局.船舶與海上設施法定檢驗規則.國內航行海船法定檢驗技 術規則（2011）[S].人民交通出版社.

[3] 中國海事局.船舶與海上設施法定檢驗規則.國際航行海船法定檢驗技 術規則（2014）[S].人民交通出版社.

[4] 改造半潛駁可行性評估（2015，2），廣東海事工程咨詢檢驗公司.endprint