半潛式生活平臺絞車底座的設計

（南通中遠船務工程有限公司，江蘇 南通 226006）

半潛式生活平臺絞車底座的設計

朱曄，王婕

（南通中遠船務工程有限公司，江蘇 南通 226006）

介紹某半潛式海洋生活平臺絞車底座和救助艇平臺底座的詳細設計及其有限元分析，通過GENIE軟件建模和SESAM軟件有限元分析，證明船體詳細設計滿足強度要求，能為絞車系泊的運行提供保證。

船體詳細設計；GENIE軟件建模；SESAM軟件分析；支撐桿；底座平臺

半潛式生活平臺長104.5m、寬65m，配備300噸重吊，適合在英國北海、挪威北海惡劣海況區域工作，滿足500人同時居住。該平臺下部是兩個浮箱，兩浮箱之間用四根支撐稈連接，形成浮箱整體，設有6臺全回轉螺旋槳和DP3動態定位系統。浮箱上部有四個方形支柱，每個支柱長寬都是13m，高度19.5m。上部是甲板包，甲板包上部是上層建筑。該種平臺一般要求在主甲板的首尾的四個角落靠近四個支柱上方安裝系泊絞車，便于錨的固定和收放。本規范要求四角處各放兩個絞車，而且還要求在首部各增加一個絞車備用，（首部每個角處3個絞車）。四角絞車要求制作底座平臺以支撐，且具有相似性。艏部左舷有救助平臺可以跟絞車底座平臺合為一體，設計計算過程較為復雜，本文著重討論左舷絞車平臺的設計。

1 絞車底座和救生挺救助平臺詳細設計

圖1 底座相互位置示意圖

（1）平臺布置。由總布置知道，主甲板處左舷靠近艏部及艏部靠近左弦處布置了大量的起居室，在兩處起居室之間又設有服務處所。根據SOLAS要求，所有救生艇應配備重力式儲存機械動力降落裝置，救助艇存放應盡可能靠近起居和服務處所的地方，集合與登乘地點應設在容易從起居和工作處所到達的地方，便于發生危險時能迅速集中撤離。另外，系泊絞車必須安裝在支柱（COLUMN）上方，才能使錨的固定和收放功能更加充分有效。絞車和救助艇成套設備由第三方提供，根據提供的技術資料數據，我們把絞車底座和救助平臺整合在一起，結構更為緊湊，相對位置如下圖1所示。

（2）底座平臺結構詳細設計。整個平臺伸出舷外，縱向從FR20到FR30，橫向距中26000mm外板往舷外，垂直方向從甲板包內底到主甲板。采用飛翼式結構，用斜撐管支撐平臺。斜撐管的下端受力點位于外板與甲板包中間甲板的交匯處，斜撐管的上下端部用插入板插入桿子的連接形式，下端與外板連接處全焊透，上端與結構平臺的大梁面板也必須全焊透。絞車底座下面的板加厚為15mm，其他板厚為10mm,根據上圖絞車底座的技術資料數據，在相應位置處增加大梁以支撐平臺，強梁尺寸統一為T400×200×12×25，扶強材為HP200×10。平臺的三個纜繩開孔要與下面的導纜器一致，不能超出纜繩的收放范圍，開孔角隅圓角半徑盡可能大，避免應力集中而在角隅產生裂紋，開孔邊緣焊接FB150×20的扁鋼增加開孔強度，如圖2所示。

圖2 平臺結構示意圖

圖3 結構應力

2 絞車平臺結構有限元分析

（1）船體結構基本情況。此處主甲板厚為8 mm，甲板縱骨為HP160×9的球扁鋼，甲板在FR23#，F R 2 4#，F R 2 6#，FR27#強橫梁規格為T400×200×10×12，F R 2 2#，F R 2 5#，FR28#橫艙壁壁厚均為16 mm，水平扶強材均HP180×10；距中32500外板板厚為15 mm，外板窗戶處局部加厚到30 mm（對接縫按規范要求增加厚板與薄板之間過渡斜坡），水平縱骨為HP200×10，FR23#，F R 2 4#，F R 2 6#，FR27#處強肋骨均為T400×200×12×25，窗戶處過渡到L400×200×12×25；中間甲板板厚為8 mm，支撐管端部局部加厚到15 mm，甲板縱骨為HP160×9的球扁鋼，甲板強橫梁為T400×200×10×12。平臺下面支撐管材質均為API 5L×52PIPE，規格為φ323.8×21.4，φ2 7 3×1 8.6，φ219.1×10.3，φ219.1 × 12.7。

（2）船體結構建模。以向船艏的方向作為X軸正方向，以向左舷的方向作為Y軸正方向，向上的垂直方向則為Z軸正方向。以船體結構圖和底座平臺詳細設計圖利用GENIE軟件建模，以便SESAM軟件分析其強度。

（3）網格大小劃分。一般結構網格以200為宜,考慮到通過網格尺寸的收斂性分析，本文采用整體網格100mm×100mm進行分析，對局部形狀特別的地方可將減少網格尺寸以保證有限元分析的精度，如對外板處開孔周圍及支撐桿網格為50mm×50mm進行分析.

圖4 基座和管支撐應力

（4）結構材料物理特性。底座T型材和支撐桿及支撐桿末端加強肘板都采用高強度鋼材,高強度鋼的最小屈服強度為δ=355MPa，楊氏模量為205000MPa,泊松比為0.3，密度785kg/M3.根據DNV OS- E301要求，結構所能承載的綜合應力不超過0.8δ，因此許用應力為284MPa。

（5）力的加載分析。根據設備供應商提供的設備資料和平臺自重給平臺施加載荷，分析與平臺相聯系的艙壁的受力情況，見圖3。

從以上的應力分析結果可以看出，結構應力比284MPa低很多，所以結構是滿足需求的。

圖4中圓圈所指表示局部區域所受應力偏高，這是由結構幾何突變引起的，且這些最高應力周圍的結構有足夠的能力分解這些應力，所以結構還是滿足規范要求的。

3 結語

通過以上GENIE軟件建模和SESAM軟件力的分析，結構應力和支撐應力均在合理允許范圍內，滿足規范要求，絞車底座和救助艇提升平臺結構設計是合理的，經發DNV船級社審核，退審通過。證明了詳細結構設計的有效性，完全滿足要求。

[1]李鵬，王定亞，肖銳，牟新明，何進前.半潛式平臺用錨機研究[J].機械工程師,2014.

[2]李志海.深海半潛式平臺多點系泊系統動力特性分析[J].中國石油大學,2010.

TG44

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