50 000 t半潛船的輪機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)

摘 要：50000t半潛船為國(guó)內(nèi)首條5萬(wàn)t級(jí)以上電力推進(jìn)、高技術(shù)和高附加值的半潛船，本文介紹了5萬(wàn)t半潛船輪機(jī)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念，針對(duì)半潛船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)策劃重點(diǎn)介紹，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)及解決的主要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：半潛船；輪機(jī)；生產(chǎn)設(shè)計(jì)

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(cè)平移裝卸重貨和可用半潛式裝卸漂浮重貨的重載甲板船?？梢剖礁∠洹１敬潆p槳、雙首側(cè)推，型深13 m，可下潛至26 m吃水。

本船入級(jí)CCS和DNV船級(jí)社；入級(jí)申請(qǐng)有無(wú)人機(jī)艙，推進(jìn)系統(tǒng)冗余并獨(dú)立設(shè)計(jì)、水下檢驗(yàn)。

機(jī)艙布置見圖1。

2 半潛船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)理念

由于本船設(shè)計(jì)和建造涉及到兩個(gè)設(shè)計(jì)院、兩個(gè)船級(jí)社、兩個(gè)船廠，為有效融合各方意見，生產(chǎn)設(shè)計(jì)必須有所創(chuàng)新，將半潛船的建造風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

本船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)很大程度熔入了船東的用船、維修保養(yǎng)理念，生產(chǎn)管理、造船編碼化、以涂裝為中心的舾裝，以上建為中間產(chǎn)品快速搭載，圍繞完整艙室分段展開設(shè)計(jì)以保護(hù)設(shè)備的理念。

以船東的用船理念設(shè)計(jì)，例如，在首制船即將完工時(shí)，中遠(yuǎn)航運(yùn)的一艘18 000 t半潛船發(fā)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(fā)現(xiàn)、防御、生存”三層防海盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)，獲得船東的贊譽(yù)等。

設(shè)計(jì)中熔入生產(chǎn)管理理念；例如為方便前、后機(jī)艙船上作業(yè)，在設(shè)計(jì)圖中的前后機(jī)艙預(yù)留工藝孔，工藝孔范圍內(nèi)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(bào)驗(yàn)等。

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

編碼造船理念；在設(shè)計(jì)中應(yīng)用軟件將種舾裝件進(jìn)信息分組、統(tǒng)計(jì)，使設(shè)計(jì)人員擺脫了重復(fù)勞動(dòng)，集中精力去做關(guān)鍵設(shè)計(jì)。

圍繞完整艙室分段展開設(shè)計(jì)以保護(hù)設(shè)備的理念，如為保護(hù)變頻器這一嬌貴設(shè)備，特為變頻機(jī)室額外繪制十二面圖，本次十二面圖的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開創(chuàng)了公司設(shè)計(jì)的先河，ABB對(duì)為了設(shè)備保護(hù)所做創(chuàng)新表示高度認(rèn)可。

3 生產(chǎn)設(shè)計(jì)的策劃重點(diǎn)

針對(duì)半潛船的建造難點(diǎn)作好生產(chǎn)設(shè)計(jì)策劃；盡量提高預(yù)舾裝率，縮短船臺(tái)施工周期；避免了將來(lái)船舶開工后有任何重大修改。

3.1 設(shè)備管路單元組裝

在前后機(jī)艙策劃設(shè)計(jì)管子單元31個(gè)，將機(jī)艙內(nèi)底部除發(fā)電機(jī)機(jī)組及推進(jìn)電機(jī)外所有區(qū)域設(shè)計(jì)成單元。

3.2 機(jī)艙綜合布置

RPS船級(jí)符號(hào)在DNV的要求是，推進(jìn)系統(tǒng)需冗余配置并且獨(dú)立布置，當(dāng)推進(jìn)系統(tǒng)中出現(xiàn)任何單點(diǎn)故障(包括發(fā)生火災(zāi)或浸水)時(shí)，推進(jìn)系統(tǒng)還要具有50%的功率；對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的配置及布置、防火和防水浸上進(jìn)行了多專業(yè)評(píng)審；確定動(dòng)力系統(tǒng)備用和隔離的方式，優(yōu)化穿水密防火壁的水密門的布置和通風(fēng)風(fēng)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(jìn)軸系布置圖經(jīng)船廠召開設(shè)計(jì)評(píng)審后，按油潤(rùn)滑最大軸承間距公式 計(jì)算，間距過(guò)長(zhǎng)；鏜孔太困難，施工難度太大，很難確保施工質(zhì)量；前軸承與前軸封距離太遠(yuǎn)，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(wú)法測(cè)量軸承間隙等問(wèn)題；經(jīng)過(guò)船廠、設(shè)計(jì)院多番修改和確認(rèn)后，最終改為尾管軸承為三個(gè)的布置形式，并經(jīng)船廠優(yōu)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(shù)手段，解決了尾管中間軸承固定及長(zhǎng)尾軸進(jìn)尾管的技術(shù)問(wèn)題，見圖3。

3.4 壓載水艙空氣系統(tǒng)

壓載水艙空氣系統(tǒng)（壓縮機(jī)部分）實(shí)現(xiàn)半潛船下潛、上浮工作的主要工作系統(tǒng)，本系統(tǒng)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，主要集中在①系統(tǒng)管路繁多，總共有73路，分別接到73個(gè)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(chǎn)設(shè)計(jì)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(jí)社要求，考慮安全性，進(jìn)入每個(gè)壓載艙的管子都必需要經(jīng)過(guò)船中安全區(qū)，如圖4所示。

3.5 通道口布置

前、后機(jī)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(lái)檢修，前后機(jī)艙的連通管路都布置在通道內(nèi)，導(dǎo)致門周圍電纜管系布置成了瓶頸；經(jīng)過(guò)船機(jī)電專業(yè)的多次協(xié)調(diào)，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(chǎn)設(shè)計(jì)中解決問(wèn)題的實(shí)例

本船生產(chǎn)設(shè)計(jì)特色是開展多方評(píng)審會(huì)和專題評(píng)審會(huì)，圍繞評(píng)審紀(jì)要進(jìn)行設(shè)計(jì)質(zhì)量提高，并為此專門進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)、工藝攻關(guān)，解決了許多問(wèn)題，取得了成果。

1）推進(jìn)電機(jī)安裝，由于本船的初步設(shè)計(jì)中尾部船舶型線是采用吊艙式全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，尾部線型較薄，在改為固定槳長(zhǎng)軸系電力推進(jìn)后，采用兩臺(tái)ABB無(wú)刷船用異步電機(jī)，每部電機(jī)功率5500kW，由于尾部推進(jìn)機(jī)艙底部線型復(fù)雜、機(jī)艙狹小，經(jīng)對(duì)電機(jī)安裝工藝深入調(diào)查對(duì)比，推進(jìn)電機(jī)采用環(huán)氧樹脂墊塊對(duì)中安裝工藝。

推進(jìn)電機(jī)機(jī)腳螺栓增加調(diào)心螺母及墊片，避免了現(xiàn)場(chǎng)锪機(jī)腳上平面及基座下平面，液壓螺母的應(yīng)用，解決現(xiàn)場(chǎng)狹小空間螺栓擰緊問(wèn)題。

2）將前機(jī)艙的注排水閥移進(jìn)壓載艙改為浸沒(méi)式閥，不但改善了機(jī)艙機(jī)管布置，而且節(jié)省了通海閥的就地操作裝置，節(jié)約了建造成本，降底機(jī)艙管路破損進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，見圖6。

3）機(jī)艙吊物口原位于主甲板重載區(qū)，后將吊物口移進(jìn)叉車間內(nèi)，減少吊物口設(shè)計(jì)難度，消除裝載貨物重載區(qū)的隱患，并減少了下潛時(shí)的機(jī)艙進(jìn)水的可能性。

4）原船上的燃油注入站設(shè)計(jì)在主船體的中部?jī)蓚?cè)， 燃油注入站加油管勢(shì)必穿過(guò)兩側(cè)的壓載水艙，燃油注入管的保溫成為一個(gè)難題，增加了油管破損海污的風(fēng)險(xiǎn)，而且船舶裝載超寬貨物時(shí)需要加油但加油船無(wú)法靠泊加油；經(jīng)過(guò)對(duì)比研究，將燃油注入站改在船尾部絞車間旁，解決了上述問(wèn)題。

5）增加煙囪導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，修改排煙管出口布置，增強(qiáng)甲板負(fù)壓區(qū)廢氣疏導(dǎo)；機(jī)艙進(jìn)出風(fēng)口布置優(yōu)化，避免機(jī)艙倒吸廢氣。

6）泵壓載系統(tǒng)管路在生產(chǎn)設(shè)計(jì)中做了優(yōu)化，省卻8個(gè)DN350的遙控閥，節(jié)約船廠采購(gòu)制造成本，系統(tǒng)如圖7所示。

7）燃油儲(chǔ)存艙和燃油送泵的布置相距較遠(yuǎn)，之間的油管穿通道時(shí)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(lái)振動(dòng)；檢查燃油注入和輸送系統(tǒng)的計(jì)算書后，計(jì)算書中少了燃油吸入管路阻力計(jì)算；按公式計(jì)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(lái)燃油儲(chǔ)存艙中液位處于3m低位時(shí)，燃油輸送泵使用時(shí)會(huì)因吸入阻力大而喘震，更低位時(shí)吸不到油；經(jīng)過(guò)船廠建議及各方同意，在增加MGO艙時(shí)一并將燃油輸送泵移至通道沉坑，解決本船的一個(gè)重大隱患。

8）由于本船常在中東地區(qū)運(yùn)平臺(tái)，駐留及甲板作業(yè)時(shí)需大量的淡水，該地區(qū)淡水非常昂貴，船東要求淡水艙總?cè)莘e加大至800m3，滿足定員49人一個(gè)月的生活用水。增加的淡水艙有兩個(gè)方案，一個(gè)是在船體中部增加淡水艙，另一個(gè)方案是將原淡水艙旁的儲(chǔ)備浮力空艙改為淡水艙；兩個(gè)方案權(quán)衡利弊后，選擇儲(chǔ)備浮力空艙改為淡水艙，相應(yīng)地犧牲了0.1m裝載穩(wěn)性。

9）本船每5年進(jìn)塢做一次水下項(xiàng)目檢驗(yàn)，如要抽出尾軸檢查、修理，必需預(yù)先開甲板工藝孔拆卸舵機(jī)和舵葉，尾軸才抽得出來(lái)；經(jīng)過(guò)工藝研究，改為在舵葉面上預(yù)留抽軸工藝孔，將來(lái)無(wú)須拆卸舵機(jī)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(jī)艙的海水舷側(cè)通海閥均為遙控閥，根據(jù)DNV規(guī)范關(guān)于機(jī)艙舷側(cè)閥要配就地關(guān)閉裝置，原遙控閥只帶有移動(dòng)式手搖泵的液壓接口，要滿足規(guī)范要求，按常規(guī)勢(shì)必要為每個(gè)搖控閥增加固定式手搖泵，將要采購(gòu)的數(shù)10個(gè)手搖泵；為了節(jié)約成本，經(jīng)船級(jí)社同意，增加了舷側(cè)閥液壓遙控系統(tǒng)，利用原有12臺(tái)手搖泵，1臺(tái)泵控制多個(gè)舷側(cè)閥，滿足了規(guī)范要求提高了船舶的安全性，也為船廠節(jié)約成本。

11）全船80多個(gè)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(jù)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(yōu)化布置，傳感器探頭盡量布置在水流沖刷區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

50 000 t半潛船準(zhǔn)時(shí)成功交付船東使用，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面得益于有正確的生產(chǎn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，準(zhǔn)備充分的生產(chǎn)設(shè)計(jì)策劃，重視評(píng)審的機(jī)制和三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件；以現(xiàn)代造船模式進(jìn)行半潛船的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，解決了高效、安全制造半潛船難題；在半潛船的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)深化生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)和解決了半潛船眾多特有技術(shù)問(wèn)題。

作者簡(jiǎn)介：梁永康（1975-）男，工程師，從事船舶輪機(jī)設(shè)計(jì)

段仲兵（1970-）男，高級(jí)工程師，從事船舶設(shè)計(jì)技術(shù)管理

收稿日期：2011-11-01