半潛船結構布置特點

CCS舟山辦事處 李 攀

半潛船是一種專門從事運輸大型設備，如各種海上平臺、大型艦船、吊機、潛艇等超大型設施的特種工程船舶。半潛船通常沒有傳統(tǒng)的貨艙，它和自航甲板運輸船不同的是其船體主要由幾十個壓載水艙組成，除了利用獨特的沉浮方式外，半潛船還能借助碼頭設施或浮吊，用滾裝、滑裝、吊裝等多種方式裝運貨物，作業(yè)方式靈活多樣。

相較于傳統(tǒng)海運，半潛船運輸屬于特種運輸中的高端市場，盈利能力較強，因此半潛船市場的競爭也愈發(fā)激烈。未來半潛船的發(fā)展也會隨著市場競爭，出現(xiàn)不同的結構布置特征。本文就近幾年來新建造的半潛船的結構布置特點進行介紹與分析，希望能為后繼船舶的設計提供參考。

結構形式及材料

目前全球范圍內尚在營運的第一代半潛船大多是由其他船型改裝而來，改建而來的半潛船保留有原船型的大部分結構，改建后具有較低的平直甲板和較高的艏艉樓結構，在航行工況及下潛工況下，船體梁要承受很大的中拱彎矩，受到原船結構尺寸及布置的限制，這類船舶下潛深度不大，對所載貨物的尺寸也有較嚴格的要求。

第二代半潛船在第一代船型的基礎上進行了優(yōu)化設計，生活區(qū)和上層建筑一般布置在艏樓，具有較大的開敞式平直甲板、尾部設置移動或固定式浮箱，一般具有先進的電力推進，配置DP動力定位系統(tǒng)。

第二代半潛船B/D（型寬/型深）比較大，不利于船體梁總縱強度，因此主船體結構一般采用縱骨架式，為減輕整船的自重、提高船體結構強度，主要結構材料大多采用高強度鋼。承載貨物的舉升甲板板上經常要裝卸焊接件，一般選用普通低碳鋼，有時會在規(guī)范要求的基礎上加厚，并且有些船會對該甲板選用Z向普通鋼制作，但目前為止，所有船級社規(guī)范并沒有規(guī)定半潛船舉升甲板板一定要用Z向鋼制作。荷蘭DOCKWISE公司旗下“BLUE MARLIN”，中遠航運所屬的“泰安口”、“祥云口”，荷蘭FAIRSTAR公司旗下“FORTE輪”等是第二代半潛船的典型代表。

總體布置

上層建筑。目前，第二代半潛船的上層建筑包括生活區(qū)全部設置在艏樓，其優(yōu)點是裝載超高超大貨物時，駕駛室前方視線不會受到貨物影響，艏樓后方的開敞式甲板有利于裝卸貨物的操作。但此種布置的最大不足之處是不能裝載超長貨物。隨著海上平臺尺寸的增大，更大載重能力的半潛船也隨之出現(xiàn)，例如2013年2月建造完工的“Dockwise Vanguard”輪是目前世界上最大的半潛船，總長275米，型寬70米，型深15.5米，載重110000噸，無艏樓、艉樓，上層建筑設置在舷側，具有4個可移動式浮箱，可以運輸超過船長的貨物，因此可以更好的滿足日益增長的特種貨物海運需求。

“Dockwise Vanguard”號半潛式重型運輸船

這種具有超寬、超長的全通甲板、無艏樓、尾樓的結構布置，預示著新一代的半潛船設計方向。

可移動式浮箱。浮箱，在半潛船下潛作業(yè)時提供額外浮力以及安全儲備，目前絕大多數第二代半潛船的主甲板尾部設置了浮箱。

可移動式浮箱采用焊接或螺栓與主甲板連接，當需要移動浮箱時，需要通過滑移裝置將浮箱移動到其他位置或吊離。而固定式浮箱作為船體結構的一部分，不可移動。

相比固定式浮箱，設置可移動式浮箱在載運海洋平臺等特殊貨物時，具有載貨操作方便的優(yōu)勢，因而具有更強的市場競爭能力。為提高裝卸效率、保護浮箱結構安全，一些半潛船在甲板的特定區(qū)域設置了浮箱存放位置。通過焊接形式與主甲板連接的浮箱多次移動后，其基座處的甲板結構被反復切割、焊接，容易引起應力集中，影響結構強度，也逐漸被螺栓連接的形式所取代。

空氣管布置。為保證足夠的浮力以及滿足破艙穩(wěn)性的要求，半潛船設置了大量的壓載艙，但所有壓載艙的透氣管由于受甲板布置的限制，不可能像普通船舶一樣獨立的從甲板上升出，在達到半潛船最大的設計下潛深度后，透氣管必須留有一定的安全高度才能滿足安全的要求。如此一來，透氣管只能在上層建筑某一位置上才能向上升出，因此，主甲板以下會有密集的空氣管穿越水密艙壁。這就造成兩個方面的問題，一是結構強度問題，尤其是穿越橫向結構如艙壁、強橫梁等，會對結構和密性有很大影響。所以在設計建造時應對開孔結構進行補強、優(yōu)化空氣管的排列。二是對破艙穩(wěn)性的影響，由于空氣管上不可能裝設閥門，假如個別壓載水艙破損后，有可能會通過破損的管系造成其他壓載水艙進水，因此有必要考慮將壓載管系集中到一個相對安全的處所進行保護，例如在主甲板下方設置管弄，可相對減少破損進水的機會。

生活艙室布置。隨著半潛船技術的發(fā)展，半潛船市場競爭的加劇，導致半潛船的主要租方——海洋平臺經營商對半潛船的要求越來越高，除了船舶承載能力和操作性能，半潛船攜帶平臺技術人員的數量也被當作贏得合同的一個重要因素。

2006年荷蘭“BLACK MARLIN”號半潛船一次性運輸3個自升式鉆井平臺，攜帶平臺技術人員多達127人，中遠航運“祥云口”2012年裝載自升式鉆井平臺由新加坡運往安哥拉，除船員以外尚有隨船人員40人。

荷蘭DOCKWISE公司旗下“BLUE MARLIN”號半潛船

根據規(guī)定，配員和乘員最高人數不得超過相關設施（包括消防救生、生活污水處理、生活艙室等）的限制。如果要突破這一限制，則需要增加相關設施以滿足SOLAS、MARPOL、MLC2006等公約的要求；同時包括人員的安置、貨物的系固等需要通過船級社的評估和檢查后才能獲得同意，但因為半潛船的貨運多為一次性任務，每個航次的貨運都有所區(qū)別，每一個航次必須的評估和檢查，給船公司增加了很大的成本。一些船公司為滿足客戶的要求，甚至對船舶進行了改裝——增加臨時的生活艙室和救生設備等設施，以獲準允許增加船舶配員。

未來半潛船在設計時可考慮盡可能多的布置生活艙室，對于那些非額定船員使用的生活艙室可適當降低標準，并兼顧滿足MLC2006公約的最低要求，同時根據船舶預計的配員來考慮救生設備的容量和生活污水處理能力。

水密門布置。第二代半潛船一般具有先進的電力推進系統(tǒng)，DP動態(tài)定位系統(tǒng)，高精度的傳感系統(tǒng)，智能化的控制系統(tǒng)以及強大的壓載系統(tǒng)，盡管有這些先進和昂貴的設備用來保證船舶和貨物的安全，但是半潛船裝卸仍然是世界上最危險的海運任務，由于半潛船主要運輸超重超高超大的大型設施，重心高，穩(wěn)性差，易受風浪影響，稍有不慎就會造成船毀人亡的嚴重事故。1999年“Mighty Servant 2”號半潛船在印尼海域觸礁沉沒， 5名船員遇難。2006年裝載著鉆井平臺“Aleutian Key”號的“Mighty Servant 3”號在安哥拉Luanda港水域作業(yè)時意外沉沒。令業(yè)界震驚的是事故發(fā)生時海面風平浪靜，且從事故發(fā)生到半潛船沉沒僅30分鐘。

“Mighty Servant 2”號半潛船在印尼海域觸礁沉沒

為最大限度確保船舶安全，防止船舶在破損進水后失去動力，在船舶動力設備的設計布置上，第二代半潛船一般采用獨立冗余推進的要求進行設計，將機艙設置為兩個獨立的艙室，當一個機艙受損失去動力時另一個機艙仍然可以繼續(xù)工作維持船舶最基本的推進動力。船上機器處所如機艙、推進電機艙、舵機艙等的進入通道必須設置在艏樓內部，在甲板以下，這些處所圍壁或通道上應設置水密門，根據SOLAS公約的要求，這些水密門必須設置為滑移式，其設計壓頭應按照下潛的深度來考慮，能從駕駛室遙控關閉，也可以從艙壁每側就地操縱。在控制位置應裝設顯示門是開啟關閉的指示器，并且在門關閉時發(fā)出聽覺報警。在主動力失靈時，動力、控制和指示器應能工作。如在上層建造圍壁上，最大沉深水線以下設置水密門，則該門應是動力滑移式水密門，并應設置第2道其他形式的動力水密門，在2道水密門之間應配備滲漏水監(jiān)測裝置以及相應的排水設施。

桅燈。由于半潛船的構造特點，半潛船前后桅燈的布置不能滿足避碰規(guī)則的規(guī)定（其水平間距不得小于船只長度的一半，但無須大于100米。前桅燈與船首之間的距離，須不大于船只長度的1/4）。應向船舶主管機關申請免除該條款的要求。如果半潛船的上層建造采用不對稱的設計，例如未設置艏樓的半潛船，其舷燈的設置情況也應申請免除或放寬要求。

欄桿。根據《國際載重線公約》第25條人員保護的要求，露天甲板上應設置欄桿或舷墻，且欄桿或舷墻的高度應至少離甲板1米，欄桿的最低一檔以下的開口，應不超過230毫米，其他各檔的間隙應不超過380毫米。由于半潛船裝運貨物的需要，欄桿一般采用移動式或鉸鏈式欄桿，且移動式或鉸鏈式撐柱應能鎖定在直立位置。欄桿橫檔可以采用鋼索，鋼索應在適當長度位置采用鎖緊裝置將鋼索鎖緊，否則無法滿足230毫米及380毫米的要求。

附加救生筏。SOLAS公約規(guī)定對于從船端至最靠近的救生艇的水平距離超過100米的貨船，應配備附加救生筏，該救生筏容量通常為6人。對于設置了尾艉浮箱的半潛船，如果浮箱上的救生筏無法易于從一舷移至另一舷，應在每個艉浮箱頂部各配備一只6人救生筏，在主甲板適當位置也應當配備一支6人筏。

規(guī)范的適用性

半潛船作為一種新穎的船型，至今沒有像常規(guī)貨船一樣具有成熟完整的規(guī)范作為設計依據，由于其主尺度比、性能標準、結構形式、設備布置等方面與常規(guī)貨船相比有明顯差異，很多適用于貨船的標準和規(guī)定并不適用于半潛船。例如完整穩(wěn)性衡準、避碰規(guī)則關于桅燈水平距離等。國內目前已出版的涉及半潛船的法規(guī)分別對半潛船在航行狀態(tài)和半潛作業(yè)狀態(tài)下的穩(wěn)性衡準做了規(guī)定，其中法規(guī)還就半潛作業(yè)狀態(tài)下的儲備浮力、密性要求、水線標志等做出了具體規(guī)定。

需要說明的是，各大船級社對半潛船的規(guī)定要求并不一致，例如在局部強度要求方面相差頗大，考慮到船舶的安全性，在設計時應兼顧考慮各大船級社的要求。