70 mDP2多用途海工船的研制

陳朝俊　黃波　易永光　黃鴻根　曾燕

摘 要：介紹了一款70 mDP2多用途海工船（AHTS）。重點(diǎn)對(duì)船型選擇、DP2的軟硬件配置優(yōu)化、集成化設(shè)計(jì)、HAB舒適性設(shè)計(jì)方面，對(duì)整船的核心技術(shù)進(jìn)行了分析研究。該船已完成生產(chǎn)設(shè)計(jì)，得到船東和ABS的認(rèn)可，目前處在碼頭調(diào)試階段。

關(guān)鍵詞：多用途；海工船；AHTS；OSV；DP2；HAB

中圖分類號(hào)：U674.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

海洋工程裝備研制關(guān)鍵技術(shù)在國(guó)家“十二五”規(guī)劃及國(guó)家“海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略（2011-2020）”中已作為國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，同時(shí)也是重點(diǎn)支持發(fā)展的方向，其中一個(gè)重要方面即是深海平臺(tái)及其配套的輔助工程船舶。

海洋石油平臺(tái)需要一些海工船具備為海上設(shè)施提供拖曳、錨作及就位支持的能力，并為其輸送人員和物資。海洋石油支持工作船（OSV），是指專門進(jìn)行與海洋石油開(kāi)采活動(dòng)有關(guān)的供應(yīng)、拖曳、錨作、守護(hù)、破冰、人員載運(yùn)、消油支持、工程施工、遙控潛水器支持和檢測(cè)等作業(yè)支持的船舶。海洋石油支持工作船（OSV）主要分為平臺(tái)供應(yīng)船（PSV）和錨作供應(yīng)船（AHTS）。隨著海洋石油開(kāi)采活動(dòng)向深水和超深水海域的不斷推進(jìn)，作為行業(yè)高端領(lǐng)域的AHTS，無(wú)論在使用功能、技術(shù)性能，還是設(shè)計(jì)建造、操作要求等方面均有了新的變化和更高要求。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界已探明的海上油氣資源大部分蘊(yùn)藏在大陸架及3 000 m以下的海底，深海能源儲(chǔ)量將是陸地儲(chǔ)量的100倍以上。海上油氣的開(kāi)發(fā)正逐步擴(kuò)展至更深的海域。由于深水領(lǐng)域?qū)τ诩夹g(shù)要求相對(duì)較高，海洋工程船也隨之朝著更大、更專業(yè)、更先進(jìn)的方向發(fā)展，各種新技術(shù)、新船型不斷涌現(xiàn)，高端的多功能海工船也越來(lái)越受到市場(chǎng)青睞。

2 船型分析

多用途的海工船（AHTS）不僅能定位和安裝海上石油鉆井設(shè)備，而且在特定情況下還能用作緊急救援船。AHTS自帶絞纜機(jī)，用來(lái)完成對(duì)海上設(shè)備拖帶和錨泊。AHTS的開(kāi)敞式船尾，既可以裝載專用錨具，還能進(jìn)行高難度的拖纜和系纜作業(yè)。面對(duì)日益增長(zhǎng)的功能需求，如下船舶功能更受到市場(chǎng)青睞。

（1）動(dòng)力定位（DP2）：近年來(lái)關(guān)于特種船與海洋平臺(tái)的碰撞事故越來(lái)越多，造成大量人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失。出于安全等因素的考慮，多數(shù)海洋平臺(tái)要求至少擁有某些船級(jí)社符號(hào)要求的特種船才可以接近平臺(tái)。因此，具有良好操作性和可靠性的定位系統(tǒng)（DP2）是首選。

（2）ACCU無(wú)人機(jī)艙和一人橋樓：隨著船舶自動(dòng)化程度越來(lái)越高，船舶配員越來(lái)越少，無(wú)人機(jī)艙和一人橋樓將會(huì)在AHTS上獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。

（3）HAB舒適度：隨著國(guó)際勞工組織對(duì)勞動(dòng)環(huán)境要求日益嚴(yán)格，各大船級(jí)社也制定了相應(yīng)的關(guān)于船員工作區(qū)域和生活區(qū)域舒適度的規(guī)范，擁有ABS HAB符號(hào)的多用途海工船（AHTS）將有廣闊的市場(chǎng)。

（4）多用途集一體：經(jīng)過(guò)不斷的研發(fā)，多功能海工船的功能逐漸在增多：①海上鉆采物資的運(yùn)輸供應(yīng)；②守護(hù)作業(yè)（應(yīng)急響應(yīng)與救助）；③起拋錨作業(yè)；④海上浮油回收；⑤海上人員轉(zhuǎn)運(yùn)；⑥對(duì)外消防功能；⑦海上設(shè)施拖曳錨作索具打撈或維修支持；

根據(jù)市場(chǎng)需求，我司研制了市場(chǎng)認(rèn)可度較高的70 m多用途的海工船（AHTS）。

3 AHTS船研制

70 m多用途海工船（AHTS），由著名的新加坡CONAN WU做總體設(shè)計(jì)，ABS入級(jí)。我司應(yīng)用國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字化造船系統(tǒng)（TRIBON），完成3D詳細(xì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1。

3.1 功能配置

70 m多用途海工船（AHTS）是一款適合無(wú)限航區(qū)、高度自動(dòng)化、安全可靠、環(huán)境友好、船員操作舒適的高端海工船，主要功能和特性如下：

（1）兩個(gè)全回轉(zhuǎn)和兩個(gè)首側(cè)推推進(jìn)，配2臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和4臺(tái)主發(fā)電機(jī)來(lái)提供電力，滿足二級(jí)海況下（浪高2 m、風(fēng)力2級(jí)）二級(jí)動(dòng)力定位（DP2）能力，允許進(jìn)入海上油氣田區(qū)進(jìn)行平臺(tái)支援、平臺(tái)拖帶、平臺(tái)定位、物資補(bǔ)給輸送作業(yè)以及少量指定危險(xiǎn)品的運(yùn)輸；（2）具有一級(jí)海上消防能力，除了帶自我保護(hù)的水霧系統(tǒng)外，所配備的重型雙用途消防水炮（泡沫滅火及海水滅火），在平臺(tái)或海上建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)可作為消防船參與撲救。配重型雙功能水炮射程120 m，水量2 400 m?/h；（3）具有海上消油功能，在發(fā)生海上輕度泄漏油事故時(shí)，可通過(guò)設(shè)置在甲板面的噴撒系統(tǒng)，向海面上噴撒油分散劑，進(jìn)行消油作業(yè)；（4）在主甲板上具有加載集裝箱的能力，可緊急改裝為海上搜救與緊急救護(hù)船；（5）通過(guò)在主甲板上加裝浮油回收模塊的方式，可在發(fā)生海上溢油或泄漏油事故時(shí)，對(duì)海上溢油進(jìn)行回收；（6）在主甲板以下區(qū)域布置有分艙結(jié)構(gòu)合理的許多液艙和密閉罐及其裝載與輸送系統(tǒng)；（7）船上配備大拖纜機(jī)、鯊魚鉗和拖銷、尾滾筒及敞開(kāi)的后甲板，實(shí)現(xiàn)海上拖帶功能和為海洋平臺(tái)起落錨作業(yè)，拖曳力達(dá)到80 t；（8）滿足海上特殊載人SPS要求，滿足ACCU無(wú)人機(jī)艙要求，滿足HAB舒適度，滿足ENVIRO環(huán)境保護(hù)要求。

3.2 DP2的優(yōu)化

DP2包括3個(gè)系統(tǒng)：推力器系統(tǒng)；電力系統(tǒng)；動(dòng)力定位控制系統(tǒng)。

（1）推進(jìn)器系統(tǒng)優(yōu)化

常規(guī)動(dòng)力推進(jìn)的船型通常配備3臺(tái)側(cè)推器（首部2臺(tái)，尾部1臺(tái)）、2臺(tái)主機(jī)、2套舵機(jī)。本船為節(jié)約空間，并實(shí)現(xiàn)更靈活的操作性能，選用全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，從而不需要配置尾側(cè)推和舵機(jī)。

（2）電力系統(tǒng)優(yōu)化

基于此類船型主尺度普遍較小、功能塊較多等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)二級(jí)動(dòng)力定位（DP2）能力，我們?cè)O(shè)計(jì)以下配置方案：通過(guò)2臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)和4臺(tái)主發(fā)電機(jī)來(lái)提供電力。為實(shí)現(xiàn)最低能耗的配置，我們研發(fā)出有效的電站方案，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的二級(jí)動(dòng)力定位（DP2）和冗余能力，獲得了第三方ABS認(rèn)證。

3.3 模塊化和集成化設(shè)計(jì)

本船功能全面，但船的主尺度空間有限，因此設(shè)備的布置引入集成化和模塊化的概念，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)和集成化設(shè)計(jì)，解決狹窄空間的設(shè)備和管路布置。

（1）數(shù)字化造船系統(tǒng)（TRIBON）

我司應(yīng)用數(shù)字化造船系統(tǒng)（TRIBON），將具備共性的、可集中操作的設(shè)備和管路視為一個(gè)組成整船的小單元（模塊化），化繁為簡(jiǎn)，同時(shí)配合先進(jìn)的分段造船理念，將復(fù)雜的船舶建造簡(jiǎn)化為“堆積木”的過(guò)程，如圖2所示。

（2）ACCU無(wú)人機(jī)艙

本船具有高度自動(dòng)化的，ACCU無(wú)人機(jī)艙，設(shè)備布置按照操作功能，進(jìn)行相對(duì)集中化布置和控制設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了集成化組合啟動(dòng)屏，實(shí)現(xiàn)了空間布局的節(jié)約和操控的方便性。

3.4 舒適性設(shè)計(jì)

本船設(shè)備多、功率大，通常有較大的噪音和震動(dòng)，滿足HAB舒適度要求的難度比常規(guī)船舶要大很多。為此，首先從選型設(shè)備開(kāi)始進(jìn)行控制，再?gòu)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、內(nèi)裝布置、艙室設(shè)備布置及安裝工藝各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，并通過(guò)建模數(shù)字化研究（如圖3），通過(guò)不斷優(yōu)化分析，設(shè)計(jì)出滿足HAB舒適性的船舶。

4 結(jié)論

70 m多用途海工船（AHTS）在經(jīng)濟(jì)緊湊型船上集合了更多的功能和關(guān)鍵技術(shù)，是一艘集拖帶、供給、錨作、消防、浮油回收、應(yīng)急救援等功能于一體的深海工程船。適用無(wú)限航區(qū)。二級(jí)動(dòng)力定位、功能性強(qiáng)、裝載能力大、噪聲振動(dòng)小、油耗低、適航性好，可作業(yè)于惡劣環(huán)境。

隨著世界能源需求的不斷上升，海洋鉆井平臺(tái)投入服役的數(shù)量逐年增加，海工服務(wù)船（OSV）的市場(chǎng)需求也急劇增加。多用途海工船（AHTS）作為深海工程服務(wù)的重要類型，研發(fā)這種高性能船舶是推進(jìn)深海資源開(kāi)發(fā)的一個(gè)必然趨勢(shì)。

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新海事重工股份有限公司，華南理工大學(xué). 項(xiàng)目年度編號(hào)：1200200035.