半潛駁船型特點(diǎn)及檢驗(yàn)要點(diǎn)分析

劉海燕

(中國船級社 泰州辦事處， 江蘇 泰州 225330)

半潛駁船型特點(diǎn)及檢驗(yàn)要點(diǎn)分析

劉海燕

(中國船級社 泰州辦事處， 江蘇 泰州 225330)

鑒于半潛駁船其船型的特殊性，該文對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并針對其結(jié)構(gòu)布置的特殊性，對建造檢驗(yàn)過程中一些試驗(yàn)方法及法規(guī)方面檢驗(yàn)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，對該類船舶的建造與檢驗(yàn)具有一定借鑒意義。

半潛駁 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 試驗(yàn)方法 檢驗(yàn)要點(diǎn)

1 前言

半潛駁是海洋開發(fā)過程中運(yùn)載大型結(jié)構(gòu)物的運(yùn)輸船舶，它的甲板承載作業(yè)面較大，具有較強(qiáng)的壓載水系統(tǒng)，可使船舶在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成深沉作業(yè)。近年來半潛駁在海洋領(lǐng)域的開發(fā)中得到越來越多的應(yīng)用。

2 結(jié)構(gòu)受力分析

半潛駁結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，其主要特點(diǎn)是有四個(gè)浮力塔樓。浮力塔樓與主船體的連接處屬于高應(yīng)力區(qū)域，在建造過程中應(yīng)給予關(guān)注。這里以某一半潛駁沉浮工況為例做分析，討論其受力情況，以了解半潛駁結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)。該船主船體由浮箱和四個(gè)箱形浮力塔樓構(gòu)成，浮箱與塔樓為整體式，底部浮箱與上方浮力塔樓相連，相互貫通，構(gòu)成最大的NO.1、NO.5壓載艙，主船體中部設(shè)有多個(gè)壓載艙，總布置圖如圖1所示。

從圖2～圖5中可以看出，船體結(jié)構(gòu)大應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)在船體與浮力塔樓的連接處，因此在建造過程中應(yīng)當(dāng)關(guān)注浮力塔樓與船體結(jié)構(gòu)的對位情況，保證應(yīng)力的有效傳遞。另一方面要注意船體與浮箱連接焊縫焊接質(zhì)量，避免這種大應(yīng)力區(qū)域在船舶使用過程中出現(xiàn)疲勞裂紋，從而影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3 艙室強(qiáng)度試驗(yàn)

半潛船與常規(guī)船相比艙室強(qiáng)度試驗(yàn)有所差異，因此按常規(guī)船型來做強(qiáng)度試驗(yàn)有可能導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)受損。下面對半潛駁的艙室強(qiáng)度試驗(yàn)方法做詳細(xì)論述。

圖1 總布置圖

圖2 主甲板

圖3 船底板

圖4 縱橫艙壁

圖5 縱橫強(qiáng)框架

該船設(shè)有四個(gè)箱型浮力塔樓，底部設(shè)有多個(gè)壓載艙，底部壓載水艙與上方浮力塔樓相連，相互貫通，構(gòu)成最大的NO.1、NO.5壓載艙，艙頂距艙底距離分別高達(dá)23.40 m、23.10 m。若按常規(guī)船型處理，依據(jù)《國內(nèi)航行海船入級規(guī)則》該船的壓載艙結(jié)構(gòu)試驗(yàn)水壓頭應(yīng)取溢流管水壓頭或艙頂以上2.4 m(取大者)[1]，即：NO.1、NO.5壓載艙水壓頭高度需取艙頂以上2.4 m。試驗(yàn)時(shí)水位距壓載艙底板高達(dá)近26 m，有可能超過船體結(jié)構(gòu)所能承受的壓力。

《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》中對半潛船局部強(qiáng)度要求如下所述，可以通過了解船體強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求來設(shè)定合理的試驗(yàn)壓力。

3.1 半潛船局部強(qiáng)度計(jì)算要求[2]

《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》第15章第2節(jié)對半潛船在沉浮作業(yè)工況下局部強(qiáng)度計(jì)算要求如下。

構(gòu)成壓載水艙、油艙、淡水艙、污水艙、空艙等艙壁周界的板材厚度t，應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值，且應(yīng)不小于7.5mm：

t=t0+2.5 mm

表1 計(jì)算壓頭

因此考慮半潛船設(shè)計(jì)強(qiáng)度，艙室強(qiáng)度試驗(yàn)水壓頭應(yīng)當(dāng)參照其沉浮過程中艙壁內(nèi)外最大壓差來選取試驗(yàn)水壓頭高度。這一點(diǎn)與常規(guī)船型做法有異，在建造過程中應(yīng)全面考慮，以免試驗(yàn)對船體結(jié)構(gòu)造成破壞。

3.2 試驗(yàn)方法

依據(jù)上述分析，該船艙室強(qiáng)度試驗(yàn)水壓頭高度選取應(yīng)根據(jù)艙壁內(nèi)外形成的最大液位差來選取，要找到沉浮過程中最大液位差，這里就要引入沉浮曲線相關(guān)概念。

為了直觀地反映半潛駁在沉浮過程中排水量和壓載水量隨吃水的變化情況，就需要繪制一張沉浮曲線圖。該圖不僅是對常規(guī)的靜水力曲線圖的一種補(bǔ)充和完善，更重要的是能反映出各種狀態(tài)下艙室內(nèi)外的水壓差[3]。

該船壓載艙采用水泵抽排水，不采用壓縮空氣排壓載水。依據(jù)規(guī)范中表1的要求，試驗(yàn)壓頭高度取該處最大水位差對應(yīng)的水壓頭高度。該船沉浮曲線圖如圖6所示。

從該船沉浮曲線上可以看出，船體內(nèi)外最大壓差出現(xiàn)在船舶吃水5.8 m時(shí)，此時(shí)NO.1、NO.5壓載艙內(nèi)外壓差為4.2 m水柱高。

空艙、通道等的水密周界試驗(yàn)水壓頭取到最大沉升水面的垂直距離，且不小于3.5 m。根據(jù)該船最大沉升情況，取該船達(dá)到最大潛深時(shí)水壓頭高度。該試驗(yàn)可在該船進(jìn)行沉浮試驗(yàn)時(shí)同時(shí)來做，以驗(yàn)證艙壁強(qiáng)度。

依據(jù)表1的要求，試驗(yàn)水壓頭應(yīng)取艙壁兩側(cè)之間可能出現(xiàn)的最大壓差，且不小于3.5 m?？紤]到該船在沉浮作業(yè)時(shí)各艙室同時(shí)打壓載水的情況，相連壓載艙公共艙壁兩側(cè)之間幾乎不存在壓力差，因此依據(jù)表1要求，試驗(yàn)水壓頭取3.5 m。中間艙室的艙強(qiáng)試驗(yàn)可在船舶下水后各艙室單獨(dú)壓水來做。

4 開口關(guān)閉設(shè)備

半潛駁船開口位置高度的設(shè)定也有別于常規(guī)船型，特別是通風(fēng)筒、小艙口、門檻高度的要求與常規(guī)船有所不同。《國內(nèi)航行海船法定技術(shù)規(guī)則》中對通風(fēng)筒、小艙口、門檻高度要求主要根據(jù)該關(guān)閉設(shè)備所處的位置來定的。這里就涉及到位置1、和位置2的概念。

《國內(nèi)航行海船法定技術(shù)規(guī)則》第3篇第2章對“位置1”定義為：在露天的干舷甲板上和后升高甲板上，以及位于從首垂線起1/4 船長以前的露天上層建筑甲板上；“位置2”定義為：在位于從首垂線起1/4 船長以后，且在干舷甲板以上至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上層建筑高度的露天上層建筑甲板上[4]。

圖6 沉浮曲線圖

《國內(nèi)航行海船法定技術(shù)規(guī)則》第3篇第5章對半潛船上通風(fēng)筒、小艙口等開口要求如下：最大沉深水線以上第1 層甲板為露天甲板時(shí)，其上的開口應(yīng)滿足本篇第2 章有關(guān)位置1 處開口的規(guī)定。最大沉深水線以上第2 層甲板為露天甲板時(shí)，其上的開口應(yīng)設(shè)有合適的關(guān)閉裝置，其高度應(yīng)滿足本篇第2 章有關(guān)位置2 處開口的規(guī)定[4]。

該船最大沉升線以上第一層甲板為頂甲板，距干舷甲板高20.8 m，故按法規(guī)對半潛船的要求，該船頂甲板上的開口需滿足“位置1”的要求。因此布置在頂甲板上的通風(fēng)筒圍板高度至少900 mm，而不能按照常規(guī)船型來取，這一點(diǎn)與常規(guī)船型要求有所區(qū)別。小艙口艙口圍板高度、風(fēng)雨密門門檻高度等開口要求與此類似。

透氣管高度選取是按照其所在位置是否為干舷甲板來決定的，干舷甲板上空氣管高度至少為760 mm，上層建筑甲板上空氣管高度至少為450 mm。該船干舷甲板為舉升甲板，相關(guān)空氣管位于頂甲板，因此其高度至少為450 mm。

5 沉浮試驗(yàn)

半潛駁在船舶建造完畢后需進(jìn)行沉浮試驗(yàn)，這一點(diǎn)類似于浮船塢。沉浮試驗(yàn)的目的主要有三方面，一是驗(yàn)證船舶能否達(dá)到最大下潛深度，二是驗(yàn)證下潛及上浮所需時(shí)間，三是驗(yàn)證上述的艙室強(qiáng)度。

船舶在下沉階段后期，在壓載艙頂部會(huì)逐漸形成一層氣墊以確保船舶安全及控制船舶最大下沉量?？諝馔笟夤艿南露搜由熘翂狠d水艙一定深度，在沉浮試驗(yàn)時(shí)，外部水流進(jìn)入壓載艙，當(dāng)水位高于空氣管下口時(shí)，壓載水艙內(nèi)空氣無法排出，從而在壓載水艙頂部形成氣墊，當(dāng)艙內(nèi)氣墊壓力與與外部壓力達(dá)到平衡時(shí)船舶不再下潛。因此半潛駁的最大下潛深度可以通過調(diào)節(jié)壓載水艙空氣透氣管下端開口位置來實(shí)現(xiàn)船舶最大下潛深度。

船舶建造時(shí)最大下潛深度是理論設(shè)計(jì)得出的，建造時(shí)會(huì)留有一定的量，初次沉浮試驗(yàn)時(shí)一般不會(huì)剛好達(dá)到下潛最大深度。通過試驗(yàn)將半潛駁實(shí)際最大下潛深度與設(shè)計(jì)最大下潛深度比較，根據(jù)實(shí)際差值，通過計(jì)算來調(diào)整空氣透氣管下端開口位置,從而控制水流進(jìn)入壓載艙的流量，達(dá)到控制半潛駁最大下潛深度的目的。

結(jié)合上述艙室強(qiáng)度的要求可知，在船舶下潛吃水達(dá)到5.8 m時(shí)壓載艙艙壁內(nèi)外形成最大壓力差，此時(shí)可驗(yàn)證壓載艙的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；在船舶達(dá)到最大下潛深度時(shí)空艙艙壁達(dá)到最大受壓狀態(tài)，此時(shí)可驗(yàn)證空艙的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

6 其他注意事項(xiàng)

因半潛駁船員艙室所處位置較高，救生筏存放位置距水面相對常規(guī)船型來說會(huì)高出很多，該船救生筏存放位置距輕載水面高達(dá)20多m，因常規(guī)救生筏最大存放高度為18 m，因此在檢驗(yàn)過程中需關(guān)注船舶配備的救生筏允許的最大存放高度能否滿足要求。

此外，相對常規(guī)船型，半潛駁有最大沉深吃水標(biāo)識，檢驗(yàn)過程中應(yīng)關(guān)注其勘劃的準(zhǔn)確性。

7 小結(jié)

半潛駁船有別于常規(guī)船型，本文就其船型的特殊性，對該船型在建造過程中的結(jié)構(gòu)裝配要點(diǎn)、艙室強(qiáng)度試驗(yàn)方法、沉浮試驗(yàn)方法及法規(guī)要求等幾個(gè)方面做了探討，對該類船舶建造及現(xiàn)場檢驗(yàn)有一定的借鑒意義。

[1] 中國船級社.國內(nèi)航行海船入級規(guī)則[M].北京:人民交通出版社，2012.

[2] 中國船級社.國內(nèi)航行海船建造規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，2012.

[3] 董韓揚(yáng).浮船塢的沉浮曲線圖[J].造船技術(shù)，1999,1：28-29.

[4] 中華人民共和國海事局.國內(nèi)航行海船法定技術(shù)規(guī)則[M].北京：人民交通出版社，2011.

The Character and Inspected Matters of Semi-submerged Barge

LIU Hai-yan

(Chinese Classification Society Taizhou Office, Taizhou Jiangsu 225330, China)

Based on the special character of semi-submerged barge, this paper instructs the hull structure of this kind of ship, analyzes the method of test needed in the ship-building process, states the requirement of regulation. It’s useful for this kind of the ship building and inspecting.

Semi-submerged barge Structure character Method of test Inspected matters

劉海燕(1982-)，男，工程師。

U662

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