深水多功能水下工程作業(yè)船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

金瑞健王永成

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津300461；2.上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

船舶結(jié)構(gòu)

深水多功能水下工程作業(yè)船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

金瑞健1王永成2

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津300461；2.上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

深水多功能水下工程作業(yè)船是一艘配置大型水下工程作業(yè)裝備、集成多項(xiàng)水下作業(yè)功能的深水海域油氣田開(kāi)采配套船舶。該船集大型深水水下結(jié)構(gòu)物安裝、柔性管/電纜鋪設(shè)、水下機(jī)器人（ROV）、錨系處理和潛水支持等多項(xiàng)功能于一身。該船安裝以及預(yù)設(shè)作業(yè)功能布置的大型作業(yè)設(shè)備，體積龐大、額定負(fù)荷高，船體結(jié)構(gòu)要承受巨大的作業(yè)載荷。同時(shí)根據(jù)深水工程作業(yè)的要求，設(shè)備的配置和船體結(jié)構(gòu)布局需要綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化，以滿(mǎn)足船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求和深水水下工程作業(yè)的功能實(shí)現(xiàn)。

深水多功能水下工程作業(yè)船；強(qiáng)度分析；作業(yè)設(shè)備加強(qiáng)；振動(dòng)評(píng)估

0 前言

目前，隨著陸地資源的枯竭，深水的油氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為世界油氣開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。海洋工程裝備成為深海戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)里的高端產(chǎn)品。深水水下工程作業(yè)是深水油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)鏈中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)建造一型作業(yè)能力強(qiáng)大、功能完備的水下工程船，對(duì)實(shí)現(xiàn)深水資源開(kāi)發(fā)，特別是我國(guó)南海海域海底資源的利用十分必要，意義重大。

深水多功能水下工程船是集大型深水水下結(jié)構(gòu)物安裝、柔性管鋪設(shè)、錨系處理、ROV作業(yè)和潛水支持等多項(xiàng)功能于一體的深水工程作業(yè)船舶。它可以滿(mǎn)足我國(guó)南海、東南亞、中東、西非、巴西和墨西哥灣等世界主要海區(qū)的作業(yè)要求，總體作業(yè)能力在國(guó)際同類(lèi)船舶中處于先進(jìn)水平。

該船配置的主要工程作業(yè)設(shè)備達(dá)到同類(lèi)船型中的領(lǐng)先水平，能滿(mǎn)足深水工程作業(yè)要求。但外形尺寸龐大、設(shè)備負(fù)荷較大，對(duì)船體結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)布置、船體總強(qiáng)度、局部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和結(jié)構(gòu)振動(dòng)等方面都要進(jìn)行綜合控制平衡，以實(shí)現(xiàn)深水水下作業(yè)的功能要求。以下就該船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)加以介紹。

1 船舶主要參數(shù)

1.1 船舶主尺度

總長(zhǎng)140.75 m

垂線(xiàn)間長(zhǎng)127.85 m

型寬29.00 m

主甲板高度12.80 m

平臺(tái)甲板高度8.80 m

中間甲板高度5.80 m

夏季載重線(xiàn)吃水8.50 m

結(jié)構(gòu)吃水9.00 m

該船為雙船級(jí)，入CCS和DNV船級(jí)社，掛中華人民共和國(guó)國(guó)旗，航行于無(wú)限航區(qū)。

船級(jí)符號(hào)如下：

CCS：

★CSA，Special Purpose Ship（2008），Ice Class B，DP-3，Lifting Appliance，Helicopter Facilities，PSPC（B），In Water Survey

★CSM，AUT-0，OMBO，Clean，COMF（NOISE 3），COMF（VIB 3）

DNV：

+1A1，ICE-E，SPS，DPS3，CRANE，HELDK，BIS，COAT-PSPC（B），CLEAN，E0，NAUT-OSV（A），DK（+），COMF-V（3）C（3）

該船設(shè)有一層連續(xù)干舷甲板，船首設(shè)4層首樓，露天首樓甲板作為直升機(jī)甲板。船中中心線(xiàn)位置布置7.2 m×7.2 m開(kāi)孔尺寸的月池。月池上設(shè)置垂直鋪纜支架，月池四周1.4 m寬度范圍內(nèi)設(shè)阻尼板結(jié)構(gòu)。月池后設(shè)置卷管盤(pán)艙，其左右各設(shè)1部工程吊車(chē)；月池前設(shè)置后機(jī)艙和前機(jī)艙。后機(jī)艙上方的主甲板布置錨處理絞車(chē)，絞車(chē)埋置于上層建筑內(nèi)。船首設(shè)置3個(gè)獨(dú)立首部推進(jìn)艙。尾部設(shè)置主推進(jìn)器，船尾安裝尾滾筒和“A”架。總布置側(cè)視圖見(jiàn)圖1。

圖1 總布置側(cè)視圖

該船為鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu)，主船體采用縱橫混合骨架結(jié)構(gòu)型式，即船體梁上緣甲板區(qū)域和船底區(qū)域采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，其他為橫骨架式。船中結(jié)構(gòu)月池布置見(jiàn)圖2。

2 船體梁載荷工況和強(qiáng)度

2.1 船體梁載荷工況

該船按CCS和DNV船級(jí)社現(xiàn)行規(guī)范對(duì)船體梁總縱強(qiáng)度要求校核。在船舶的航行工況外，對(duì)工程作業(yè)工況的確定進(jìn)行了充分的考慮。在配置的作業(yè)工況中，除了安排實(shí)際裝船的作業(yè)設(shè)備相對(duì)應(yīng)的工況外，特別配置了強(qiáng)度極限工況，以便該船預(yù)配置的作業(yè)功能所需設(shè)備的換裝和工程作業(yè)的配載靈活，提高該船工程作業(yè)的適用性能。

該船主要作業(yè)工況有：鋪纜工況、工程吊裝作業(yè)工況、錨系處理工況。

預(yù)配強(qiáng)度工況有：最大中拱工況和最大中垂工況。

2.2 船體梁強(qiáng)度

該船月池貫穿船底，月池四周又緊湊布置了工程作業(yè)設(shè)備。各種開(kāi)口集中在船中部范圍內(nèi)。這些開(kāi)口在計(jì)算船體梁剖面模數(shù)時(shí)都需扣除，連續(xù)可計(jì)入總縱強(qiáng)度的甲板縱向構(gòu)件也多被間斷，使船體梁的剖面模數(shù)驟減，月池所在區(qū)域甲板處的剖面模數(shù)影響最大。船中月池區(qū)域布置的又均為大型作業(yè)裝備，甲板下支撐結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度應(yīng)力水平也較高。確定船體梁總強(qiáng)度的冗余度十分重要，并需隨各個(gè)作業(yè)設(shè)備的額定負(fù)荷進(jìn)行逐步協(xié)調(diào)。

由于作業(yè)工況中出現(xiàn)的靜水載荷比較大，該船主船體在強(qiáng)力甲板開(kāi)口處應(yīng)扣除的開(kāi)口寬度總和超過(guò)了船寬的50%。該船的主船體采用普通結(jié)構(gòu)鋼的前提下，總強(qiáng)度根據(jù)裝載工況確定相應(yīng)的許用靜水載荷。從圖3所示的許用靜水彎矩剪力包絡(luò)線(xiàn)可以看出，許用靜水載荷值取較小的冗余度。對(duì)于由作業(yè)設(shè)備帶來(lái)的較大集中載荷產(chǎn)生的應(yīng)力，采取局部結(jié)構(gòu)改為高強(qiáng)度鋼材料以及調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)的方式來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

圖2 月池位置橫剖面

圖3 許用靜水彎矩剪力包絡(luò)線(xiàn)

通常，配置標(biāo)準(zhǔn)尺寸工作月池的深水工程船系列，由于開(kāi)口較大，加之月池周?chē)厝慌鋫渲匦妥鳂I(yè)設(shè)備，對(duì)于船體梁的總縱強(qiáng)度需根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的布置綜合考量。主船體梁采用高強(qiáng)度鋼或普通鋼各有利弊。采用高強(qiáng)度鋼方案可使總強(qiáng)度的冗余度提高，便于甲板上的作業(yè)設(shè)備加強(qiáng)。普通鋼的方案主要是建造成本低，易于施工，但會(huì)相應(yīng)增加結(jié)構(gòu)重量，因局部設(shè)備加強(qiáng)引起更多修改。在強(qiáng)度不能滿(mǎn)足時(shí)，仍要采用高強(qiáng)度鋼或改變結(jié)構(gòu)布局才能解決。因此，在設(shè)計(jì)初期確定合適的主船體材料需要綜合多方面因素平衡考慮。

3 船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度和設(shè)備加強(qiáng)

3.1 月池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

該船中部設(shè)置的方形工作月池，用于柔性管、電纜鋪設(shè)作業(yè)以及飽和潛水作業(yè)。在月池上端安裝月池蓋，下端為開(kāi)敞式開(kāi)口。月池設(shè)計(jì)為雙殼阻尼板結(jié)構(gòu)，阻尼板形式為適當(dāng)開(kāi)孔比例的開(kāi)孔板結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)月池凈開(kāi)孔尺寸為7.2m×7.2m。為降低月池內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)與外部波浪的不同步現(xiàn)象，在月池頂部甲板下設(shè)通往舷外的透氣管道，以平衡月池上部由波浪運(yùn)動(dòng)引起的空氣墊壓力變化。透氣設(shè)計(jì)示意見(jiàn)圖4。接處設(shè)置轉(zhuǎn)圓有利于降低船舶阻力。在中低航速下，適當(dāng)尺度的轉(zhuǎn)圓半徑對(duì)降低船舶的阻力效果較明顯。另外，月池的垂向內(nèi)圍壁的開(kāi)孔數(shù)量對(duì)月池內(nèi)的流體激蕩影響也很重要，過(guò)多和過(guò)少的開(kāi)孔都不能達(dá)到最佳的效果。該船優(yōu)選的阻尼板形式與轉(zhuǎn)圓的配置可以減少因開(kāi)設(shè)月池而增加的船舶阻力，降低船舶功率消耗，可以在同類(lèi)設(shè)計(jì)中參照采用。

圖4 月池透氣設(shè)計(jì)示意圖

鑒于月池結(jié)構(gòu)在海工船設(shè)計(jì)中經(jīng)常被采用，但工程實(shí)踐中沒(méi)有相關(guān)規(guī)范內(nèi)容作為設(shè)計(jì)依據(jù)，也沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)和理論可作為指導(dǎo)。因此，設(shè)計(jì)一種優(yōu)化的月池結(jié)構(gòu)對(duì)這類(lèi)船舶的建造很有意義，特別是降低月池對(duì)阻力產(chǎn)生的影響尤為重要。

月池為一個(gè)上下貫通船體結(jié)構(gòu)開(kāi)口，對(duì)于船體濕表面而言是一個(gè)陷落腔，月池腔內(nèi)的流體會(huì)隨著船舶運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。因此，月池內(nèi)部流體的升沉活塞運(yùn)動(dòng)及晃蕩與船外波浪運(yùn)動(dòng)的不同步會(huì)增加船舶航行的阻力以及月池腔內(nèi)的激蕩，對(duì)船舶航行以及月池作業(yè)產(chǎn)生影響。為了最大限度地降低這些影響，以試驗(yàn)優(yōu)選的方法對(duì)月池結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)研究，即用不同開(kāi)孔面積比例形式的阻尼板結(jié)構(gòu)組合不同尺寸的月池下口轉(zhuǎn)圓。通過(guò)船模試驗(yàn)方法篩選出最佳匹配。

通過(guò)月池壁壓力試驗(yàn)和船模阻力試驗(yàn)，優(yōu)選出了月池以開(kāi)孔面積15%比例的阻尼板結(jié)構(gòu)配以R700底口轉(zhuǎn)圓的最優(yōu)方案。這個(gè)優(yōu)選方案具有較好的減蕩降阻效果。表1和表2為阻力試驗(yàn)結(jié)果換算到實(shí)船有效功率對(duì)比（換算考慮空氣阻力和舭龍骨影響）。圖5為有效功率Pe曲線(xiàn)。

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，可以確定，對(duì)無(wú)底蓋設(shè)計(jì)的月池，在月池下開(kāi)口的垂向內(nèi)圍壁與船底外板的連

圖5 有效功率Pe曲線(xiàn)

表1 相同阻尼板與不同轉(zhuǎn)圓半徑框架配置實(shí)船有效功率Pe的比較

3.2 垂直鋪纜系統(tǒng)設(shè)備加強(qiáng)

柔性管鋪設(shè)作為該船的核心作業(yè)功能，具有鋪管高效、系統(tǒng)龐大、作業(yè)流程復(fù)雜等特征。該作業(yè)線(xiàn)中最關(guān)鍵的兩大節(jié)點(diǎn)設(shè)備為直立式軟管鋪設(shè)塔和儲(chǔ)纜卷管盤(pán)。這2套設(shè)備的體積和重量龐大，不僅在整體布置方面要重點(diǎn)考慮，而且其支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度問(wèn)題也相當(dāng)突出，需綜合船體結(jié)構(gòu)布置以及總強(qiáng)度協(xié)調(diào)平衡。

3.2.1 直立式軟管鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)

垂直鋪纜系統(tǒng)的軟管鋪設(shè)塔安裝在月池上方，主撐桿支點(diǎn)設(shè)于月池角隅處，上撐桿支點(diǎn)設(shè)于第5甲板后端，塔架布置如圖6所示。鋪設(shè)塔的下端支撐位置載荷為集中力，連接眼板需穿過(guò)主甲板。由于載荷很大，月池兩側(cè)均布置在縱向艙壁上。支撐塔架的水平撐桿布置于第5上層建筑甲板，水平撐桿連接處的載荷也較大，靠桁架式結(jié)構(gòu)難以承載如此大的集中載荷。根據(jù)逐步計(jì)算分析后的結(jié)果，修改了支撐位置的結(jié)構(gòu)布置，增設(shè)了對(duì)應(yīng)位置的縱向支撐圍壁結(jié)構(gòu)，使這部分加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿(mǎn)足了規(guī)范的要求。

下文簡(jiǎn)述鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析過(guò)程。

分析計(jì)算的軟管鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)有限元模型分為2個(gè)模型計(jì)算。包括塔架下主要支撐構(gòu)件、甲板結(jié)構(gòu)、艙壁和桁材等。

計(jì)算載荷為制造商提供的塔架支點(diǎn)載荷。設(shè)計(jì)載荷根據(jù)作業(yè)工況和航行工況的環(huán)境條件計(jì)算。作業(yè)工況極限載荷的環(huán)境條件見(jiàn)表3。航行工況的環(huán)境條件根據(jù)規(guī)范計(jì)算值確定。

圖6 軟管鋪設(shè)塔布置側(cè)視示意圖

表3 月池位置軟管鋪設(shè)塔作業(yè)工況環(huán)境載荷

根據(jù)設(shè)定的環(huán)境條件以及軟管鋪設(shè)塔的工況，規(guī)范要求確定的設(shè)計(jì)載荷如表4和表5所示，將表中載荷按14種工況分別計(jì)算2個(gè)獨(dú)立的模型。

表4 軟管鋪設(shè)作業(yè)工況塔架支點(diǎn)載荷kN

應(yīng)力衡準(zhǔn)根據(jù)DNV規(guī)范確定為：

正應(yīng)力：［σ］=160f1N/mm2，

剪應(yīng)力：［τ］=90f1N/mm2

縱向合成正應(yīng)力［σc］=190f1N/mm2

f1為材料系數(shù)：

普通鋼（NV-NS）：f1=1.00

高強(qiáng)鋼（NV-36）：f1=1.39

由于塔架主支點(diǎn)的支撐結(jié)構(gòu)位于船中區(qū)域，要考慮總縱應(yīng)力和局部強(qiáng)度應(yīng)力合成。

部分計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6和表7。

表5 船舶自存工況塔架支點(diǎn)載荷kN

表6 甲板最大單元應(yīng)力N/mm2

表7 最大縱向合成應(yīng)力N/mm2

塔架加強(qiáng)部分工況下的有限元計(jì)算結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力云圖見(jiàn)圖7～10。

圖7 軟管鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)月池處變形

圖8 軟管鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)上建變形

圖9 軟管鋪設(shè)塔支撐結(jié)構(gòu)相當(dāng)應(yīng)力云圖

圖10 鋪設(shè)塔第5甲板下結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力云圖

3.2.22 500 t卷管盤(pán)支撐結(jié)構(gòu)

作為鋪纜系統(tǒng)的一部分，卷管盤(pán)具有卷管和儲(chǔ)纜能力。該船將卷管盤(pán)設(shè)置于內(nèi)底上卷管盤(pán)艙內(nèi)，與安裝在甲板上相比，減少占用甲板面積和對(duì)穩(wěn)性的不利影響。但是，對(duì)于結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，一個(gè)裝載2 500 t線(xiàn)纜的巨大運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，需要較強(qiáng)的雙層底結(jié)構(gòu)支撐，圓環(huán)形的基座加強(qiáng)結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上也有很多困難，特別是在與縱橫結(jié)構(gòu)相交叉的位置，需要特別注意。而主甲板作為載貨甲板與雙層底之間只有1根支柱連接設(shè)在卷管盤(pán)中心，甲板載貨存在卷管盤(pán)裝滿(mǎn)時(shí)同時(shí)運(yùn)載的情況，甲板載荷會(huì)對(duì)船底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因此，該位置建立了整個(gè)艙的結(jié)構(gòu)模型，卷管盤(pán)的載荷根據(jù)船舶自存工況下的船舶運(yùn)動(dòng)和加速度求得。

建立的有限元模型包括卷管盤(pán)艙所有的主要構(gòu)件、雙層底、外板、主甲板、平臺(tái)、艙壁、肋板和桁材等。圖11、圖12為建立的模型。

圖11 卷管盤(pán)艙結(jié)構(gòu)模型

卷管盤(pán)作業(yè)的載荷按廠(chǎng)商提供的工況載荷確定。

應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)DNV規(guī)范確定為：

正應(yīng)力：［σ］=160f1N/mm2，

剪應(yīng)力：［τ］=90f1N/mm2

部分計(jì)算結(jié)果摘錄見(jiàn)表8和表9。

圖12 卷管盤(pán)下結(jié)構(gòu)模型

表8 主甲板結(jié)構(gòu)的最大單元應(yīng)力N/mm2

表9 卷管盤(pán)下加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的最大單元應(yīng)力N/mm2

部分結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖見(jiàn)圖13～14。

通過(guò)對(duì)卷管盤(pán)支撐結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)，解決了大型卷管盤(pán)圓環(huán)形基座支撐結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)難題，使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)達(dá)到了特殊設(shè)備安裝的要求。同時(shí)，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題的優(yōu)化處理，對(duì)該類(lèi)設(shè)備基座設(shè)計(jì)提出了進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)的建議，使之更適于安裝在雙層底結(jié)構(gòu)上。例如在每個(gè)滾輪位置以短支柱形式結(jié)合環(huán)形框結(jié)構(gòu)可以更容易實(shí)現(xiàn)與船底結(jié)構(gòu)的連接，而且對(duì)保證整個(gè)工作面的水平度也更有利，這些經(jīng)驗(yàn)可以在后續(xù)項(xiàng)目上嘗試。

圖13 艙壁和縱桁的應(yīng)力云圖（LC2）

圖14 艙壁和縱桁的剪應(yīng)力云圖（LC2）

4 振動(dòng)

4.1 目的和要求

該船有很高的振動(dòng)和噪聲要求，以提高工程作業(yè)人員和乘員的舒適感以及更好的保護(hù)重要設(shè)備。為了控制船舶振動(dòng)，除了要求設(shè)備安裝減振裝置和彈性管連接之外，應(yīng)評(píng)估計(jì)算結(jié)構(gòu)的振動(dòng)性能，預(yù)防過(guò)大的有害振動(dòng)的產(chǎn)生。

4.2 船體結(jié)構(gòu)振動(dòng)

該船根據(jù)要求對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了振動(dòng)的分析評(píng)估。通過(guò)局部振動(dòng)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)部分上層建筑需加以局部調(diào)整。而通過(guò)總振動(dòng)計(jì)算，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足對(duì)振動(dòng)的要求。

4.2.1 船體總振動(dòng)

該船通過(guò)建立整船三維有限元模型進(jìn)行總振動(dòng)計(jì)算。整船三維有限元模型包括主船體、首樓、上層建筑結(jié)構(gòu)。船體總振動(dòng)固有頻率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 船體總振動(dòng)固有頻率Hz

在主機(jī)額定工況下，該船的螺旋槳軸頻為2.76 Hz、葉頻為11.07 Hz。從計(jì)算結(jié)果看，船體垂向總振動(dòng)固有頻率計(jì)算值均能避開(kāi)螺旋槳軸頻，而葉頻也已超過(guò)船體垂向總振動(dòng)計(jì)算的固有頻率值。因此，螺旋槳軸頻和葉頻均能避開(kāi)共振，不會(huì)引起明顯的船體垂向總振動(dòng)。

4.2.2 強(qiáng)迫響應(yīng)計(jì)算

在螺旋槳葉頻激振力作用下，設(shè)計(jì)工況下對(duì)整船模型進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。根據(jù)DNV船級(jí)社舒適度要求，船員艙室和工作處所的振動(dòng)水平需滿(mǎn)足DNV規(guī)范第5分冊(cè)第12章第2節(jié)要求。該船取舒適度3級(jí)符號(hào)，振動(dòng)需滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)振動(dòng)水平要求。振動(dòng)衡準(zhǔn)如表11所示。

表11 貨船乘客處所和工作處所允許的最大振動(dòng)量級(jí)

摘選部分上層建筑位置的振動(dòng)水平示意圖見(jiàn)圖15。圖15為該船在滿(mǎn)載動(dòng)力定位工況下的駕駛室頂處最大振動(dòng)速率產(chǎn)生位置和對(duì)應(yīng)的振動(dòng)速率，極限峰值為2.90 mm/s。圖16為該船在壓載航行工況第5甲板處最大振動(dòng)速率產(chǎn)生位置和對(duì)應(yīng)的振動(dòng)速率，極限峰值為2.20 mm/s。

圖15 駕駛室頂最大振動(dòng)速率

圖16 第5甲板最大振動(dòng)速率

4.2.3 振動(dòng)評(píng)價(jià)

深水多功能水下工程船振動(dòng)計(jì)算表明，船體總振動(dòng)、板、板格和板架等局部結(jié)構(gòu)的固有頻率均能滿(mǎn)足相應(yīng)的頻率儲(chǔ)備要求。在整個(gè)螺旋槳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，船體各典型部位在滿(mǎn)載和壓載工況下的振動(dòng)響應(yīng)均能滿(mǎn)足船級(jí)社規(guī)范振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。經(jīng)實(shí)船測(cè)試的振動(dòng)指標(biāo)符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)證了振動(dòng)分析的結(jié)果?？梢?jiàn)，深水多功能水下工程船船體振動(dòng)性能良好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文就深水多功能水下工程船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總強(qiáng)度、月池優(yōu)化、大型軟鋪設(shè)備加強(qiáng)和振動(dòng)評(píng)估的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行了分析研究。該船為目前我國(guó)最大、工程作業(yè)功能最齊全，作業(yè)能力領(lǐng)先的深水工程作業(yè)船舶。通過(guò)該船的設(shè)計(jì)，積累了設(shè)計(jì)該類(lèi)型船舶的寶貴經(jīng)驗(yàn)，掌握了設(shè)計(jì)該類(lèi)型船舶的關(guān)鍵技術(shù)，為開(kāi)拓深水海洋領(lǐng)域的探索打下了基礎(chǔ)。本文中的計(jì)算分析數(shù)據(jù)和結(jié)果均引用自該船設(shè)計(jì)計(jì)算文件，僅作為學(xué)術(shù)探討使用。

Structure Design of a Multi-purpose Subsea Construction Vessel

JIN Rui-jian1WANG Yong-cheng2
（1.Offshore Oil Engineering Co.Ltd.，Tianjin 300461，China；2.Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute，Shanghai 201203，China）

The multi-purpose subsea construction vessel is an aggregation carrier equipped with large subsea installation equipment and integrated facilities of subsea construction operations，serving as an engineering support vessel for exploitation of oil/gas field in deep sea area.The vessel was designed with main functions including deepwater heavy structure lift and subsea installation，deep-water flexible pipe/cable flex-lay，ROV support，saturation diving support and deep-water anchor handling.The hull structure should hold heavy loads in accordance with the operation condition of the relative equipment and the support structure should be optimized according to the requirements of the operation equipment.The structure arrangement should be considered based on the large size and SWL of the equipped devices also.

multi-purpose subsea construction vessel；strength analysis；reinforce structure of heavy equips；vibration evaluation

U674.3

A

1001－4624（2016）02－0043－11

2016-10-10；

2016-11-20

金瑞?。?976—），男，工程師，從事海洋工程設(shè)計(jì)和管理工作。

王永成（1966—），男，研究員，長(zhǎng)期從事船舶結(jié)構(gòu)研究設(shè)計(jì)工作。