“重任1500”甲板駁改裝為半潛駁淺述

許旸

摘 要：本文通過介紹甲板駁“重任1500”改造為半潛駁的工程，闡述了半潛駁船的性能特點和設(shè)計要點，為類似的船舶設(shè)計與改造提供參考。

關(guān)鍵詞：“重任1500”；半潛駁；改裝

中圖分類號：U674.18 文獻標(biāo)識碼：A

Abstract： This paper introduces the reconstruction of the deck cargo barge named ‘Zhongren 1500 to semi-submersible heavy lift vessel and analyzes the performance and design of it.

Key words： Zhongren 1500；Semi-submersible barge；Reconstruction

1 前言

隨著全球海洋經(jīng)濟的發(fā)展，半潛駁/船在進行海洋工程作業(yè)和重大件運輸項目的優(yōu)勢日益明顯和重要。

油田導(dǎo)管架、石油開采平臺及配套海上結(jié)構(gòu)物的下水；大型跨海大橋（橋拱）鋼結(jié)構(gòu)、集裝箱橋吊的長距離運輸；大型水泥沉箱、挖泥船、打樁船等工程船舶的遠距離調(diào)遣；海洋石油導(dǎo)管架組件的“浮托法”安裝工程等均離不開半潛駁/船。

為了滿足海洋工程作業(yè)和重大件運輸項目的需要，緩解半潛駁船緊缺的困難，盤活固定資產(chǎn)，提升裝備競爭力，廣州打撈局決定將“重任1500”甲板駁改裝成半潛駁。

2 半潛駁/船的相關(guān)定義及特點

（ 1 ）半潛駁/船是一種具有較大甲板面積，首部和尾部有較高上層建筑（甲板 室或浮箱），專門用于在甲板上裝/卸載體體積或重量很大而又無法分割的超大型結(jié)構(gòu)物的船舶。在裝卸作業(yè)或操作需要時，半潛駁/船除首樓和浮箱外，主甲板以下船體均可潛入水下呈半潛狀態(tài)。

半潛狀態(tài)：系指舉升甲板被水淹沒，僅依靠上層建筑、甲板室或浮箱提供儲備浮力的狀態(tài)。

舉升甲板：系指承載貨物并在裝缷貨物作業(yè)過程中被水淹沒的開敞露天載貨甲板。

最大沉深：系指半潛駁/船半潛作業(yè)狀態(tài)下允許下潛到的最大吃水。

（ 2 ）半潛駁/船的主要特點：一是貨物直接裝載在主甲板上，沒有貨艙；二是船體設(shè)有壓載艙；三是配有高效的壓載水泵或壓縮空氣調(diào)載系統(tǒng)。能夠迅速地調(diào)整壓載水，改變船舶自身的吃水狀態(tài)，直至主甲板沉沒至水下或浮升至水面，達到下潛或起浮的目的，讓體積龐大的結(jié)構(gòu)物通過浮運的方式裝上或缷下半潛駁/船。

（ 3 ）半潛駁/船的要求：寬敞的主甲板；較強的總縱強度、局部強度和甲板強度；較好的下潛穩(wěn)性和航行穩(wěn)性；較快的壓/排載速度，以及可靠的閥門操控和壓載艙液位監(jiān)測系統(tǒng)；較大的沉深。

3 船舶改裝概況

3.1 船型

原船是一艘建造于1994年7月的甲板載貨駁，最大載重量為14 400 t，無限航區(qū)。改裝后是一艘四島式半潛駁，拖航最大載重量為13 570 t，下潛最大載重量為5 000 t，被拖航于無限航區(qū)并可在國內(nèi)沿海航區(qū)進行半潛作業(yè)，最大沉深13.5 m。

船級CSA Pontoon Barge/Semi-submersible Heavy Lift vessel。

“重任1500”改裝前后外形見圖1。

3.2 改裝前、后主要技術(shù)參數(shù)

改裝前后主要技術(shù)參數(shù)，見表1

4 半潛駁/船設(shè)計要點

4. 1 結(jié)構(gòu)強度

4.1.1 結(jié)構(gòu)加強

原船是一艘有20年船齡的甲板駁，船體及艙內(nèi)結(jié)構(gòu)均已受到不同程度的腐蝕，在實施改裝前首先需對原船結(jié)構(gòu)進行各方面的評估。如甲板及艙壁測厚，確定船體板及艙內(nèi)結(jié)構(gòu)件更換的范圍和數(shù)量。

另一方面，將甲板駁改裝成半潛駁，船型已發(fā)生了質(zhì)的改變，必須根據(jù)CCS規(guī)范中關(guān)于半潛駁/船的要求，對船舶總縱強度、橫向強度、局部強度進行強度校核。對于不滿足規(guī)范要求的船體結(jié)構(gòu)，需要進行相應(yīng)的改造和加強。例如如對腐蝕嚴重的甲板鋼板、內(nèi)底板進行局部更換新鋼板；對不滿足規(guī)范要求的船側(cè)縱骨、縱艙壁水平扶強材、橫艙壁水平桁材等，在其端部增加肘板，以減小縱骨、扶強材的跨距，或在原桁材上增加新的T型材，使其結(jié)構(gòu)強度滿足CCS規(guī)范要求。

4.1.2 強度計算

（ 1）半潛駁/船的總縱強度計算除了要滿足CCS規(guī)范第2章的要求外，總縱強度的計算工況還應(yīng)包含半潛駁/船的典型作業(yè)工況，其中應(yīng)含有假定期望的最危險作業(yè)工況；

（ 2）橫向強度計算要對船長范圍內(nèi)典型橫向結(jié)構(gòu)（應(yīng)包括假定期望的最危險作業(yè)工況的橫向結(jié)構(gòu)）進行強度校核。同時還應(yīng)考慮半潛駁/船的自重、被運輸物體的最大重量、特定吃水下的外部靜水壓力及此吃水時半潛駁/船舉起被運輸物體最大重量對應(yīng)的均布壓載水的內(nèi)部靜水壓力等載荷的作用；

（ 3）對需拖航的非自航半潛駁，還應(yīng)進行拖航強度計算和拖航阻力計算，拖帶設(shè)備布置處的結(jié)構(gòu)要相應(yīng)做局部加強。

4. 2 首、尾浮箱浮力系統(tǒng)

在甲板上設(shè)置（安裝）浮箱是半潛駁/船船型的重要特征，是保證半潛駁/船在主甲板（舉升甲板）入水后仍能提供足夠浮力和穩(wěn)性、保證船舶下潛或起浮平穩(wěn)的浮力系統(tǒng)。常見的半潛駁/船船型有“三島式”和“四島式”，如30 000 t自航半潛船“華海龍”，其浮力系統(tǒng)是由主甲板左右舷設(shè)置尾浮箱與首樓組成的三島式浮力系統(tǒng)；3 000 t半潛駁“重任301”，則是由是首、尾左右舷各設(shè)一對浮箱組成的四島式浮力系統(tǒng)。

“重任1500”改裝后是一艘四島式半潛駁，主甲板首部左右舷各增設(shè)1個12.5 m×5.6 m×12.5 m的固定浮箱（原船首部甲板室割除）；主甲板尾部左右舷各增設(shè)1個15.0 m×4.0 m×12.0 m的可移動式浮箱（浮箱底部采用大肘板與主甲板連接，需要時可割除）；共同組成其四島式浮力系統(tǒng)。endprint

4. 3 儲備浮力與穩(wěn)性

考慮到半潛駁/船作業(yè)具有特殊性和高風(fēng)險性，半潛駁/船的完整穩(wěn)性校核，除了要校核航行狀態(tài)或拖航狀態(tài)下其完整穩(wěn)性是否符合CCS規(guī)范（對干貨船或非機動海駁）的要求外，還應(yīng)校核半潛駁/船在特定海況條件下的下潛作業(yè)儲備浮力比率及半潛作業(yè)穩(wěn)性是否符合規(guī)范的相應(yīng)特殊要求。此外，規(guī)范對半潛作業(yè)狀態(tài)下的密性要求、最大沉深水線標(biāo)志亦做出了規(guī)定。

4. 3.1 儲備浮力比率要求

儲備浮力比率系指半潛駁/船下潛至最大沉深時，其儲備浮力與該吃水下的排水量之比，是針對半潛駁/船的特殊要求。中國海事局《船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則》國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則（2011）給出了2個儲備浮力比率指標(biāo)要求，我們在“重任1500”的2個首浮箱距主甲板6 m處各增設(shè)了一道尺寸為15.00 m × 1.70 m × 2.00 m的局部浮力體，以保證其儲備浮力比率滿足規(guī)范的要求。

4. 3.2 穩(wěn)性特殊要求

中國船級社《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》（2014）、中國海事局《船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則》國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則（2011），都對半潛駁/船的半潛作業(yè)穩(wěn)性作了特別規(guī)定。

半潛船在半潛作業(yè)下均應(yīng)按10%的燃料、消耗品和備品核算作業(yè)裝載情況的穩(wěn)性。同時對存在自由液面的液體艙都要考慮其最大自由液面影響。

4.4 下潛作業(yè)操作程序

半潛駁/船半潛作業(yè)必須在不超過CCS規(guī)范所規(guī)定的風(fēng)、浪、流等外界條件下進行，并且要在穩(wěn)性計算書、操作手冊等中注明。半潛駁/船下潛作業(yè)的最危險狀態(tài)（船舶穩(wěn)性最差狀態(tài)）是在主甲板（舉升甲板）入水時。為保障半潛駁/船下潛過程的安全可靠，每次下潛作業(yè)都要根據(jù)特定的貨物制定下潛作業(yè)程序和操作步驟，編制相應(yīng)的半潛作業(yè)操作手冊送船級社（CCS）審批。

4.5 壓載系統(tǒng)

壓載系統(tǒng)是半潛駁/船特有的、不可或缺的關(guān)鍵系統(tǒng)，常用的壓載方式有水泵壓載方式和壓縮空氣/水的混合壓排載方式。

為確保半潛駁/船下潛/起浮的裝缷載安全，壓載系統(tǒng)的設(shè)計必須滿足船舶在一個潮汐周期（約4小時漲落潮）內(nèi)完成船舶的下潛或起浮裝缷載作業(yè)。

“重任1500”采用泵壓載方式。設(shè)有2臺功率為60 kW、排量為1 000 m3/h，2臺功率為90 kW、排量為1 100 m3/h共計4臺電動壓/排載水泵，同時開啟時壓/排載量完全滿足4小時內(nèi)完成本船下潛/起浮的要求。本次改裝前，上述4臺泵與原船錨機、拉力機由同一個電站（包括200 kW、120 kW、60 kW發(fā)電機各一臺）提供電力，作業(yè)時4臺泵與錨機不能同時使用。改裝后增設(shè)一臺400 kW發(fā)電機并由其獨立為4臺電動壓/排載水泵提供電力，作業(yè)時4臺泵可同時開啟并且不影響錨機、拉力機等其他設(shè)備的使用。另外，該船設(shè)有氣動液位遙控系統(tǒng)、半開度閥門控制系統(tǒng)和四角吃水集中控制系統(tǒng)，以保證操作人員（船長或岸基支持工程師）對整個下潛/起浮作業(yè)有著全面的掌控。

5 結(jié)束語

“重任1500”改裝為半潛駁工程經(jīng)過4個月的改造施工，于2015年6月底改裝完工并交付使用。2015年7月中旬，該駁順利完成了裝載下潛作業(yè)的首航運載一艘81.2 m ×18.2 m ×5.2 m挖泥船，有效地檢驗了船舶的性能和強度。

“重任1500”改裝為半潛駁后，大大拓展了該船的市場適應(yīng)性和競爭力，提高了船舶的經(jīng)營效益，同時也為類似船舶的改裝提供了良好的借鑒。

參考文獻

[1] 中國船級社，鋼質(zhì)海船入級規(guī)范 2014[S].人民交通出版社.

[2] 中國海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則.國內(nèi)航行海船法定檢驗技 術(shù)規(guī)則（2011）[S].人民交通出版社.

[3] 中國海事局.船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則.國際航行海船法定檢驗技 術(shù)規(guī)則（2014）[S].人民交通出版社.

[4] 改造半潛駁可行性評估（2015，2），廣東海事工程咨詢檢驗公司.endprint