64 m 新型平臺供應(yīng)船的優(yōu)化設(shè)計

方維林

(蕪湖造船廠有限公司，安徽 蕪湖241001)

0 引言

近年來，傳統(tǒng)的海工輔助船由于受服務(wù)功能的局限，作業(yè)性能相對較弱，因而必須加快自主創(chuàng)新和研發(fā)，促進海工輔助船舶產(chǎn)品升級。

64 m新型平臺供應(yīng)船(PSV)作為一種海洋石油鉆井平臺支持工作船，是在早期東南亞建造的同尺度同型船舶基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計的，增加了浮油回收等功能，同時可載運甲醇等三類化學(xué)品。本文在分析64 m新型平臺供應(yīng)船的技術(shù)特點基礎(chǔ)上，從主要艙室及設(shè)備布置、推進系統(tǒng)配置、DP2動力定位系統(tǒng)、軸系安裝工藝、用戶思維設(shè)計等方面介紹了具體的設(shè)計優(yōu)化方案。

1 技術(shù)特點及主要參數(shù)

1．1 技術(shù)特點

64 m新型平臺供應(yīng)船入級美國船級社(ABS)，掛新加坡國旗，設(shè)計滿足 SPS code 2008和 MLC 2006及無人機艙的要求，是一款適合無限航區(qū)、高度自動化、節(jié)能環(huán)保型多功能高端海工船。

本船船體為鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu)，采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，設(shè)有球鼻艏、方形艉、嵌入板式鋼護舷和橡膠護舷，主甲板兩舷設(shè)有擋貨欄桿。

優(yōu)化后的主要功能及配置如下:

(1)為鉆井平臺和岸線間運送所需的淡水、燃油、散裝水泥、泥漿、鉆井水、鹽水、甲醇及類似化學(xué)品等各類物資;同時具備I級對外消防、救助、浮油回收、動力定位等功能。

(2)主推進系統(tǒng)配備2臺主機和2臺全回轉(zhuǎn)舵槳裝置，配置2臺艏側(cè)推、2臺軸帶發(fā)電機、3臺主發(fā)電機組和1臺應(yīng)急發(fā)電機組。

1．2 主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

總長 64．0 m

垂線長 57．6 m

型寬 16．0 m

型深 6．5 m

設(shè)計吃水 4．9 m

結(jié)構(gòu)吃水 5．4 m

載重量(結(jié)構(gòu)吃水時) ～2 000 t

定員 60人

主機功率 2×1 920 kW

主機轉(zhuǎn)速 750 r/min

航速 13 kn

2 主要優(yōu)化設(shè)計方案

2．1 總體布置優(yōu)化

為增加浮油回收功能和裝載甲醇及類似化學(xué)品，在保持船舶主要尺度不變的前提下，需要對總體布置進行重新優(yōu)化設(shè)計使其更加合理。優(yōu)化后的總布置圖更加緊湊、合理，舵槳艙與水泥罐艙直接隔出甲醇艙，原泥漿鹽水艙兼作浮油回收艙。具體布置如圖1所示。

2．1．1 主甲板以下布置

本船主甲板以下由5道水密橫艙壁組成，將主船體分隔成艏尖艙、艏側(cè)推艙、機艙、散裝水泥艙及浮油回收艙、甲醇艙和舵槳艙等6個艙段。全船共設(shè)有5道液壓水密門，其中2道位于舵槳艙前壁，1道位于散裝水泥艙及浮油回收艙前壁，2道位于機艙后部右舷和前壁。

艏尖艙Fr91向艏自船底部延伸至艏樓甲板終止，艏側(cè)推艙位于Fr83至Fr91之間。

散裝水泥艙及浮油回收艙、甲醇艙為載貨區(qū)，位于Fr4至Fr50之間，舵槳艙位于Fr4向后的艉部。

機艙設(shè)于載貨區(qū)的前方，位于Fr50至Fr83之間，設(shè)有各種必需的油艙柜。機艙底部的雙層底下設(shè)置液艙或空艙。機艙和集控室均設(shè)有通向主甲板的梯道和應(yīng)急逃口。

2．1．2 主甲板以上艙室布置

主甲板以上Fr91向艏的上層建筑內(nèi)部設(shè)有廚房、艙廳、醫(yī)務(wù)室、CO2室、空調(diào)機室、冷庫、油漆間、儲藏室等。

艏樓和上艏樓甲板設(shè)有應(yīng)急發(fā)電機室、船員及特殊作業(yè)人員住艙、會議室等。

駕駛甲板位于上艏樓甲板以上，其布置視野開闊。駕駛室內(nèi)有前后駕控區(qū)、海圖區(qū)、無線電區(qū)和休息區(qū)等。

羅經(jīng)甲板設(shè)雷達信號燈、雷達天線、衛(wèi)星通信天線和若干信號燈等，對外消防炮設(shè)置在羅經(jīng)甲板靠近煙囪頂部的兩側(cè)。

圖1 64 m新型平臺供應(yīng)船總布置圖

2．2 推進系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

由于同類型船推進系統(tǒng)配置3臺側(cè)推器(艏部2臺，艉部1臺)、2臺主機、2套螺旋槳、2套舵機，因而使得系統(tǒng)配置復(fù)雜、經(jīng)濟性差且操縱性不良。

針對上述問題，本船經(jīng)過對多種備選方案的分析比較，最終選用全回轉(zhuǎn)舵槳裝置，同時配有2臺主機和2臺艏側(cè)推的推進方案。全回轉(zhuǎn)舵槳裝置不僅具備螺旋槳和舵的功能，而且系統(tǒng)配置簡單，具有更為靈活的操縱性，同時與艏側(cè)推組合可以更能有效地實現(xiàn)各種海況下DP2動力定位功能。

2．3 DP2動力定位系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

由于該型船只作業(yè)海域的天氣經(jīng)常極端變化，需要船舶自身在抵抗風(fēng)浪和浪涌等惡劣海況下具有足夠的動力定位能力，以滿足對外消防和為鉆井平臺輸送原料或物資等功能服務(wù)要求，因此動力定位能力是考量此類船舶實現(xiàn)作業(yè)能力的重要指標(biāo)之一。在項目總體設(shè)計階段，結(jié)合主推進、艏側(cè)推等綜合技術(shù)性能，優(yōu)化DP系統(tǒng)設(shè)計，借助DP能力理論蝴蝶圖分析，使得本船各種工況下具有較強的動力定位能力。

2．4 軸系安裝新工藝設(shè)計優(yōu)化

軸系加工與安裝質(zhì)量是提高軸系傳遞效率的一項關(guān)鍵技術(shù)。本船機艙位于船中靠艏，主機功率從飛輪端輸出后，經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、中間軸、萬向聯(lián)軸節(jié)到離合器舵槳裝置，屬于典型的“Z”型長軸系。本船主要應(yīng)用舵槳裝置基座全站儀三維定位技術(shù)、斜軸系拉線法、下裝式舵槳吊裝法以及預(yù)鏜孔等新工藝設(shè)計技術(shù)，有效控制軸系安裝精度，使軸系傳遞效率在理論計算的基礎(chǔ)上得到較大提高。

2．5 用戶思維的設(shè)計方法

在把握總體性能基礎(chǔ)上，打破傳統(tǒng)單一設(shè)計思維模式，從營運市場現(xiàn)狀與趨勢、用戶需求、操作可靠性與便利性等角度出發(fā)開展設(shè)計工作是本型船的創(chuàng)新點。取得的主要技術(shù)成果有甲板加注/排放站由傳統(tǒng)的單舷1只變?yōu)閱蜗?只，適應(yīng)在各種港口及基地加注和對外提供物資;堅持自主生產(chǎn)設(shè)計，利用三維軟件TRIBON作為數(shù)字化設(shè)計工具，注重與船東溝通，了解船東的真實意圖和想法，努力把船東意見消化在設(shè)計階段，在全船綜合布置特別是在設(shè)備、管電綜合布置優(yōu)化方面，大大提高了有效空間和操作便利。該項技術(shù)的成功應(yīng)用受到船東、船檢的高度評價。

3 結(jié)語

平臺供應(yīng)船的設(shè)計優(yōu)化是一個系統(tǒng)工程，貫穿產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計和建造的各個階段，總體設(shè)計時就應(yīng)充分重視。本船優(yōu)化設(shè)計主要體現(xiàn)以下方面:

(1)通過對艙室及設(shè)備布置進行優(yōu)化，使其布置更加合理。

(2)推進系統(tǒng)和DP2動力定位系統(tǒng)通過設(shè)計優(yōu)化，船舶系統(tǒng)配置簡單，靈活性強，動力定位能力得到提高。

(3)軸系安裝采用新工藝后，提高了軸系安裝精度。

(4)從用戶角度出發(fā)利用TRIBON軟件滿足用戶要求。

盡管優(yōu)化過程中遇到各種困難，產(chǎn)品完工交付后得到了船東和船檢的認同，為后續(xù)同類型產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。

［1］ 中國船舶工業(yè)總公司．船舶設(shè)計實用手冊［M］．北京:國防工業(yè)出版社，2015．