FPSO碼頭舾裝靠泊裝置設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析

郝美 王明艷 武斌

摘 要：作為海上復(fù)雜的浮動(dòng)碼頭，F(xiàn)PSO具有船舶的性能，也有碼頭的功能，而且其還有浮動(dòng)加工廠的特點(diǎn)。包括浮體、單點(diǎn)或者多點(diǎn)系泊系統(tǒng)，擁有泊船系統(tǒng)和公用系統(tǒng)。按照相關(guān)的規(guī)定要求，進(jìn)行FPSO碼頭舾裝靠泊裝置設(shè)計(jì)，需要將FPSO系泊裝置加以制造和安裝，并對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行論證和分析，最終得到滿意的建造效果。

關(guān)鍵詞：FPSO；舾裝碼頭；生產(chǎn)制造

船舶舾裝是造船工藝中的一個(gè)重要組成部分，根據(jù)碼頭的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，F(xiàn)PSO舾裝碼頭是負(fù)責(zé)船上安裝調(diào)試、試航交船工作、下水船舶后期舾裝工作碼頭系泊試驗(yàn)的工作平臺(tái)。舾裝碼頭上有各種設(shè)備，包括起重設(shè)備、焊接設(shè)備、動(dòng)力及照明設(shè)備、系泊裝置等。其中系泊裝置在船舶泊位舾裝期間遭遇惡劣氣象條件時(shí)，能夠保證安全停泊，目前進(jìn)行FPSO碼頭舾裝靠泊裝置設(shè)計(jì)進(jìn)入了先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和分析，得出最佳的建造結(jié)果。

一、FPSO碼頭舾裝靠泊裝置

1.FPSO碼頭作業(yè)范圍較廣，工程量通?？蛇_(dá)船舶建造總工程量的50%左右?，F(xiàn)代船廠的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷推陳出新，使得船舶在船塢內(nèi)的建造周期大幅縮短，在設(shè)計(jì)、制造、安裝等碼頭舾裝作業(yè)時(shí)間上已經(jīng)少于傳統(tǒng)制造方法，而且經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和施工，許多舾裝碼頭具備了防風(fēng)抗臺(tái)的能力。通過(guò)改造舾裝碼頭、合理配置系泊設(shè)備以提高船舶的系泊安全、減少拖航避險(xiǎn)的使用頻率具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.系泊裝置的制造和安裝，采用FPSO系泊與作業(yè)油田的轉(zhuǎn)塔型結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)重量可以達(dá)到數(shù)百噸。FPSO在海中定為使用單點(diǎn)或者多點(diǎn)系泊的抓觀念之，由于單點(diǎn)和多點(diǎn)系泊的類型不同，因此FPSOde構(gòu)件也不同。對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)，要求在FPSO船體中心線靠近船首的位置設(shè)置一個(gè)單點(diǎn)艙，艙內(nèi)和艙頂甲板上安裝單點(diǎn)設(shè)備和部件，對(duì)固定塔-軟鋼臂但袋內(nèi)，在FPSO的船首部分要安裝單點(diǎn)系泊支架等設(shè)備，對(duì)于多點(diǎn)系泊，要在船首和船尾部分設(shè)置系泊絞車等設(shè)備。

3.生產(chǎn)處理站的制造安裝，布置在甲板上，由設(shè)備模塊和生產(chǎn)模塊組成。

燃燒系統(tǒng)和燃燒塔制造安裝，用于收集管路、貨油艙、閥門等工作緊急釋放的殘氣，輸送到燃燒塔。燃燒塔為管架結(jié)構(gòu)，燃燒系統(tǒng)包括了閥門、管路，材料為耐低溫材料，管路的預(yù)制安裝的段數(shù)大約為300段。

卸油裝置包括了串聯(lián)系泊纜、串聯(lián)卸油裝置，鋼結(jié)構(gòu)工程包括了底座、支架制造等。

飛機(jī)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和安裝為鋼管架和鋁合金的結(jié)構(gòu)。船體和艙內(nèi)的涂裝，包括特殊涂裝，全船電纜設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)到數(shù)十萬(wàn)米。

二、FPSO碼頭舾裝靠泊裝置建造設(shè)計(jì)方案

按照工序前移的原則，實(shí)施總段、分段舾裝。舾裝技術(shù)采用單元組裝和預(yù)舾裝的方法，在機(jī)艙、甲板、居住艙室等區(qū)域進(jìn)行單元的分段預(yù)裝和組裝。

1.船體主要結(jié)構(gòu)造完后，就從造船平臺(tái)下水，舾裝是泛指在各個(gè)生產(chǎn)階段的安裝工程，涵蓋 設(shè)備、管系、通風(fēng)、電氣、鐵舾、內(nèi)舾、武器等各個(gè)方面。其技術(shù)和管理過(guò)程，是當(dāng)代船舶建造技術(shù)領(lǐng)域最為重要的課題內(nèi)容；同時(shí)也是艦船領(lǐng)域最為高端的技術(shù)之一。包括舵設(shè)備，錨設(shè)備，系泊設(shè)備，救生設(shè)備，關(guān)閉設(shè)備，拖帶和頂推設(shè)備，還有梯子，欄桿，桅桿等。內(nèi)舾裝：又稱居裝，如艙室的分隔與絕緣材料的安裝，船用家具與衛(wèi)生設(shè)施的制造安裝，在做FPSO碼頭舾裝靠泊裝置建造設(shè)計(jì)方案論證和設(shè)計(jì)的時(shí)候，要求委托方提供資料，設(shè)計(jì)任務(wù)書，包括設(shè)計(jì)的基本要求，完成時(shí)間等。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括油氣田的位置，另外還要有油氣田所在海區(qū)的環(huán)境條件，進(jìn)行方案論證的階段，對(duì)于FPSO儲(chǔ)油量進(jìn)行論證，根據(jù)油田的最大日產(chǎn)油量、運(yùn)油輪的載油量以及油田所在海區(qū)的天氣情況，計(jì)劃的外輸油周期等因素，初步確定FPSO的碼頭舾裝靠泊裝置建造設(shè)計(jì)方案。

2.船舶建造按照分段制作的方式，進(jìn)行預(yù)制件等的分段安裝，船臺(tái)搭載在5萬(wàn)噸級(jí)的可以分成兩段進(jìn)行搭載。對(duì)氣囊下水、船塢內(nèi)合攏、碼頭甲板設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn)后可以進(jìn)行建造。

分段進(jìn)行模塊的制造，對(duì)于預(yù)制件進(jìn)行預(yù)裝，在場(chǎng)地內(nèi)分段制作專用的設(shè)備，整個(gè)船體的合攏以及設(shè)備的安裝，通過(guò)船臺(tái)完成，并加以改進(jìn)。系泊裝置為轉(zhuǎn)塔型結(jié)構(gòu)，使用履帶吊漿各種試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行安裝。

3.根據(jù)油田所在海域的水深和海況以及氣象條件，油田的儲(chǔ)量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)性等因素出不選取了FPSO的方案。出不確定了FPSO船體的主尺度，包含了水線長(zhǎng)和型深，確定了主尺度，考慮水深等，對(duì)甲板面積的要求和單點(diǎn)對(duì)FPSO的要求。選擇FPSO系泊系統(tǒng)的類型和外輸油輪的系靠方式。

三、FPSO碼頭舾裝靠泊裝置強(qiáng)度分析

FPSO由兩大部分組成：上部組塊和船體，上部組塊完成對(duì)原油的加工處理；而船體負(fù)責(zé)儲(chǔ)存合格的原油。

碼頭的靠泊裝置的設(shè)計(jì)，就是將FPSO固定在海上單個(gè)系泊點(diǎn)處。在風(fēng)、浪和海流的作用下FPSO會(huì)以單點(diǎn)系泊為中心進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，這樣就大大減少了海流對(duì)船體的沖擊。目前單點(diǎn)系泊方式被廣泛應(yīng)用。

船長(zhǎng)系數(shù)

臺(tái)風(fēng)大于9級(jí)的時(shí)候碼頭加強(qiáng)船柱的布置，柱間距為30-60米。

碼頭工藝荷載種類包括堆貨荷載、起重運(yùn)輸機(jī)械荷載、汽車荷載以及船舶荷載等。系纜力標(biāo)準(zhǔn)值N及其垂直于碼頭前沿線的橫向分力NX，平行于碼頭前沿線愛(ài)女的縱向分力NY，按照公式計(jì)算可以得到系纜力的標(biāo)準(zhǔn)值以及橫向和縱向的分力KN。

四、結(jié)語(yǔ)

FPSO船舶舾裝靠泊的設(shè)計(jì)技術(shù)要求有其獨(dú)特的特征，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝的時(shí)候，要遵循設(shè)計(jì)編制條文，進(jìn)行模型試驗(yàn)研究論證，方可進(jìn)行安裝和運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊貴強(qiáng)，孫麗萍.FPSO失效數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)[J].船海工程，2015，（5）：68-71.

[2]羅岱，鄭南."FPSO CYRUS"油船改FPSO方案及技術(shù)要點(diǎn)分析[J].船海工程，2017，（6）：150-154.

[3]童波.西非深水FPSO總體設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2016，（3）：11-18.

[4]黃國(guó)良.南海小型FPSO系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].船海工程，2017，（5）：53-56，60.