廢棄平臺拆除船舶穩(wěn)性計算概述

周 健，趙 剛，劉建峰，姜宇飛，韓敬艷，陳 曦，郭永捷

（海洋石油工程股份有限公司維修公司，天津 300461）

0 引言

隨著導(dǎo)管架平臺服役年限的逐漸增加，需要拆除的廢棄平臺也在逐年增加，廢棄平臺的拆除將作為導(dǎo)管架平臺整個生命周期中不可或缺的一部分。但在國內(nèi)廢棄平臺的拆除案例較少，廢棄平臺的計算也在積累經(jīng)驗的過程中。下面僅對其中的吊裝計算部分進行簡述。

船舶穩(wěn)性分析主要是對拆除平臺組塊放置在駁船后拖航回陸地過程中船舶航行狀態(tài)進行計算分析，檢驗其是否滿足規(guī)范要求。對于沒有特殊要求的項目，規(guī)范一般采用DNV GL（Det Norske Veritas，挪威船級社；Germanischer Lloyd，德國船級社）。計算程序目前通常采用的是Ultramarine 公司開發(fā)的MOSES 軟件。這是一種海洋工程建模、模擬和分析軟件。

棄置平臺組塊拖航穩(wěn)性分析步驟主要分為：船舶及艙室建模、貨物加載、環(huán)境條件及船舶狀態(tài)加載、完整穩(wěn)性及破艙穩(wěn)性校核4 步。

1 船體及艙室建模

1.1 建模及參數(shù)設(shè)定

對于穩(wěn)性計算的船體及艙室建模，主要參考船舶的型值表和型線圖、艙室布置圖等相關(guān)文件資料。因為大部分駁船的船型和艙室都是對稱的，所以只需要建一側(cè)的型線對稱過去即可。下面以泰國雪弗龍拆除項目為例進行介紹。

運輸駁船編號為2801，在MOSES 駁船模型文件中依次定義船舶參數(shù)、駁船建模、艙室建模、駁船進水點。

（1）定義船舶參數(shù)。

&DESCRIBE BODY crest2801 BARGE -sect 2.378e8 45 3.52 ——定義駁船2801 的彎曲剛度、作用點X 坐標、對應(yīng)的剖面模數(shù)

*w 42.733 0 3.414 ——駁船受風(fēng)面積中心

#area *w 118.916 416.203 0 ——駁船在X/Y 方向上的受風(fēng)面積

*cen 43.206 0 3.416 ——空船重心

#WEIGHT *cen 1454.96 7.803 24.749 24.749 -ldist 0 85.344 -cate lightweight ——空船重量、回轉(zhuǎn)半徑及沿長度方向上受力范圍

（2）駁船建模。

（3）艙室建模。

（4）定義駁船進水點。駁船的進水點通常為駁船甲板面上的4 個角點。

船舶MOSES 模型如圖1 所示。

圖1 駁船船體MOSES 模型

1.2 坐標系統(tǒng)

船舶穩(wěn)性本報告使用圖2 所示的坐標系統(tǒng)，除非另作說明。圖2 中，X 軸坐標原點位于駁船船艏，Y 軸坐標原點位于駁船中心線，Z 軸坐標原點位于駁船底部龍骨。

風(fēng)浪流的方向為該環(huán)境荷載的來向，與X 軸反方向，延逆時針方向旋轉(zhuǎn)。從船尾方向來的波浪其波浪角0°，從右舷方向來的波浪其波浪角為90°，從船角方向來的波浪波浪角為45°或135°，船艏來的波浪波浪角為180°。

2 貨物加載

圖2 整體坐標系統(tǒng)

穩(wěn)性計算中，駁船上的貨物是以重心、重量、回轉(zhuǎn)半徑及受風(fēng)面積、受風(fēng)面積中心的形式加載到MOSES 程序中。

駁船2801 上運輸2 個拆除的組塊FUWL和FUWM 返港，駁船上的貨物包括FUWM 組塊和FUWM 組塊。在程序中需分別定義每個貨物的名稱、重心、受風(fēng)面積中心、重量、回轉(zhuǎn)半徑及受風(fēng)面積，如下所示：

3 環(huán)境條件及船舶狀態(tài)

首先設(shè)置駁船的吃水和縱傾角。吃水一般取駁船型深的35%～60%，縱傾角參照CCS（中國船級社）海上拖航指南（中）的規(guī)定[1]。

為了降低駁船在拖航過程中受到的波浪阻力，在MOSES程序中要給駁船設(shè)置一定的艉傾，即船艏吃水小于船尾吃水，被拖船舶拖航出海時的首吃水及首尾吃水差建議不小于表1 的參考數(shù)值。但是，這不是非強制性規(guī)定。

設(shè)置艙室壓載時，由于在現(xiàn)實施工中，壓載艙內(nèi)的壓載水不可能完全排凈或者完全壓載滿，壓載艙的壓載范圍為3%～98%，并通過&COMPARTMENT -approximate 命令來平衡自由液面對船舶穩(wěn)性的影響。

對于可調(diào)載的船舶，即船舶可以在施工過程中壓載，僅需要選定要壓載的艙室，結(jié)合前面定義的船舶及貨物的重量、重心位置，系統(tǒng)會自動計算并分配每個艙室的壓載量，使船舶滿足吃水及縱傾條件，并達到平衡，此刻對于貨物的擺放位置有很高的自由度。對于施工過程中不可調(diào)載的船舶，需預(yù)先按照可調(diào)載船舶的條件進行試算，得到最終平衡狀態(tài)下的壓載分布，并在離港前按照此壓載方式進行預(yù)壓載。這樣對于貨物的擺放位置就有一些要求：首先貨物的重心需靠近船舶的中縱線，使得船舶在沒有貨物航行時不會產(chǎn)生很大的橫傾，然后貨物重心不能太過靠向船尾，這樣會使船舶出港時產(chǎn)生艏傾，增大拖航阻力。

表1 縱傾參考 m

圖3 駁船壓載方案（數(shù)字百分比為該艙室的壓載量）

環(huán)境條件即設(shè)定該施工海域的風(fēng)、浪、流數(shù)據(jù)，部分字段的含義見表2。

表2 環(huán)境條件的設(shè)置

4 完整穩(wěn)性及破艙穩(wěn)性校核

完整穩(wěn)性校核的是在100 節(jié)風(fēng)速的條件下的駁船運輸狀態(tài)，破艙穩(wěn)性校核是在50 節(jié)風(fēng)速條件下破損單一艙室進水的條件下的駁船運輸狀態(tài)。

Noble Denton 拖航規(guī)范[2]中要求：①初穩(wěn)心高（GM）＞1；②穩(wěn)性范圍（角度）＞40°；③復(fù)原力臂與風(fēng)傾力臂的面積比值＞1.4。泰國項目的運輸穩(wěn)性曲線如圖4 所示。

圖4 完整穩(wěn)性曲線

5 結(jié)語

在總結(jié)泰國雪弗龍平臺拆除項目中組塊拆除經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，簡述了進行廢棄平臺海上拖航運輸穩(wěn)性分析的幾個步驟，重點介紹了駁船拖航穩(wěn)性分析的計算方法。由于廢棄導(dǎo)管架平臺的拆除在我國已經(jīng)逐步走向成熟，其計算方法也有很多實際工程項目來驗證，希望對未來更深入的研究起到借鑒的作用。