（南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006）

半潛式生活平臺絞車底座的設(shè)計

朱曄，王婕

（南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006）

介紹某半潛式海洋生活平臺絞車底座和救助艇平臺底座的詳細(xì)設(shè)計及其有限元分析，通過GENIE軟件建模和SESAM軟件有限元分析，證明船體詳細(xì)設(shè)計滿足強(qiáng)度要求，能為絞車系泊的運(yùn)行提供保證。

船體詳細(xì)設(shè)計；GENIE軟件建模；SESAM軟件分析；支撐桿；底座平臺

半潛式生活平臺長104.5m、寬65m，配備300噸重吊，適合在英國北海、挪威北海惡劣海況區(qū)域工作，滿足500人同時居住。該平臺下部是兩個浮箱，兩浮箱之間用四根支撐稈連接，形成浮箱整體，設(shè)有6臺全回轉(zhuǎn)螺旋槳和DP3動態(tài)定位系統(tǒng)。浮箱上部有四個方形支柱，每個支柱長寬都是13m，高度19.5m。上部是甲板包，甲板包上部是上層建筑。該種平臺一般要求在主甲板的首尾的四個角落靠近四個支柱上方安裝系泊絞車，便于錨的固定和收放。本規(guī)范要求四角處各放兩個絞車，而且還要求在首部各增加一個絞車備用，（首部每個角處3個絞車）。四角絞車要求制作底座平臺以支撐，且具有相似性。艏部左舷有救助平臺可以跟絞車底座平臺合為一體，設(shè)計計算過程較為復(fù)雜，本文著重討論左舷絞車平臺的設(shè)計。

1 絞車底座和救生挺救助平臺詳細(xì)設(shè)計

圖1 底座相互位置示意圖

（1）平臺布置。由總布置知道，主甲板處左舷靠近艏部及艏部靠近左弦處布置了大量的起居室，在兩處起居室之間又設(shè)有服務(wù)處所。根據(jù)SOLAS要求，所有救生艇應(yīng)配備重力式儲存機(jī)械動力降落裝置，救助艇存放應(yīng)盡可能靠近起居和服務(wù)處所的地方，集合與登乘地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在容易從起居和工作處所到達(dá)的地方，便于發(fā)生危險時能迅速集中撤離。另外，系泊絞車必須安裝在支柱（COLUMN）上方，才能使錨的固定和收放功能更加充分有效。絞車和救助艇成套設(shè)備由第三方提供，根據(jù)提供的技術(shù)資料數(shù)據(jù)，我們把絞車底座和救助平臺整合在一起，結(jié)構(gòu)更為緊湊，相對位置如下圖1所示。

（2）底座平臺結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計。整個平臺伸出舷外，縱向從FR20到FR30，橫向距中26000mm外板往舷外，垂直方向從甲板包內(nèi)底到主甲板。采用飛翼式結(jié)構(gòu)，用斜撐管支撐平臺。斜撐管的下端受力點(diǎn)位于外板與甲板包中間甲板的交匯處，斜撐管的上下端部用插入板插入桿子的連接形式，下端與外板連接處全焊透，上端與結(jié)構(gòu)平臺的大梁面板也必須全焊透。絞車底座下面的板加厚為15mm，其他板厚為10mm,根據(jù)上圖絞車底座的技術(shù)資料數(shù)據(jù)，在相應(yīng)位置處增加大梁以支撐平臺，強(qiáng)梁尺寸統(tǒng)一為T400×200×12×25，扶強(qiáng)材為HP200×10。平臺的三個纜繩開孔要與下面的導(dǎo)纜器一致，不能超出纜繩的收放范圍，開孔角隅圓角半徑盡可能大，避免應(yīng)力集中而在角隅產(chǎn)生裂紋，開孔邊緣焊接FB150×20的扁鋼增加開孔強(qiáng)度，如圖2所示。

圖2 平臺結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力

2 絞車平臺結(jié)構(gòu)有限元分析

（1）船體結(jié)構(gòu)基本情況。此處主甲板厚為8 mm，甲板縱骨為HP160×9的球扁鋼，甲板在FR23#，F(xiàn) R 2 4#，F(xiàn) R 2 6#，F(xiàn)R27#強(qiáng)橫梁規(guī)格為T400×200×10×12，F(xiàn) R 2 2#，F(xiàn) R 2 5#，F(xiàn)R28#橫艙壁壁厚均為16 mm，水平扶強(qiáng)材均HP180×10；距中32500外板板厚為15 mm，外板窗戶處局部加厚到30 mm（對接縫按規(guī)范要求增加厚板與薄板之間過渡斜坡），水平縱骨為HP200×10，F(xiàn)R23#，F(xiàn) R 2 4#，F(xiàn) R 2 6#，F(xiàn)R27#處強(qiáng)肋骨均為T400×200×12×25，窗戶處過渡到L400×200×12×25；中間甲板板厚為8 mm，支撐管端部局部加厚到15 mm，甲板縱骨為HP160×9的球扁鋼，甲板強(qiáng)橫梁為T400×200×10×12。平臺下面支撐管材質(zhì)均為API 5L×52PIPE，規(guī)格為φ323.8×21.4，φ2 7 3×1 8.6，φ219.1×10.3，φ219.1 × 12.7。

（2）船體結(jié)構(gòu)建模。以向船艏的方向作為X軸正方向，以向左舷的方向作為Y軸正方向，向上的垂直方向則為Z軸正方向。以船體結(jié)構(gòu)圖和底座平臺詳細(xì)設(shè)計圖利用GENIE軟件建模，以便SESAM軟件分析其強(qiáng)度。

（3）網(wǎng)格大小劃分。一般結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以200為宜,考慮到通過網(wǎng)格尺寸的收斂性分析，本文采用整體網(wǎng)格100mm×100mm進(jìn)行分析，對局部形狀特別的地方可將減少網(wǎng)格尺寸以保證有限元分析的精度，如對外板處開孔周圍及支撐桿網(wǎng)格為50mm×50mm進(jìn)行分析.

圖4 基座和管支撐應(yīng)力

（4）結(jié)構(gòu)材料物理特性。底座T型材和支撐桿及支撐桿末端加強(qiáng)肘板都采用高強(qiáng)度鋼材,高強(qiáng)度鋼的最小屈服強(qiáng)度為δ=355MPa，楊氏模量為205000MPa,泊松比為0.3，密度785kg/M3.根據(jù)DNV OS- E301要求，結(jié)構(gòu)所能承載的綜合應(yīng)力不超過0.8δ，因此許用應(yīng)力為284MPa。

（5）力的加載分析。根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商提供的設(shè)備資料和平臺自重給平臺施加載荷，分析與平臺相聯(lián)系的艙壁的受力情況，見圖3。

從以上的應(yīng)力分析結(jié)果可以看出，結(jié)構(gòu)應(yīng)力比284MPa低很多，所以結(jié)構(gòu)是滿足需求的。

圖4中圓圈所指表示局部區(qū)域所受應(yīng)力偏高，這是由結(jié)構(gòu)幾何突變引起的，且這些最高應(yīng)力周圍的結(jié)構(gòu)有足夠的能力分解這些應(yīng)力，所以結(jié)構(gòu)還是滿足規(guī)范要求的。

3 結(jié)語

通過以上GENIE軟件建模和SESAM軟件力的分析，結(jié)構(gòu)應(yīng)力和支撐應(yīng)力均在合理允許范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求，絞車底座和救助艇提升平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的，經(jīng)發(fā)DNV船級社審核，退審?fù)ㄟ^。證明了詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，完全滿足要求。

[1]李鵬，王定亞，肖銳，牟新明，何進(jìn)前.半潛式平臺用錨機(jī)研究[J].機(jī)械工程師,2014.

[2]李志海.深海半潛式平臺多點(diǎn)系泊系統(tǒng)動力特性分析[J].中國石油大學(xué),2010.

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