陳 品，樊祥濱，王程臨，郭 鵬，劉 鵬

[海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520]

0 引 言

隨著我國深海油氣開發(fā)的不斷推進以及國際化戰(zhàn)略的需要，深水結構物日趨大型化，面對的作業(yè)海況日益復雜。深水半潛式起重鋪管船(SSCV)以其對惡劣海況的適用性以及在深水海底管線鋪設中的高效性而具有不可替代的優(yōu)勢，是海洋工程系列化深水船隊必不可缺的船型，在海洋工程領域具有重要地位與市場前景。作為目前世界最先進的船型之一，SSCV最先進的性能是在深海海域的起重以及海底管線鋪設，而建造該類船舶，重量和重心控制是極其重要的一項內容，其好壞直接影響到整個項目能否成功。重量是海洋工程裝備的重要設計參數(shù)，對船舶性能、可變載荷、強度等都有一定影響[1]。重量重心直接影響海工產品的性能優(yōu)劣和設計成敗。因此，研究SSCV的重量控制技術，有著非常重要的意義。

本文介紹了重量控制的意義以及建造期間的重量控制方法，并闡述了船舶超重的解決措施。

1 重量的分類及空船重量

1.1 重量的分類

SSCV的最大重量一般由自重(空船重量)和可變重量(可變載荷)組成。根據(jù)常規(guī)統(tǒng)計，空船重量包括船體結構、上層建筑、各種永久安裝的甲板機械、輪機設備、管系和電氣設備、永久安裝在船上的吊機及鋪管設備的重量，還包括空船狀態(tài)下機器正常運轉時所需的各種液體的重量(例如潤滑油、液壓油、冷卻水等的重量)。圖1為典型的SSCV船型。SSCV的可變載荷主要包括船舶工作時所用的燃油、淡水、海管、吊裝載荷等。因此，在平臺的設計最大重量一定時，空船重量和可變載荷就形成了對立的關系。當空船重量超出估算值時，可變載荷就可能達不到所需的值。

圖1 典型深水半潛式起重鋪管船F(xiàn)ig.1 Typical deepwater SSCV

1.2 空船重量

1.2.1空船重量的定義

空船重量是指船舶裝備齊全但無裝載時的重量。

根據(jù)國際海事組織(IMO)、美國船級社(ABS)和中國船級社(CCS)的海上移動式鉆井平臺(MODU)規(guī)范[2-4]，空船重量指整個船舶連同安裝的機械設備和舾裝，包括固定壓載、備件以及機械管系中至正常工作液面的各種液體的重量，但不包括儲存在液艙內的油、水、消耗品或者可變載荷、儲存物品、船員和行李重量。船舶中比較模糊的重量是否屬于空船重量，需要與船東達成一致，并在計算裝載情況時不遺漏、不重復。

1.2.2空船重量的生命周期

SSCV的空船重量，在不同的階段有不同的重量數(shù)據(jù)，具體如下。

(1) 方案設計階段的估算重量。

(2) 在基本設計階段，隨著設計的進展，對方案設計的估算重量進行完善和細化，得到的設計重量由負責基礎設計的單位完成；事實上，基本設計確定后，重量的大局已定。

(3) 根據(jù)詳細設計計算，統(tǒng)計出的詳細設計重量報告。

(4) 在建造過程中，加工設計對重量進行控制，可以通過稱重得到建造完成后的分段完工重量，出具各階段重量控制報告直至建造完成。

(5) 在接近完工狀態(tài)，可以通過傾斜實驗測量吃水并加以計算，所測得的實際空船重量(實際自重)。

上述各階段重量數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 不同階段的重量數(shù)據(jù)
Fig.2 Weight data at different stages

2 重量控制

2.1 重量控制報告

重量控制報告是建造場地用來發(fā)現(xiàn)超重的重要武器，重量報告應該包括以下內容。

(1) 重心坐標定義。

(2) 各項重量的釋義、涵蓋的內容以及重量生成的方式。數(shù)據(jù)來源可以通過手工計算，也可以根據(jù)實際模型軟件導出。

(3) 分類匯總重量。表1為典型的分專業(yè)匯總重量的表格示例。

表1 分專業(yè)匯總重量表格Table 1 Weight table with each category

(4) 報告記錄重量的關鍵變化，記錄各版次之間的重量變化情況。

(5) 記錄重量的變化趨勢，分類統(tǒng)計變化趨勢圖。

(6) 監(jiān)控設計余量，以防超重的發(fā)生。

2.2 建造階段的重量控制原則及方法

2.2.1建造階段重控流程

建造階段的重控流程如圖2所示。

圖2 建造階段的重控流程Fig.2 Flow chart of weight control in construction

2.2.2建造階段重控原則

建造過程中若不仔細控制重量，往往會引起重量的大量增加，這是船舶建造中常見的問題?？稍谝韵聨讉€方面來嚴格控制平臺建造過程中的重量變化：(1)建造需嚴格按圖施工；(2)嚴格控制材料代用；(3)生產設計中若修改了詳細設計，特別是引起重量增加的項目，須嚴格控制；(4)對板材厚度偏差要進行抽樣統(tǒng)計，計算板厚偏差；(5)及時記錄跟蹤到貨設備的重量重心，分專業(yè)形成重控報告。

2.2.3建造階段重控方法

第一，建造項目部要與材料供貨商進行良好的準備工作，要求供貨商提供材料準確的重量和重心，包括舾裝材料和機械電氣設備等，這些詳細的數(shù)據(jù)能夠保證空船重量的準確性。

第二，建造過程中嚴格控制工藝過程的規(guī)則，不隨意使用較厚板來代替原本設計中的薄板，不隨意更改設計尺寸，不隨意進行材料替代，尤其是用大規(guī)格代替小規(guī)格。另外，建造過程中應嚴格控制使用臨時加強結構，尤其不能將加強結構留于船體內部；應嚴格控制焊接參數(shù)，避免焊腳太大；對于業(yè)主或者詳設要求的加厚板材等行為，一定要綜合考慮并進行協(xié)商，避免無謂加重空船重量。

建造過程中對重量的控制是必要的。要嚴格管理，按照圖紙設計施工，提高加工質量，材料與設備不能隨意替代。若需替代時，必須與設計部門聯(lián)系，并得到設計部門的批準后方可執(zhí)行替代。平臺建造過程、建造工藝的重量控制，可從以下方面實施。

(1) 如在建造階段有重量增加的修改，加工設計修改了詳設，需要報批。

(2) 每張加工設計的圖紙應標有圖紙內所含桿件的重量，并計入重控報告，按階段報業(yè)主。

(3) 建造過程中嚴格控制工藝過程的規(guī)則，不隨意使用較厚板來代替原本設計中的薄板，不隨意更改設計尺寸，不隨意進行材料替代，尤其是用大規(guī)格代替小規(guī)格。

(4) 如業(yè)主允許，在船體機艙等位置取消包裹絕緣白鐵皮。

(5) 通過使用較薄板、使用鋁合金材料、簡化刷油漆等方式來對船名標示進行減重。

(6) 建造過程中嚴格控制使用臨時加強結構，使用后應拆除并打磨光滑，尤其不能將加強結構留于船體內部，如確實需要，應報批。

由于船舶設計階段計算所得的重量和重心位置與船舶建造完成之后的實際重量重心往往存在一定的偏差，所以建造完成后必須進行傾斜試驗，以便準確獲取重量重心位置[5]。因為重量重心關乎平臺的安全，所以船東和船級社都非常重視傾斜試驗。為了保證傾斜試驗結果的準確，船級社對試驗狀態(tài)有明確的規(guī)定，要求船舶盡可能達到完工狀態(tài)，從重量的角度，船級社要求整船的重量完工情況不得低于98%。所以從建造場地的角度，往往把傾斜試驗看成完工的一個重要節(jié)點。需要注意的是，雖然傾斜試驗是確定空船重量的最終手段，但超重不能在傾斜試驗后才發(fā)現(xiàn)。

3 超重的補救措施

針對超重引起的各種后果，可以采取以下補救措施。

(1) 浮力不足。在原設計干舷尚有余量的情況下，提高吃水是解決浮力不足最經濟的辦法，對于半潛船舶而言，還需要保證拖航吃水不超過下浮體甲板，拖航吃水至少要低于下浮體甲板0.3m。如吃水不能調整，則只能通過增加浮體的辦法增加浮力，如可以在半潛船舶的原下浮體兩側加固定翼。

(2) 穩(wěn)性不足。半潛船舶加固定翼后，往往使得穩(wěn)性變差，這時需要增加水線面積改善穩(wěn)性。常見的做法是在立柱的側面增加浮體。

(3) 浮態(tài)不理想。用過多的壓載水調整浮態(tài)會引起有效載荷的減少。有時需要考慮重新布置分艙來改善重心與浮力的平衡。

(4) 強度不夠。超重一般不會引起總體強度問題，可以考慮采用更高強度的材料。

4 結 語

針對深水半潛式起重鋪管船，總結了船舶的重量分類、重量控制的意義以及建造期間的重量控制方法。重量控制對于深水半潛式起重鋪管船的建造是關鍵性的技術，所以應該引起足夠的重視。在實際建造中應該建立專門的重控小組并設置公司級別的重控體系，避免在項目后期造成無法挽回的損失。

[1] 劉海霞.深水半潛式鉆井平臺的重量控制探述[J].中國海洋平臺,2011,26(6)：9.

Liu Hai-xia.Weight control of deepwater semi-submersible drilling unit [J].China Offshore Platform,2011,26(6)：9.

[2] 中國船級社.海上移動平臺入級及建造規(guī)范[S].2005.

China Classification Society.Rules for mobile offshore drilling units [S].2005.

[3] American Bureau of Shipping.Rules for building and classing mobile offshore drilling units [S].2006.

[4] International Maritime Organization.Code for the construction and equipment of mobile offshore drilling units [S].2001.

[5] 王凱歌,周晶,尹東亮.大型船舶現(xiàn)場建造期間的重量重心控制[J].裝備制造技術,2016(6)：181.

Wang Kai-ge,Zhou Jing,Yin Dong-liang.Control of weight and center of gravity during building large shipping vessels [J].Equipment Manufacturing Technology,2016(6)：181.