，，

(1.中國船舶科學(xué)研究中心上海分部，上海200011;2.中船重工(上海)節(jié)能技術(shù)發(fā)展有限公司，上海200011； 3.南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，江蘇 南通 226006)

擬對SEVAN300 FSO圓筒形平臺進(jìn)行改裝設(shè)計，建造成生活平臺。原始平臺的主船體和上建生活區(qū)結(jié)構(gòu)已經(jīng)建造完畢，見圖1。由于建造中期合同失效，此系列平臺建造也終止了后續(xù)建造。此平臺圓筒形的特殊外觀設(shè)計，具有良好的運動響應(yīng)，海上高穩(wěn)定性和舒適性，特別適合用于生活居住平臺。為此，擬將未完工的平臺重新改裝設(shè)計成圓筒形生活平臺。

新改裝設(shè)計后的生活平臺總長104.5 m，主甲板寬65 m，可同時供500人居住，配備6臺全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器、先進(jìn)的DP-3動力定位系統(tǒng)。獨特的圓筒形設(shè)計理念使得該系列平臺具有技術(shù)先進(jìn)性、安全穩(wěn)定性和作業(yè)可靠性等方面的優(yōu)勢，可適應(yīng)英國北海、挪威北海惡劣海況區(qū)域工作等各種惡劣海域環(huán)境下作業(yè)。

該改裝設(shè)計將平臺的功能徹底顛覆，由儲油平臺轉(zhuǎn)化為生活居住平臺，所以在設(shè)計細(xì)節(jié)上變化很大，技術(shù)難點也很多。其次，由于圓筒形平臺船型的特殊性，其穩(wěn)性和救生設(shè)備等布置都有著不同于常規(guī)平臺和船型的技術(shù)難點，需要深入分析穩(wěn)性和布置。

1 總布置改裝設(shè)計內(nèi)容

改裝前平臺主體外圈邊艙是12個L形壓載艙，內(nèi)圈布置5個貨油艙和放泄艙等。中心井房間用于布置設(shè)備；露天甲板(上甲板)上面布置僅需滿足四五十人的生活區(qū)和設(shè)備間。

根據(jù)改裝要求，生活平臺需要具備以下使用功能：能夠操作應(yīng)用于世界各大海域，包括超深水深海域和狹窄海域，在惡劣海況下具有安全的自存能力；在廣泛海域內(nèi)操作擁有較好的定位系泊能力；在服務(wù)海域內(nèi)能夠同時容納500人居??；平臺需要具有近海域移航換位功能(有一定的自航能力)；同時能夠搭載最大4 500 t的甲板載貨量；吊裝能力，具有最大100 t的起吊能力；具有滿足一定能力的人員搭載通道舷梯，用于搭載主生活平臺和FPSO或其他平臺之間的船員過度。

根據(jù)以上船東需求，改裝總布置設(shè)計如下。

1)推進(jìn)系統(tǒng)。為滿足定位和一定的自航能力要求，為平臺配備世界先進(jìn)的DP3動力定位系統(tǒng)。6臺全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，擁有一定的自航能力。在操作工況下6臺推進(jìn)器結(jié)合DP系統(tǒng)同時用于平臺定位。在移行工況下尾部2臺作為主推進(jìn)器，左右舷各2臺作為輔助推進(jìn)器。

2)舭部圍裙。為了提高平臺在惡劣海況下的抗升沉和橫搖能力，特將底部結(jié)構(gòu)加長直徑設(shè)計成了圍裙造型，舭部外凸圍裙式結(jié)構(gòu)能夠有效提高平臺的運動性能，提高抗升沉和抗橫搖能力，提高了平臺的舒適性和安全性。

本平臺總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好，不存在裝載強(qiáng)度問題。主要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度技術(shù)難點在圍裙部分。經(jīng)過結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和優(yōu)化計算，以增加最少的加強(qiáng)筋和肘板的方式優(yōu)化了圍裙部分結(jié)構(gòu)布置，滿足了水動力性能結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

3)主船體艙室。保留12個L形[5]邊壓載艙不變，貨油艙需重新設(shè)計布置成壓載艙、推進(jìn)器設(shè)備間、燃油艙、淡水艙、儲存間和空艙等。原始平臺中心井的貨油泵艙室用于集中布置壓載泵艙，燃油泵艙和防火水泵艙，便于集中維修管理和操作。

4)主甲板布置。為滿足500人生活用電、DP定位及吊裝等使用要求，需要配置強(qiáng)大的發(fā)電機(jī)組。發(fā)電機(jī)組設(shè)計在主甲板(干舷甲板)和上甲板之間，以利于安裝，配電，維修等工作。原始的主甲板上層高不滿足3臺主發(fā)電機(jī)布置要求，故設(shè)計建造中需要拆除主甲板樓層，重新設(shè)計了新的主甲板樓層。在主甲板樓層布置了餐廳、儲藏間、空調(diào)房、洗衣間、健身房等房間。同時為了滿足惡劣海況下風(fēng)浪載荷的要求，主甲板樓層到上甲板樓層外圍壁設(shè)置了防浪墻。

5)上甲板布置。上甲板(露天甲板)上方原始的生活區(qū)只能供四五十人船員居住，故將生活區(qū)部分全部拆除，重新布置了4層500人居住的生活區(qū)，生活區(qū)面積占上甲板大概一半面積，每層可容納大概100多人同時居住，大部分房間都是2人間居住，舒適性比同類半潛式生活平臺高很多。工作間和駕駛樓布置在生活樓上方第五層和第六層，有著良好的海上駕駛和操作視野。左右舷各配備1臺起重能力在1 000 kN的吊機(jī)。為了方便維修設(shè)備器件等，在上甲板堆放區(qū)邊緣設(shè)置了工具維修間。另外，為了用于生活平臺人員與FPSO或油井平臺之間人員的過度，配備了1臺可升降旋轉(zhuǎn)的舷梯用于搭載人員。上甲板還留置可以堆放最大4 500 t甲板貨的堆放區(qū)。配備滿足500人逃生用救生艇，救生筏和工作艇。見圖2。

改造設(shè)計后的500人圓筒形生活平臺主要尺度和參數(shù)如下。

入級船級社 DNV，主船體直徑 60.0 m

舭部直徑 74.3 m,主甲板直徑 66.0 m

船體型深 27.0 m，移行吃水 6.0～8.0 m

最大操作吃水 16.0 m

最大操作吃水排水量 48 333 t

結(jié)構(gòu)吃水 19.0 m，最大移行速度 7～8 kn

推進(jìn)器 ABB/6×AZIPODCZ1400 L

主機(jī) 3臺 Rolls Royce,B32

功率 MCR 5765×3 kW×720 RPM

船員 500人

船旗國 Bahamas巴哈馬

要求該船滿足DNV在2010—2015 年期間已經(jīng)生效或發(fā)布的有生效日期的所有法規(guī)和修正案，船級符號為

DNV +1A1, Accommodation UnitECO

DYNPOS AUTRO,POSMOOR ATA/V(Option),

CLEAN,HELDK-SH, CRANE,

COMF C(3),COMF V(3)

2 穩(wěn)性分析

2.1 完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性分析

該平臺完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性均需要滿足IMO MODU code 的規(guī)范要求[1]。即在來自任何方向下70 kn風(fēng)速所產(chǎn)生的風(fēng)傾力距作用下滿足正常操作工況完整穩(wěn)性橫準(zhǔn)要求和100 kn風(fēng)速下自存工況的完整穩(wěn)性要求，以及來自任何方向50 kn風(fēng)速產(chǎn)生的傾斜力矩的所有破艙工況橫準(zhǔn)要求。對于圓筒形平臺而言，由于主體結(jié)構(gòu)是圓形，船體的長度、寬度各個方向尺度一樣，并無某一方向特征長度，因此，需要計算全方位的風(fēng)傾力距和穩(wěn)性，搜索出最危險的橫傾軸方向，分析其穩(wěn)性。本平臺的上建筑非對稱，所以每個吃水工況在0°-360°范圍，以10°為間隔，進(jìn)行計算，找出每個工況的最危險的橫傾軸方向。

圓筒形生活平臺有4工況需要考慮，即移動航行工況、壓載工況、抗臺風(fēng)自存工況及作業(yè)工況，見表1。

表1 60 m直徑圓筒形生活平臺的典型工況

根據(jù)船東方合同要求正常操作工況和風(fēng)暴自存工況下需要滿足承載最大3 000 t甲板載荷，而在最大作業(yè)工況需要滿足承載最大4 500 t甲板載荷。在設(shè)計初期發(fā)現(xiàn)原始壓載艙室不能滿足裝載的穩(wěn)性要求。主要問題在于首部4 500 t甲板載荷重心太靠前，平臺將會嚴(yán)重首傾。為了解決這一問題，對尾部的原始貨油艙空間進(jìn)行重新劃分設(shè)計，考慮盡可能減小自由液面對穩(wěn)性高度的影響，將其改成4個壓載艙，用于壓載調(diào)平。同時，增加的壓載艙可以在深吃水時降低平臺重心，提高深吃水時的穩(wěn)性。優(yōu)化設(shè)計后的壓載艙室分布見圖2 b)。

2.2 救生筏可操作性

另外，為滿足500人救生要求，該平臺需要布置一定數(shù)量的救生艇和救生筏。在任何破艙工況下可操作的救生艇和救生筏數(shù)量都要能夠滿足500人同時救生。以救生筏為例，根據(jù)IMO MODU《海洋工程平臺設(shè)備規(guī)范》要求，平臺救生筏需要滿足以下規(guī)則：①每個平臺都要能夠提供同時滿足所有船員逃生用的一定數(shù)量救生筏；②在任何破艙工況下，救生筏的下放位置至少要高于水線2 m以上。

由于本平臺的救生筏采用的是氣脹下拋式，在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)救生筏在淺吃水下破艙大傾角工況下拋后可能會觸底舭部圍裙。根據(jù)救生筏的設(shè)計吃水和下拋沖力可以大致得到救生筏下拋后不會觸底舭部圍裙要滿足：舭部圍裙吃水至少0.5 m以上。平臺救生筏的布置和下拋示意見圖4。

為了同時滿足500人救生要求，每個救生筏吊位置配備4個25人救生筏，因此在任何破艙工況下至少需要5個救生筏吊能夠同時使用。由于受到上甲板布置空間的限制，根據(jù)IMO MODU規(guī)范要求的所有破艙工況，淺吃水(移行吃水和壓載吃水)的極限破艙工況下，設(shè)計布置的7個救生筏吊位置均少于5個以上的救生筏吊可用(極限破艙橫傾角17°)。所以，為滿足救生筏吊的可行性，犧牲平臺一部分穩(wěn)性，將橫準(zhǔn)要求提高，將極限破艙橫傾斜角度由17°限制到15°。并進(jìn)行救生筏吊下拋可行性驗證計算。計算結(jié)果顯示設(shè)計布置的救生筏位置剛好能滿足設(shè)計要求。

救生筏吊可行性驗證計算橫準(zhǔn)要求：

1)救生筏距離水線中心距離L1A大于圍裙邊緣距離水線中心位置L2A:L1A>L2A。

2)救生筏下拋時在水線以上至少2 m高度,H1A>2.0m。

3)圍裙邊緣吃水HB,HB>0.5 m。

4)可使用的筏吊數(shù)量N,N≥ 5。

但是，由于本平臺的破艙工況很多，又同時需要分析平臺各方向上的破艙，根據(jù)上百個破艙工況浮態(tài)用常規(guī)的畫圖方式評判救生筏吊可行性并不現(xiàn)實。本船的穩(wěn)性模型和穩(wěn)性計算基于NAPA軟件，通過以上穩(wěn)性計算方法，使用NAPA軟件編程來進(jìn)行許用重心高度的計算和救生筏吊可行性驗證計算。以一個吃水條件下一個破艙工況為例，見表2。

表2 救生筏吊可行性驗證計算例子

2.3 穩(wěn)性分析結(jié)果

3 結(jié)論

1)采用有針對性的改裝設(shè)計方案，優(yōu)化總體布置，能夠?qū)τ推脚_改裝成高性能的生活平臺。

2)NAPA軟件編程是研究圓筒形平臺穩(wěn)性設(shè)計和評判救生設(shè)備可操作性問題的有效方法。利用該軟件不僅能較好的從360°方向上研究分析該型平臺穩(wěn)性技術(shù)，同時能很好處理大量破艙工況下的救生設(shè)備可行性的綜合分析，以優(yōu)化救生設(shè)備的布置，提高其利用率。

3)合理布置救生設(shè)備、進(jìn)一步優(yōu)化布置提高救生設(shè)備的可利用率有待繼續(xù)深入研究，能否從救生設(shè)備的下放方式上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計值得探討。