國內OSV船型技術最前沿

陳 偉 趙云鵬 徐 捷

海洋工程輔助船（簡稱OSV）是為海洋油氣開發提供配套服務的工程船舶的總稱，通常涵蓋了三用工作船（簡稱AHTS，功能包括起拋錨、拖帶、供應）、平臺供應船（簡稱PSV）、交通船、救助船、物理勘探船、大型近海起重船、導管架下水駁、大型半潛運載船、鋪管船、潛水作業船、守護船、救護船等。

海洋油氣開發關系到國民經濟發展大局，研究我國海洋油氣勘探開發工程所需的OSV相關高端裝備技術，是提高我國海洋油氣開采綜合能力的一項關鍵性工作。特別是我國的海洋油氣開發已逐漸向深海海域發展，為適應這種戰略轉移，滿足深水作業要求的OSV已成為當前急需開發的船型。

國內最新技術發展趨勢

總體來看，目前國內OSV船型技術發展的趨勢和特點主要體現在七個方面。

一是多功能、多用途、一體化。大功率、深水、多用途成為發展趨勢，兼具備守護功能、救助功能、平臺供應功能、對外消防滅火功能、海面溢油回收功能等。

二是超大功率推進裝置。超大推進功率動力裝置的配置，使推進功率能綜合利用，向特種作業設備供電、供氣、牽引等，發揮最佳的效能。并對柴油機直接驅動推進、柴電混合推進、電力推進等多種推進方式進行綜合考慮。

三是綠色能源等多種環保技術應用。目前新建 造 的AHTS和PSV船型都有采用CCS Clean入級符號標準、燃油艙雙殼保護、壓載水處理裝置等新技術運用；配置柴電混合推進、電力推進、雙燃料發動機等新型推進裝置。但是由于國內研發技術、設備生產能力薄弱，港口配套設施不完善，目前尚沒有廣泛使用清潔能源(LNG燃料、生物燃料)、雙燃料發動機的OSV。

四是全智能化、全自動化、高可靠性。無人機艙的全自動化控制，駕駛室、集控室全電腦化控制，僅需1人就可通過控制桿（Joystick）操縱船舶航行，而且其冗余設計使船舶可靠性大幅度提高。

五是高精度動力定位能力。根據海洋工程作業的特殊性要求，目前新建、在建的OSV絕大部分都具有動力定位能力(DP)，配置大推力的艏艉管道側推裝置和伸縮式大推力全回轉舵槳裝置，可保證海上作業時的高精度定位。

六是特殊工程設備模塊化、集裝箱化。特殊作業設備模塊化安裝，移動式、集裝箱式甲板消防滅火系統及集裝箱化的海面溢油回收裝置等。

七是船舶舒適性要求提高。國際海上勞工公約MLC2006的生效實施，穿浪型船首設計，船上艙室振動、噪音標準的提高，使船員艙室舒適度較以往有了大幅提高。

關鍵技術研究總體情況

國內主要船舶設計公司、研究院以目前已開發的多種類型OSV為主體，主要研究方向和關鍵技術有以下幾個方面。

進行船型開發研究和試驗，對大型推進動力、電力推進的應用、快速性能、系柱拖力、深水起拋錨作業、深水作業抗風浪性能、動力定位系統、深水監控技術、特種作業功能、300米飽和潛水、深潛生命保障系統、遙控潛水器（ROV）遙控檢測、海上直升機起降、水下挖溝作業方式、水下作業動力輸送系統、海底管線高效鋪設、開溝埋管與檢測維修、大型半潛運載、調載系統、特種作業船舶穩性等方面進行專題研究、技術論證和綜合分析，攻克了相關關鍵技術難題。目前，國內主要船舶設計單位已經或正在重點研發的船型及其關鍵技術如下：

一是深水三用工作船（AHTS）：我國海洋油氣開發已逐漸向南海等深海區域發展，急需開發滿足深水作業工況特殊要求，能進行3000米水深起拋錨作業的大型多功能深水三用工作船。對其大型推進動力、快速性、高系柱拖力、抗風浪能力、耐波性、動力定位、3000米水深起拋錨作業、多種特種作業功能、船上裝載大型特種作業設備等進行綜合分析和開發研究，主要內容有：

“海洋石油708”深水工程勘探船

船型優化及總體布置：由于此類船型趨向于船舶尺度大型化，科技含量高，且特種作業工況復雜，屬布置型船型，故需對船型進行深入細致的設計和優化，對總體布置中的特種作業設備、特種作業功能需進行綜合研究。

快速性、高系柱拖力性能試驗：船舶的快速性能和系柱拖力是此類深水三用工作船的關鍵性技術指標。特別是深水作業，遠離海岸基地，快速性顯得尤為重要；系柱拖力也應具備拖曳大型深水石油平臺的能力。

深水作業抗風浪性能、耐波性試驗：深水海域海況十分惡劣，需對深水三用工作船在大風浪、惡劣海況下的抗風浪性能和耐波性能進行專題研究，以提高其在惡劣海況下的作業能力。

超大功率動力裝置與船型的匹配：超大功率動力裝置與船舶主尺度、線型的匹配關系，使推進功率發揮最佳的效能，并對柴油機直接推進、柴電混合推進、電力推進等推進方式進行專題研究。

動力定位性能：高精度的動力定位性能是深水三用工作船在深水海域作業時必須具備的功能之一。為此，對動力定位系統、定位功能、冗余度、推進系統配置開展專題研究。

超大型拖曳設備配置：對超大型多功能拖曳設備的配置，包括拖力達5000kN或以上、具有大容繩量的大型多組卷筒，可進行平臺起拋錨作業、長距離拖曳大型平臺的低壓液壓拖曳絞車的配置技術等進行研究。主拖纜機功率和絞車拉力足夠大，配備多滾筒，提供大容繩量。

3000米深水拋起錨作業技術：主要研究船舶在1500～3000米或以上超深水水域起拋錨作業方式、作業錨及錨泊鏈索的儲運，深水起拋錨作業設備配置等。配備先進的安全起拋錨系統，或后甲板要求配備折疊的工作吊車，配合大型卸扣等連接件的作業。同時要求具有較大的平臺錨鏈艙裝載能力。船艉部設置大負荷A字架，或者配置錨收放架（Anchor Recovery Frame)用于大抓力錨和大型吸力錨的收放。

大型多功能深水三用工作船

深水特種作業功能設備配置：對深水特種作業功能所要求的設備配置、作業布置、功能實施等開展研究，進行功能預留和預設、預埋。

二是新型多功能守護船：開發新型多功能守護船的目的是為了優化船型，節能、環保，適應我國海洋工程開發迅速發展的需求。主要對其動力推進方式、抗風浪能力、耐波性能進行專題研究。對其守護功能、救助功能、對外供應功能、對外消防滅火功能、海面環保功能等進行多功能、系列化、標準化優化設計研究。

船型優化及總體布置：由于該船型科技含量高，特種作業功能復雜，故需對船型進行優化設計和研究，對總體布置中的多種作業功能、特種作業設備進行綜合技術分析研究。

動力推進方式：對柴油機推進、電力推進進行技術經濟論證及研究，并對軸系變距槳、全回轉舵槳，船內電機驅動、吊艙式電機驅動等動力推進形式進行專題研究。

電力推進應用優化設計：對電力推進應用技術進行研究，根據船舶功率大小和使用要求不同，選擇合適的發電機、變壓器、變頻器、推進電機，組成最優電力推進系統配置。

抗風浪能力、耐波性能試驗：主要研究船舶在大風浪中的船舶升沉幅值、橫搖角、縱搖角、垂向加速度等船舶耐波性能，滿足9級大風浪惡劣海況（12級風、14米浪）下的安全航行性能和抗風浪能力。

特種作業功能優化設計：對為海洋石油平臺提供多種服務的多種特種作業設備配置、總體布置、作業功能、作業要求的協調等進行專題研究，形成一種具有多種不同作業功能和多種不同船型特征的有機組合，且多種船型船級符號并存的一體化船型。

快速性能、系柱拖力性能試驗：主要對主尺度、船型系數進行論證和選擇，對線型和螺旋槳進行優化設計和船模試驗。

系列化、標準化船型：對不同主尺度、不同功率配置、不同作業功能、不同特種設備配置、不同總體布置等進行系列化研究，形成標準化系列船型。

三是大型多纜物探船：深海海域開采油氣，離不開物探船的前期勘探工作。物探船中最主要的類型是大型多纜物探船，此外，電磁勘探船近年也發展很快。分析研究多纜物探船的作業特點和要求，并對船型進行優化研究，對大推力、高航速、低噪音的總體性能平衡、水下噪音評估及控制、專業設備的選型以及合理布置、物探專業設備自主研發、信號采集技術等關鍵技術開展專題攻關研究。

快速性、高航速、海上自持力強：非作業條件下，工區的轉移、補給需要高航速，提高作業效率。

水下噪音評估及控制：物探船是利用聲納發射、接受聲波來進行深海石油等資源勘探任務的船舶,船舶水下輻射噪聲過大,容易降低自身聲納的探測功能,嚴重影響物探船的功能。根據主要物探頻段特點,采用有限元和邊界元相結合的方法進行船舶水下噪聲評估技術研究,對評估方法進行驗證;提出船舶噪聲控制措施。

在“海洋石油720”輪的設計過程中，開展了水下噪音的預報與控制技術的研究，開發了水下噪音的分析軟件，進行了艙室以及水下噪音的評估，在這個基礎上形成了噪音控制的方案。

專業設備選型以及合理布置：由于船型科技含量高，特種作業功能復雜，故需對船型進行優化設計和研究，對總體布置中的專業作業設備進行綜合技術分析研究。

物探專業設備自主研發：地震采集系統、震源系統、導航系統、水下姿態系統，目前這些設備國內都不具備生產制造的能力，全部靠進口。由于海上物探的裝備跟軍事關系緊密，因此受到國外高技術出口的限制，這樣造成了我們現有的物探船配備的物探設備在高精度采集上受到了限制，特別是電纜的深度。目前進口的設備只有30米。因此國內也加大了這部分的研發投入，使國產水下設備盡早的投入使用。

信號采集技術：由于技術的不斷進步，臺上拖纜的采集方法也是層出不窮，適應不同地質的要求。這些方法就是依靠水下拖曳設備不斷的進步才能實現。常規的作業，拖帶12條電纜，每條電纜是8000米，間距是100米。到更高層次是427.5米，所以水下的橫向控制系統顯得尤為重要。

通過在“海洋720”輪的基礎上引進消化吸收再創新，目前國內已經具備了初步開發、設計制造大型物探船的能力。另外在12纜物探船設計的基礎上，國內自主完成了16纜物探船的方案設計，為今后發展更大型的深水物探船打下了堅實的基礎。

四是多用途潛水支持船：海洋工程離不開潛水作業支持，300米飽和潛水技術已成為海洋工程作業中必不可少的項目。對常規潛水、300米飽和潛水、ROV遙控檢測、海上直升飛機起降、深潛生命保障系統、大噸位海上作業起重機、動力定位、四點錨泊系統等進行專題開發研究，對船型的耐波性、抗橫傾系統、減搖系統、總體布置等進行優化設計研究。

五是大型高效鋪管船：鋪管船是從事海洋石油、天然氣輸送管道鋪設的工程船舶。隨著輸送管道鋪設工程量迅速上升，特別是深海鋪管作業發展，開發旨在提高鋪管效率、加大鋪管直徑、適應深海鋪管作業的大型鋪管船日顯迫切。分析研究鋪管船的作業特點和要求，并對船型進行優化研究，對起重機配置、起吊能力、耐波性能、載荷和動力特征、總體布置、鋪管設備、定位系統、管線材料裝卸方式等關鍵技術開展專題攻關研究。

六是大型半潛運載船/駁船：大型半潛運載船/駁船是一種用以裝運特大、超大物件的特種運輸船舶，是海洋油氣開發裝備研制體系中不可缺少的環節。隨著國內海洋工程的迅速發展，其需求量也將越來越大。對大型半潛運載船的主尺度優化、動力推進方式、快速性能、調載系統、船體強度、半潛承載作業穩性、動力定位、塔樓尺度、特種作業設備和船型布置優化等進行綜合分析和專題開發研究。

通過開展上述OSV船型相關關鍵技術的研究以及相關成果的運用，使得我國的OSV船型技術無論從研發、設計、建造、作業管理方面都取得了巨大進步，也積累了豐富的經驗，為我國海洋油氣開發提供了有力的支持保障。