基于GHS軟件的裝載混輸管道作業分析

張晨晨　張建國　戴青

【摘 要】 為確保海上混輸軟管和滾筒的運輸安全，將混輸軟管連同滾筒一并放置于運輸駁船上，最終倒駁至鋪管船內。由于貨物重心較高，質量較大，受風面積較大，駁船穩性較傳統運輸方式差，因此需要對駁船的穩性進行精確計算。運用GHS軟件對此種運輸工況進行精確的穩性分析，為運輸安全提供技術支持。

【關鍵詞】 軟管運輸;GHS軟件;穩性分析

0 引 言

潿洲6-13油田位于南海北部灣海域，西距潿洲12-1油田綜合處理平臺6.2 km、東北方向距廣西北海市約72 km、東北偏東方向距潿洲島約31 km，水深29～32 m。

潿洲6-13油田開發工程項目擬新建一座WZ6- 13WHPA井口平臺，其中需要新鋪設一條WZ6- 13WHPA―WZ12-1PUQB約4.92 km直徑33.3 cm的保溫混輸軟管。軟管生產場地位于濱州港套爾河港區內，原計劃將軟管從生產場地直接倒駁至運輸駁船的臥式轉盤內，然后再由運輸駁船運輸至深水區域倒駁給鋪管船。但由于軟管生產工期延誤，在滿足運輸條件時已至12月底，氣溫較低，采用原定的運輸倒駁方式可能會損壞軟管。因此，決定將軟管連同軟管滾筒一并吊裝至運輸駁船上，再將軟管從運輸駁船上倒駁至鋪管船內。

由于運輸的貨物共有8個直徑為11.5 m的滾筒，質量較大、重心較高，因此需要對駁船的穩性進行精確計算，確保裝卸和運輸安全。

1 滾筒吊裝步驟

滾筒吊裝的步驟主要分為施工船舶就位、滾筒吊裝及浮吊船移位將滾筒放置于駁船設計位置。每個裝有軟管的滾筒質量為180 t，滾筒底座質量為4 t，考慮到軟管清管結束后可能殘留淡水，因此每卷吊裝的滾筒質量約為200 t。受碼頭附近水深、浮吊船跨距等因素的影響，根據浮吊船吊重曲線，需要提前通過轉運車將滾筒運輸至距離碼頭邊緣5 m的位置。

1.1 施工船舶布場

在運輸駁船及浮吊船到達現場后，相繼完成施工船舶布場作業。具體操作如下：運輸駁船靠泊在碼頭邊已有的插樁船左舷，與碼頭呈平行角度，左舷艏艉各拋一個錨，右舷艏艉各連接一根纜繩至碼頭纜樁上，用以穩定船位;浮吊船與碼頭呈垂直布置，艏連接兩根纜繩至碼頭纜樁，用于絞動浮吊船以靠近碼頭;四周共拋4個錨，用以起吊軟管滾筒后移船作業。施工船舶布場方式見圖1。

1.2 滾筒吊裝

在施工船舶布場完成后，滾筒吊裝作業開始。根據裝有軟管的滾筒質量配置吊索具，具體參數見表1。根據計算，每根吊索具的安全系數均大于5，滿足強度要求。吊裝形式見圖2。

1.3 移船放置滾筒

浮吊船將滾筒吊離碼頭地面后，開始進行移位，將軟管滾筒放置于駁船設計位置。此項分兩個步驟：（1）浮吊船向艉方向平行移動80 m，然后再向左平行移動至放置軟管滾筒的船位。（2）平行向艉方向移動時，艉的兩根鋼纜緩慢絞緊，艏的兩根鋼纜同步慢松，直至浮吊船向后移動至設計位置;然后左舷的兩根鋼纜慢絞，右舷的兩根鋼纜同步慢松，直至浮吊船向左移動至設計位置;待浮吊船船位穩定后，下放滾筒至駁船設計位置。浮吊船移位放置軟管滾筒過程見圖3和圖4。

1.4 吊裝強度校核

為了確保吊裝的安全，吊裝之前需要對整個吊裝系統的強度進行校核，其中吊索具的強度已滿足要求。另外，吊裝系統采用了撐桿結構作為中間的傳力構件，此構件的作用是確保連接于滾筒兩側吊索槽內的起吊鋼絲垂直向上，不會因觸碰滾筒盤面而損壞軟管滾筒。撐桿主體為管狀結構，兩端布置4個吊耳。

撐桿結構強度分析的工況為4級海況條件下軟管滾筒完全起吊。滾筒重量通過吊索作用于撐桿下方的兩個吊耳上，每個吊耳受力大小為 kN，方向垂直向下。

撐桿結構的整體應力較小，其最大等效應力為62.7 MPa，且最大應力出現在加強筋與吊耳交點的位置。該應力是由有限元計算的局限性導致的?？鄢邢拊窒迣е碌膽校：私Y果滿足規范要求，即撐桿結構在吊裝作業過程中比較安全，不會出現破壞現象。

2 駁船穩性分析

2.1 模型建立

GHS建模包括軟件界面操作、編輯運行文件及第三方軟件模型轉化等，本次采用模型轉換方式。運輸駁船總布置及GHS計算模型見圖5和圖6。

2.2 計算參數輸入

計算運輸駁船穩性時需要輸入駁船重心、裝載貨物重心及駁船各艙室壓載情況等必要的數據信息。本次駁船裝載情況見圖7，駁船及裝載貨物的重心數據見表2。由于駁船裝載的其他構件質量較小、重心較低，對船舶的穩性影響較小，故忽略不計。

根據質量加載信息，在GHS調載界面對駁船各艙室進行調載模擬操作，使船舶處于最優的運輸狀態，為實際調載作業提供可靠的技術支持。調載后的各艙室壓載情況見圖8。

2.3 駁船穩性計算

根據輸入的信息，計算出運輸駁船的靜穩性曲線（見圖9）及回復面積曲線（見圖10）。從圖9可以看出，駁船的最大回復力臂出現在橫傾25.36埃畬蠡馗戳Ρ畚？.294 m，初穩心高度為1.867 m穜ad，分別滿足ISO規定的橫傾大于25昂突馗戳Ρ鄞笥？.15 m的標準;從圖10可以看出，駁船橫傾0?。?笆鋇幕馗疵婊？.379 5 m穜ad，滿足ISO規定的大于0.055 m穜ad的標準：因此駁船在此種裝載條件下的穩性滿足要求。

3 結 語

吊裝系統強度的校核確定了吊裝方式的安全性;運用GHS穩性計算軟件對駁船進行壓載模擬，使駁船處于良好的運輸狀態，為實際駁船壓載操作提供可靠的技術支持;由穩性計算結果可知，按照設計的位置擺放滾筒及根據模擬的數據進行艙室壓載，運輸駁船的穩性滿足要求，為駁船運輸的安全提供了有力保障。