甲板駁船裝載FPSO上部模塊適滾性評估

吳賀

（中遠海運工程物流有限公司，遼寧大連116000）

0 引言

在對相關甲板駁船進行分析和計算時，可用船舶配置的配載儀或者通過船舶型線圖或型值表結合船舶裝載手冊和其他船舶圖紙，利用相關軟件建立船舶外輪廓模型和艙室模型，在確保船舶靜水力數據等正確的前提下，進行滾裝模擬計算。滾裝計算過程可以按照規范要求分步驟進行。首先定義滾裝作業等級，然后針對相關等級進行相應的評估計算，包括可調節的壓載艙容量、壓載泵送能力和SPMT 等驅動系統能力是否足夠，還需要額外考慮滾裝上船作業過程中相關應急情況及最低處置措施。

1 滾裝作業等級

根據滾裝碼頭情況（碼頭標高、水文潮汐條件、前沿護舷和纜樁情況）、船舶吃水情況及天氣限制情況，定義滾裝上船的作業等級見表1。

表1 滾裝上船作業等級表

（1）如果需要壓載以補償潮汐變化，則潮差范圍定義為顯著。應適當考慮由于環境影響造成水位差異的可能性，如果這樣的影響在作業期間是顯著的，那么即使天文潮汐的變化被定義為零，表1 的潮汐范圍通常也應視為顯著。對于船舶擱淺滾裝作業，如果為了使地面受力保持在可接受的范圍內，需要進行壓載，則表1 中的潮汐范圍應定義為顯著的。（2）如果壓載系統不能補償一個完整的潮汐周期，則作業應定義為潮汐限制。（3）如果天氣限制適用，則滾裝上船作業應歸類為天氣限制作業。

2 壓載艙容量要求

在整個操作過程中（包括計劃和應急狀態），壓載艙容量應該滿足以下要求，使船舶一直保持需要的浮態，詳見表2。

表2 續表

表2 滾裝上船壓載艙容量要求

操作過程中船舶需要一直保持尾甲板與碼頭面水平的浮態[1]。當碼頭前沿區域不能承受壓載的時候，還需要至少保持尾甲板高出碼頭面5～10cm，計算可取10cm。設碼頭標高為H,船舶型深為D，潮汐高度為h，船舶吃水為Da,則Da=D+h-H-0.1(m)。

3 壓載泵送能力要求

在整個操作過程中（包括計劃和應急狀態），壓載泵送能力應該滿足以下要求使船舶一直保持需要的浮態，且壓載泵容量（流量）應根據公布的泵性能曲線考慮最大揚程操作和管道損失，見表3。

表3 滾裝上船壓載泵送能力要求

（1）正常操作時100% 的泵送能力是按計劃速度轉移負載所需的能力。如果針對此工況降低負載轉移速度，那么通過詳細計算得到的泵送能力也可以被接受為“100%”，且應適當考慮作業持續時間增產生的影響。（2）潮汐補償時100%的泵送能力是補償最大預期潮汐變化率所需要的泵送能力。（3）泵系統包括由于任何部件的單一故障而停止運行的泵。（4）在修改的壓載程序中也要體現X%的儲備艙容。對于作業等級2 級和作業等級3 級操作，應編制相關文件驗證壓載系統有能力在一個完整的潮汐循環中對負荷轉移到任何位置都可以進行漲落補償，且要考慮到作業時間延遲后產生的潮差增加[2]。

4 對備用泵的要求

其一，應在計劃使用的位置安裝和測試備用泵，以便用來做備份。

其二，對于需要在駁船周圍移動的泵，作為備用泵的一部分容量，應易于運輸，且在負荷轉移的所有階段，都應有無障礙通道用于移動泵。

其三，對于可能在運行期間更換的泵，應處于需要最少更換時間的位置。需要的備用泵數量應謹慎評估，更換時間應記錄在案。

其四，應建立壓載控制監控系統，包括備用系統。當需要在遠離控制中心的地方手動操作泵時，應建立通信系統。

5 應急和備份措施

在滾裝模擬時，還需要考慮相關的應急情況，如表4所示。

表4 滾裝上船作業過程中相關應急情況及最低處置措施

6 實例和應用

FPSO 某上部模塊采用某ZC 級甲板駁船運輸，總長（LOA）133m，型寬（B）32m,型深（D）7.6m，設計吃水（d）5.3m，載重量為12000t。船上裝有兩個主泵，每個泵的流量是900m3/h。裝運模塊重量為2100t，車貨總重為2465t。碼頭標高6m，水深11.5m，實際駁船和碼頭相對位置如圖1所示。

圖1 駁船和碼頭相對位置及吃水情況

參考以上規范和船舶結構吃水情況，首先確定滾裝上船作業等級為class1。

滾裝模擬計算時，要確保有足夠的儲備艙容量和儲備泵容量，并且要考慮壓載水艙的實際工作情況。在計算時，排空的艙室可保留3%～10%的計算艙容，壓滿的艙室可按90%的艙容計算。要對空船重量、消耗品和臨時物品等有所估計，考慮船舶生銹和壓載水艙沉積泥沙等情況，應考慮20%的儲備泵容量。通過計算得到正常操作——按計劃進行負荷轉移時，滾裝時間為90min，需要的壓載泵送能力為1461t/h。詳細計算文件此文省略，截取計算結果如表5所示。

表5 正常操作——按計劃進行負荷轉移時的滾裝模擬計算

對比表3，考慮模塊作業時間+3 天后，最大潮汐變化率取50cm/h，壓載泵送能力不滿足要求。針對此工況，降低負荷轉移速度，滾裝時間延長至120min，使所需要的壓載泵送能力降低為1070t/h，另外接4 個200m3/h 的可移動潛水泵，此配置可滿足規范中的應急備份要求。在計算時，需要讓每一個步驟的壓載水調節量、壓載泵的能力、潮汐的變化速率合理匹配。在ZC 級甲板駁船現場作業時，由于船舶硬件和軟件系統的不友好性，泵的調節速率無法和潮汐變化速率合理匹配。在正常作業時，儲備泵能力和艙容不能按計劃保留，現場記錄從SPMT 第一軸線上跳板到SPMT 最后一軸線上船，總歷時95min。這與滾裝模擬計算中的正常操作——按計劃進行負荷轉移得到的結果基本一致，驗證了滾裝模擬計算的準確性。規范中對壓載艙容量和泵送能力的儲備要求，在實際作業中也是需要滿足的。

7 結語

本文利用相關軟件（COMPASS）建立了船體裝載計算模型，結合挪威船級社規范中的要求，對某船舶滾裝FPSO 上部模塊進行了適滾性評估和詳細滾裝模擬計算，得到船舶吃水、滾裝所需時間、潮汐高度之間的關聯數據，準確地評估了作業時間，并保留了足夠的應急時間，具有一定參考價值。