多用途船甲板加裝固定橇塊單元方案

孫 華，邢世陽，王國學，郝全亮，韓坤良

(1.中國石油化工股份有限公司 勝利油田分公司 海洋石油船舶中心，山東 煙臺 265700；2.煙臺順捷海上安全技術咨詢開發有限公司，山東 煙臺 264000)

0 引 言

海洋平臺對石油磺酸鹽和活性劑的需求愈來愈大，通常采用在陸地進行罐體灌裝，吊裝至船舶甲板，在船舶到達海洋平臺后將罐體吊裝至海洋平臺進行灌裝使用。這種方式周轉期長，不利于客戶需求，因此考慮在多用途船甲板上加裝固定橇塊單元，減少周轉期，加快運輸效率。

1 船型參數

根據現有服役船舶的種類和海洋平臺對貨物需求的數量及周期，綜合各種因素考慮，最終選用三用拖船為改造目標船型。三用拖船參數如表1所示。

表1 三用拖船參數

2 橇塊單元參數

橇塊單元通過自身的提升泵進行液體貨物的導入和輸出。橇塊單元參數如表2所示。

3 技術難點

3.1 橇塊單元安裝位置

橇塊單元罐體主要裝載石油磺酸鹽和活性劑，其危化屬性暫無法確定，需要按照危化品進行事先考慮，因此安裝橇塊單元的船舶須具有危險品適裝證書，且安裝位置應在船舶危險品裝載區域內。根據危險品適裝證書，將橇塊單元裝載區域劃定在甲板FR8～FR32內，如圖1所示。

3.2 甲板強度計算

橇塊單元罐體整體質量較大，甲板能否在單位面積內承受需要進行有限元模型計算。根據文獻[1]～文獻[4]的相關要求，對船舶甲板區域進行建模。主體結構的計算模型一般應取兩相鄰橫艙壁間艙段結構，通過有限元建立計算模型，x方向取FR6～FR37區域，y方向為整個船寬方向，垂向向下延伸2 650 mm，高度至甲板下平臺。為確保計算結構的可靠性，考慮1.25倍的安全因數。船舶強度計算所需要的貨物載荷確定更為關鍵，同時需要考慮船舶橫向和縱向的加速度及船舶橫搖周期，這些數據需要在船舶穩性計算書中選取。計算軟件為MSC.Ratran/Nastran。甲板強度計算模型如圖2所示。甲板強度計算結果如表3所示。

圖2 甲板強度計算模型

表3 甲板強度計算結果

3.3 船舶穩性要求

該型船的完整穩性應滿足交通運輸部海事局的相關要求[5]和國際海事組織(IMO)的相關要求[6]。計算結果匯總如下：

(1)裝載工況

裝載工況如表4所示。

表4 裝載工況

(2)浮態參數

浮態參數如表5所示。

表5 浮態參數

(3)穩性特征

穩性特征如表6所示。

表6 穩性特征

3.4 電力負荷要求

由于在甲板裝貨區域增加橇塊單元電氣設備，因此應重新計算船舶電力負荷是否滿足法規要求。根據貨物運載情況，分別對航行狀態、靠離平臺狀態、作業狀態(通過橇塊單元輸送泵進行作業)和停泊狀態進行電力負荷計算，在計算過程中主要考慮甲板新增電氣設備對船舶電力負荷的影響。電力負荷計算(甲板新增電氣設備)如表7所示。電力負荷計算(計算結果)如表8所示。由計算結果可知：該型船原有發電機功率可滿足要求。

表7 電力負荷計算(甲板新增電氣設備)

表8 電力負荷計算(計算結果)

4 防爆要求

裝載液體無法確定是否屬于危險品，但從船舶運輸安全本身考慮，要求在危險品裝載區域內的電氣設備進行防爆處理，因此橇塊上的電氣設備(包括提升泵組的電機、電氣控制柜開關、液位傳感器等)均應滿足相應的防爆要求，裝載區域內的所有通氣孔(管)均應安裝防火網，船舶主機、輔機和鍋爐等排煙管均應加裝火星熄滅器或防火網等設施，防止產生危險風險，避免安全事故。

5 結 語

在多用途船甲板上加裝固定橇塊單元，一方面應考慮合理布置橇塊單元底座，與甲板下結構相對應，滿足船體結構的強度要求，另一方面應考慮橇塊單元安裝在危險品裝載區域內對電氣設備的防爆要求，這樣，針對不同的裝載工況，不僅可滿足貨物的裝載需求，而且可滿足船舶的穩性、安全和電力負荷的要求。