履帶吊吊裝船體分段技術分析

楊風艷，田旺生，郭 寧，劉廣輝

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

半潛式生產儲油平臺下部船體一般是在船塢內進行建造合龍，然后濕拖出塢。船塢上一般都配有龍門吊，船體建造通過船塢上面的龍門吊吊裝進行合龍。在船塢沒有檔期的情況下，要考慮半潛式生產儲油平臺下部船體是否可以在滑道上進行建造。青島場地共有5條滑道，1#～5#滑道承載力分別為4 000 t、12 000 t、8 000 t，30 000 t、50 000 t，1#～4#滑道承載力低于陵水17-2半潛式生產儲油平臺(以下簡稱該平臺)項目的要求，最后選擇在5#滑道進行建造。5#滑道沒有設置龍門吊，無法使用龍門吊吊排進行多吊點吊裝船體分段。如果采用常規的履帶吊吊裝方式進行船體分段吊裝合龍，單吊機最多連接4個吊點，而船體分段以板殼結構為主，沒有支撐大梁，吊裝時不能承受過大的集中力和彎矩，此時船體結構本身強度不夠，從而需要大量臨時加強[1]。

針對此問題，本文提出一種履帶吊配合吊排對船體分段進行吊裝的合龍工藝，可以實現1臺履帶吊最多連接16個船體吊耳。根據該平臺不同分段的特點，設計可調節式吊排，合理配置多個吊點，以此來分解船體分段受力[2]。最后以該平臺一個船體分段為例，從吊點布置、吊排配置到吊機選型進行了詳細分析，最后通過現場實施進行了技術驗證，為以后類似船體分段的吊裝合龍提供了參考。

1 吊排設計

根據該平臺船體分段的噸位和吊點布置位置，以及1 600 t履帶吊鉤頭形式，設計一種800 t吊排系統，800 t吊排系統示意圖見圖1。該吊排系統額定載荷800 t，自身質量45 t，包含可調撐桿、吊排、轉接件。可調撐桿額定載荷800 t，其長度可以調節。可調撐桿兩端下部各連接一個400 t的吊排，每個吊排包含2個小平衡梁。吊排與可調撐桿間可以增加轉接件，用于調整吊排角度，使之與可調撐桿垂直，吊排與可調撐桿呈“工”字形的狀態。另外，該吊排系統中的吊排可以拆除，單個吊排可直接與履帶吊鉤頭匹配連接使用，用于吊裝尺寸較小的船體分段。

圖1 800 t吊排系統示意圖

2 吊耳設計

根據船體分段的結構形式，將吊耳分為A型、B型、C型、D型4種形式。A型吊耳適合垂直焊接于船體分段艙壁上，兩側有肘板加強，要求艙壁下方有與吊耳主板在同一平面的加筋肋板存在，A型吊耳示意圖見圖2。B型吊耳為貼艙壁焊接，吊耳主板平行于艙壁焊接，適用于分段無頂蓋或者頂蓋強度不夠的情況。該吊耳無側向肘板固定，不可承受側向力，B型吊耳示意圖見圖3。C型吊耳主要用于分段翻身，通常設置在分段合龍口位置，垂直焊接于艙壁上，艙壁下方有與吊耳主板在同一平面的加筋肋板存在，C型吊耳示意圖見圖4。D型吊耳主要用于組立或者噸位較小的分段吊裝，通常設置在T型材面板位置，D型吊耳示意圖見圖5。

圖2 A型吊耳示意圖

圖3 B型吊耳示意圖

圖4 C型吊耳示意圖

圖5 D型吊耳示意圖

3 吊耳布置

根據吊排系統的3種裝配形式，吊耳的布設可以分為3種形式，吊耳布設示意圖見圖6。

1)一字形吊耳布設，即一個吊排系統下方的所有吊耳成一條直線的布設方法。此時，吊排系統中的2個400 t吊排與可調撐桿在同一平面內。此方法適用于外形較為方正，尺寸較大，且結構完整性較高的船體分段。

2)單吊排吊耳布設，即將吊排系統中的400 t吊排拆下，單個吊排與履帶吊鉤頭直接連接使用。此方法適用于外形尺寸較小，噸位較小的船體分段。

3)二字形吊耳布設，即一個吊排系統下方的兩組吊耳呈“二”字形排列，此時吊排系統中的2個400 t吊排與可調撐桿垂直成工字形的狀態。此方法適用于外形整體尺寸較大，在長度方向結構不夠完整的船體分段。

圖6 吊耳布設示意圖

4 實例分析

現以該平臺船體C23分段為例，對履帶吊配吊排吊裝船體分段進行驗證[3]。C23分段長21 m，寬21 m，高9.4 m，總質量838 t。吊耳采用B型吊耳，布置于分段兩側的艙壁上。吊排系統設置采用一字形吊耳布設。此時，吊排系統中的2個400 t吊排與可調撐桿在同一平面內。

依據DNVGL-ST-N001《Marine operations and marine warranty》選取計算系數，對吊裝工況的分段強度進行分析，計算結果顯示整體最大應力為61.7 MPa，小于材料許用應力(355 MPa)的0.7倍，因此強度滿足要求。最終，按此方案設計，現場成功完成分段吊裝合龍。C23分段吊裝工況應力示意圖見圖7。

圖7 C23分段在吊裝工況應力示意圖

5 結束語

以往船體分段的吊裝合龍都是通過龍門吊吊裝完成。經過研究分析，通過合理布置吊點和吊排配置，履帶吊也可以完成板殼結構船體分段的吊裝合龍。該技術在該平臺項目中成功實施應用，完成了船體分段的吊裝合龍，為以后在沒有龍門吊情況下板殼結構的吊裝提供了參考。