浅谈大型起重铺管船总体布置原则

浅谈大型起重铺管船总体布置原则

宋川李成育

上海振华重工（集团）股份有限公司上海200125

摘要：全球海工市场的开拓，对大型起重铺管船整体性能提出了更高的要求。船舶设计是保障船舶性能的核心，定义了船舶技术性和经济性。通过对市场先进起重铺管船的分析总结，结合市场需求，介绍了大型起重铺管船在设计阶段的总体布置原则。

关键词：起重；铺管船；设计；布置；特种作业

0引言

全球海工市场的开拓，深水油气田的开发，海上大型钢结构的施工，对铺管船和大型浮吊的需求越来越高，市场的需求促进了结合铺管功能和大型起重能力于一体的大型起重铺管船的快速发展。随着海工市场逐步向深水发展，对大型起重铺管船的整体性能要求也逐步提高。出于功能多元化的考虑，部分船舶还需要预留未来拓展接口，特种机械及配套系统越来越多，船舶总体布置的复杂性也逐步提高。

上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称ZPMC）在大型起重铺管船上积累了丰富的经验，结合“OCEANIC5000”起重铺管船和上海打捞局4500吨大型抢险打捞起重船（预留S型铺管，可拓展J型铺管、R型铺管、深水安装等功能）的经验，浅谈大型起重铺管船的总体布置原则。

1总体布置基本原则

1）保证船舶适航性和安全性。全工况下船舶稳性和破舱稳性的保证是设计的基本，要考虑到船舶施工海域的环境和风浪流；充分考虑特种机械布置所需大开口位置合理性；结构合理，水密舱壁和总纵舱壁的合理布置，大型作业设备的合理加强，上层建筑结构与主船体结构的连接合理性；考虑船舶线型设计，保证航行性能的同时兼顾外观；保证舱室有效容积，提高使用效率；充分考虑全船防火布置。

2）保证船舶特种作业性能要求。特种作业装备的布置要充分匹配整船布置，主甲板以下工作区域和机舱布置要重点考虑；保证大型起重机和主推进舱室布置的合理性；S-lay托管架、J-lay塔的布置；甲板面布置的合理性，需要尽可能的提高甲板工作或储物面积，同时保证甲板机械和作业装备的合理布置；居住区域的合理布置，大型起重铺管船通常配备较多船员和工作人员，舒适度上面要着重考虑。

2船舶船壳设计、总体布置

大型起重铺管船通常主尺度较大，目前主流配置船长200m左右，外观设计需要简洁、美观、大方，船体中段采取平行中体结构，流线型船艏。

外观整体匀称、大气，船壳主要包括船艏、船舯、船艉、上层建筑，整体布置上要根据船舶的实际需要，包括特种作业需求、工作海域等，合理选择。

船舶的总体布置要能体现船舶的主要特色，比如船上大型起重机的布置，中部布置或是偏向布置；铺管线布置在主船体内部或是布置在甲板面。体现船舶特色的基础上，同时保证整体布局的和谐统一。

3舱壁布置

大型起重铺管船上配置较多船员和工作人员，按照SPS（特种用途船舶）规定，分舱和破舱稳性要按照SOLAS客船标准来开展设计。水密舱壁限界线、舱的长度要按照客船标准来定义，相邻两舱之一位于机械处所，另一舱在机械处所以外，且渗透率不同，相邻两舱总长需要调整，使其满足两舱所在船舶部分渗透率的平均值。

4特种作业装备布置

市场大型起重铺管船的功能趋向多元化，特种机械及配套系统越来越多，船舶总体布置的复杂性也逐步提高。

1）大型起重机

大型起重机是起重铺管船上一个重要作业装备，根据船舶性能定义，通常用于水下打捞作业，海上大型模块、导管架等海洋工程结构物的吊装等。

大型起重机通常布置在船艉，起重能力4000吨或更大，对船体的承载能力提出了极高的要求，通常筒体直径24米或更大，整个艉部区域的结构加强需要重点考虑。这样导致船体内部的承载结构较多，对于艉部区域的布置带来了很大的问题。起重机承载区域和艉部推进器布置区域往往有重叠，在推进器的选择和布置上需要结合实际进行合理化布置。艉推通常分为轴推和电推两种，相比之下，电推往往更具优势，由于推进器安装精度要求较高，需要最大程度上回避起重机尤其是重吊工作时带来的船体结构弹性变形的影响，电推占用空间较小，受影响也相对较小。

2）定位系统

大型起重铺管船由于作业需要，有船体定位需求，通常船上会配备锚泊定位系统和动力定位系统（DP）。

锚泊定位系统主要适用于浅水，通常由10个左右大型定位锚绞车构成，分布在艏艉靠近两舷侧位置。艏楼甲板上用于布置航行相关设备，艏部定位锚绞车通常布置于艏楼内部或主船体内部；艉部定位锚绞车结合铺管作业区域布置合理选择，适合布置于S-lay主铺管线艉部中间主通道左右舷边区域。

动力定位系统，根据不同设计需求，通常由若干个侧推、可伸缩全回转推进器、艉部推进器共同组成。动力定位分为三个级别：DP-1，船舶无冗余度设计，单个故障时不能保持其动力定位功能；DP-2，船舶有冗余度设计要求，在设备发生单点故障时可进行操作转换，维持船舶动力定位；DP-3除了有冗余度设计要求外，还要求进行舱室独立的布置，应对由于失火或进水等重大灾难造成的单个舱室的完全损失，实际意义上涉及到多个设备的同时失效，仍可以维持船舶动力定位。大型起重铺管船为满足市场当前和未来的实际需要，需要配备DP-2或DP-3级别动力定位系统。

3）铺管作业系统

铺管作业系统是大型起重铺管船的核心系统。铺管方法主要有S型铺管、J型铺管、R型铺管，其中S-lay一般适用于浅水铺管，J-lay和R-lay一般适用于深水铺管。

为了保证连续铺管作业，对船上管子储存区域有较高要求，要求甲板上在不影响其他性能基础上提供尽可能大的储存面积和载货能力。

S-lay铺管，单接管或双接管管线，是在甲板或船舱内完成焊接、防腐、包覆的预制过程，最后通过悬挂在船艉的托管架入水，铺设出来的管线效果类似S形曲线。为了提高铺管效率，大型铺管船上主管线左右两侧会配置双接管预制区域，甲板面管子经过传送装置运至铺管线预制区域，完成双接管预制后经过传送装置运送至主管线，并完成最终铺设过程。配置A/R绞车用于连接已铺设段管子，并配置废弃管出口。根据舱容的大小，S-lay铺管船上一般设有15个以上工作站，包括焊接站、无损检测工位、修复工位、张紧器、涂敷工位等。

S-lay铺管由于管线上弓段应变问题，深水作业难度极高，在此基础上，为了适用深水铺管，延伸出J-lay，一种深水铺管方法。J-lay是在竖立的J-lay塔上完成管线的焊接、防腐、包覆，然后直接入水，铺设出来的管线效果类似J形曲线，并可根据实际海域情况调整J-lay塔的倾斜角。J-lay铺管时，管线在甲板上或船体内部双接管预制区域预制，提前完成拼装，然后吊至J-lay塔完成与已铺设段的连接。J-lay塔可布置在中部、或艉部、或舷侧，未来市场主流趋势是船舶多元化，J-lay塔布置在船体中部，配置月池，未来可拓展潜水作业、深水安装作业等。

R-lay是柔性管铺设方法，在陆地上完成管线接长工作并缠绕到卷筒上，通过船上的R-lay塔拉直完成连续铺管。根据卷筒在船上的放置方式，分为垂直R-lay和水平R-lay。

ZPMC建造的“OCEANIC5000”起重铺管船，属于S-lay，起重能力4400吨，DP-2动力定位，见图1；上海打捞局4500吨大型抢险打捞起重船，预留S型铺管，可拓展J型铺管、R型铺管、深水安装等功能，起重能力4500吨，DP-3动力定位，见图2。

图1“OCEANIC5000”起重铺管船（S-lay）

图2上海打捞局4500吨（预留S-lay，可拓展J-lay、R-lay）

5船舶舱室布置

1）机械舱室布置

按照船舶需要和规范需求布置。

2）居住舱室布置

大型起重铺管船上除了必备船员，还需配置众多工作人员，合计300人以上。舱室内部布置需要同时满足国际劳工组织的海事劳工公约、国际海上人命安全公约、特种用途船舶安全规则，房间舒适度和安全等级都要合理。优先考虑房间布置自然采光和通风，舱室划分方便船员和工作人员日常生活、工作，方便迅速安全抵达工作地点，并布置好应急逃生通道，方便快速通往撤离点。

6结论

大型起重铺管船集多功能于一体，系统复杂，整体布置需要综合考虑，积极策划，尤其是特种作业装备的布置。总体布置以海事组织公约和船级社规范为基础，以安全作业为目的，不断总结以往项目的经验，并在此基础上不断创新，设计出总体布置更为合理、性能更为优异的优质大型起重铺管船。

参考文献：

[1]国际海事组织.InternationalConventionfortheSafetyofLifeatSea[S]

[2]黄维平，曹静，张恩勇.国外深水铺管方法与铺管船研究现状及发展趋势[J]，海洋工程2011-01，29（1）：135-142

[3]中国船级社.钢质海船入级规范[S]，2016