深水工程勘察船总体性能研究

桂 满 海

（上海船舶研究设计院，上海 200032）

0 引 言

我国拥有广阔的深水海洋石油资源，发展深水装备刻不容缓。“海洋石油708”深水工程勘察船具有探测天然气水合物、大洋浊流沉积和浅层高压水等深水灾害性地质特征功能，具备在 3000m水深实施工程地质勘察(钻孔)能力，是一艘集成度和自动化程度高，作业功能复杂多样，能满足多学科、多手段综合工程勘察作业要求的多功能复合型深水作业船。其自主详细设计填补了国内在该领域的空白，具有国际同类型船一流水准。该船已于2011年顺利交付。

1 主尺度、船级及主要功能参数

1.1 主尺度

表1 “海洋石油708”主尺度

1.2 船级

该船（包括船体、轮机、电气及特殊设备等）按中国船级社（CCS）和挪威船级社（DNV）现行的规范和规则进行设计、建造，并受之检验，取得船级符号，故取得两船级社双重船级（Dual Class）证书。

CCS船级符号：

★ CSA Research Ship（2008 Special Purpose ship）, Helicopter Facilities，Ice Class B3，COMF(NOISE 3),COMF(VIB 3), Clean, PSPC (B)

★ CSM AUT-0, DP-2, Electrical Propulsion System

DNV 船级符号：

1A1，DYNPOS AUTR, Ice Class 1C, E0，Heldk，Clean，NAUT OSV(A)&(T), COMF V(3) C(3)

1.3 主要功能

1) 工程地质钻孔作业：采用动力定位（DP-2）系统，钻机能力为3600m；

2) 模拟工程物探调查作业；

3) 单电缆二维高精度数字地震调查作业；

4) 海底表层采样（包括水合物采样，取样绞车容绳量为3300m）；

5) ROV（Remotely Operated Vehicle）功能；

6) 配备150t大型海洋工程起重机；

7) 配备250t A字架，海上工程支持服务；

8) 起降直升机。

2 主要性能设计要点

2.1 耐波性

该船拥有多种作业功能并配置了多种特种设备，这些功能和设备的配置对船体的耐波性能有很高的要求，若船体在零航速时的耐波性不好，会直接影响这些设备的作业安全和作业效率。为此，该船在设计阶段时在国内知名试验室进行了耐波性物理模型试验。试验内容包括零航速下船舶在规则波和不规则波中的运动测量，浪向有迎浪、艏斜浪、横浪、艉斜浪和随浪。运动测量包括纵摇、横摇、垂荡、船上指定位置的3个方向加速度以及指定位置的相对波面的垂向运动，同时结合波浪谱对以上测量内容进行了短期预报。实验中不规则波谱采用的是JONSWAP谱，γ=3.3。表2是钻井作业工况的运动预报值，表3是起重作业工况的运动预报值[1]。

表2 钻井作业工况的运动预报值

根据加速度的试验结果得出：有义波高为3m情况下直升飞机甲板中心处，最大垂向加速度有义值为0.15g（g为重力加速度），起重机臂顶点处，最大垂向加速度有义值为0.10g，月池中心处为0.09g。

该船良好的耐波性保证了大型设备如大型海洋工程起重机，钻机系统和直升飞机平台等的正确选型和作业的安全性，同时也给结构设计提供了有效的依据。

2.2 稳性

2.2.1 完整稳性

除了常规的航行装载工况，该船还有钻井和起重作业工况需要校核完整稳性。对于钻井工况，在3000m水深作业时，钻机系统顶驱所持有的最大钻杆重量假定为150t，其重量重心应放在顶驱作业可移动到达的最高点，同时在作业甲板上还应装载有适当的其他作业设备，这个假定大大提高了船舶完整稳性的要求。对于起重作业工况，两个船级社对起重作业的稳性考虑是不同的，CCS是以不对称装载（包括风压、吊重及其他所有不对称装载）船舶的GM（初稳性高）值和最小倾覆力臂值的大小来衡准稳性的[2]；DNV是以气象衡准来考核[3]，与航行船舶的气象衡准相比，起重船的气象衡准考虑了不对称装载（包括吊重和其他所有不对称装载）对静倾角的影响，同时只对静倾角以正的GZ（复原力臂）曲线进行考核。

2.2.2 破舱稳性

该船的破舱稳性满足新生效的MSC.266(84)决议《特种用途船舶安全规则》2008[4]（简称 SPS 2008），并取得了CCS和DNV相应的船级符号。其破舱稳性是按生效的MSC.194(80)和MSC.216(82)的要求[5]来计算和校核的。因为SPS 2008与被替代的IMO .534(13)《特种用途船舶安全规则》相比较破舱稳性的算法和理念完全不一样[6]，这样就对特种用途船的分舱提出了更高的要求。与以往设计的该类型海洋工程作业船舶相比，为了满足新的破舱稳性要求，在船中附近采用了一些左右连通的空舱，以调整破损后的浮态，来提高残存概率和分舱指数。图1是根据计算结果给出的该船的极限GM曲线，同时图中也给出了不满足双层底要求的底部破损的极限GM曲线。

图1 极限初稳性高曲线

3 结 语

深水工程勘察船的设计除了上述的几点之外还有很多先进的理念和技术，例如NAUT-OSV(A)的要求、船舶舒适性的要求、环保节能方面的技术和特种作业设备的选型等等。由于海洋工程装备不仅支撑着中国海洋油气的开发，还能带动冶金、机械和精密仪器等多个工业部门的发展，因此该产业目前已进入战略性新兴产业之列[7]。作为一个高附加值产品，其开发和设计之路必是坎坷的，希望本文能够提供一些参考和启发。

[1] 高家镛，陈昌运. 深水工程勘察船耐波性船模试验报告[R]. 2009.

[2] 中华人民共和国海事局. 船舶与海上设施法定检验规则-国内航行海船法定检验技术规则[S]. 2004.

[3] DNV Rules for Classification of Ships[S]，2011.

[4] MSC.266(84)决议《特种用途船舶安全规则》[S]. 2008.

[5] SOLAS Consolidated Edition[S]. 2009.

[6] 周 健.《特种用途船舶安全规则 2008》对起重/铺管船设计新要求分析[J]. 上海造船，2011, (2): 59-63.

[7] 张广钦. 关于进军海工装备市场的思考与对策[J]. 上海造船，2011, (1): 55-58.