“海洋石油286”总体性能设计

罗 良，桂满海，魏 静

（1. 上海船舶研究设计院，上海 201203；2. 法国（中国）船级社，上海 200011）

“海洋石油286”总体性能设计

罗 良1，桂满海1，魏 静2

（1. 上海船舶研究设计院，上海 201203；2. 法国（中国）船级社，上海 200011）

“海洋石油286”是上海船舶研究设计院为海洋石油工程股份有限公司设计的一型深水多功能水下工程作业船，集大型深水水下结构物安装、柔性管铺设、ROV（遥控机器人）作业、潜水支持、IMR（检验、维护和维修）和锚系处理等多项功能于一体，最大作业水深达3000m。从船舶总布置、完整稳性及破舱稳性的计算分析、快速性、操纵性和耐波性等方面阐述了“海洋石油286”的船型特点和总体性能设计。该船作业能力与国际同类船舶相比处于一流水平。

特种用途船；深水；水下；总体性能设计

0 引 言

海洋工程装备作为战略新兴产业里的高端装备，目前已列入我国“十二五”计划予以重点突破。我国海洋工程装备规划今后将重点面向国内外海洋资源开发，以海洋油气开发为主要突破口，大力发展用于海洋矿产资源开发的装备制造业，并重点围绕勘探、生产、加工、储运及服务等环节，发展大型的海洋服务和水下系统、作业装备等。对于整个产业链上所有涉及的装备，掌握核心关键技术，包括设计和建造技术是当务之急。

“海洋石油286”隶属于海洋石油工程股份有限公司，是集大型深水水下结构物安装、柔性管铺设、ROV（遥控机器人）作业、饱和潜水支持、IMR（检验、维护和维修）和锚系处理等多项功能于一体的深水水下工程作业船舶，作业水深达3000m，可以满足我国南海、西非、巴西和墨西哥湾等世界主要海区的作业要求，总体作业能力在国际同类船舶中处于一流水平。这将是我国海洋工程走向深水，走向国际市场，实现长期稳定发展具有重要意义的一步。

1 “海洋石油286”主尺度、船级及主要参数

1.1主尺度

1.2船级

挂中华人民共和国国旗，航行于无限航区，按中国船级社和挪威船级社现行的最新规范规则进行设计、建造并受之检验，并取得下列船级符号：

中国船级社船级符号：

1） CSA， SPS， PSPC（B）， Ice Class B， Lifting Appliance， Helicopter Facilities， In-Water Survey， Clean， FTP，COMF （NOISE 3），COMF （VIB 3）

2） CSM， AUT-0，DP-3，OMBO

挪威船级社船级符号：

+1A1， ICE-E， SPS， DPS3， CRANE， HELDK， BIS， COAT-PSPC （B）， CLEAN， E0， NAUT-OSV （A）， DK （+），COMF-V （3）&C （3）

1.3乘员

乘员总计150人，其中单人间28个，双人间39个，四人间11个，每个房间都配有卫生单元。

1.4航速

在无污底，平静的海况下，风力＜蒲氏2级，平浮吃水6.0m，推进电动机的功率为MCR（最大持续功率）时，航速可达到14kn。

1.5主要功能

主要功能有：深水大型结构物吊装和海底安装；深水脐带/软管/电缆敷设；ROV作业；饱和潜水支持（可拆装系统）；IMR作业和深水锚系处理等。

2 船舶总体布置及性能

2.1船舶总体布置

“海洋石油286”为全焊接式钢质船体，具有一层连续主甲板。主甲板下设中间甲板、平台甲板和双层底，主甲板上设有四层长艏楼、二层甲板室及驾驶室。采用电力推进，机舱位于船舶首部，推进器舱位于船舶尾部，船员居住舱及驾驶室设于船舶首部。

采用两套带导管的全回转舵桨装置，前倾式船首配球鼻艏，在船首设有两套管道式侧推和一套伸缩式全回转推进装置，船中设有工作月池，船尾设有艉滚筒，长艏楼后的主甲板设有甲板载货作业区。

拥有三级动力定位能力，可以承受任何一个舱室，包括一个机舱由于火灾或进水导致的系统故障，仍具有保持船舶位置的能力。因此要求相关设备的布置应具有 A-60级防火分隔的要求，水线以下的设备分隔还需满足水密分隔要求，包括发电机组、配电板、动力定位控制站等的布置需满足分隔要求。

1）动力定位主控制中心与备用控制中心都布置在驾驶室内，并设有A-60防火分隔；

2）设有2个相互水密且A-60分隔的机舱；

3）设有2个相互水密且A-60分隔的推进器舱；

4） 设有3个相互水密且A-60分隔的艏侧推舱；

5） 设有2个贯穿艏艉的水平电缆通道，并用A-60分隔；

6）设有2个垂直走向的电缆通道，并用A-60分隔。船舶的总体布置见图1。

2.2船舶性能

2.2.1快速性

该船为特种用途船，功能多，设备复杂，其线型设计既要考虑其作业设备的布置特性和稳性，同时又要保证有足够的甲板面积，在快速性的设计上还要满足船东提出的要求。该船前体带有球鼻艏，可在设计水线时增加船体效率，平行中体可为主甲板下的卷管盘、主起重机绞车、4个锚链舱以及月池提供足够的内部空间，满足作业需要。后体水下部分的设计是为了在航行时给螺旋桨提供相对较好的来流，并在导管和船体之间留有足够的空间。螺旋桨的设计既要考虑系柱拖力的要求，同时也要考虑航速，经荷兰MARIN水池快速性试验结果证明，预报的航速可满足船东提出的要求。在实船海上试航时，当推进电动机的功率为MCR时，航速可达到14kn，该船良好的快速性得到了船东的高度认可。

图1　“海洋石油286”总布置

2.2.2操纵性

该船布置有两个相互独立的机舱，设有6台主柴油发电机组，艉部设有两台带导流管定螺距全回转舵桨，艏部配有一台伸缩式全回转推进器和两台隧道式推进器，拥有三级动力定位能力，无论是航行或作业工况，回转或靠离码头时，都具有良好的操纵性能。此外，该船尾部推进器上方特别设计了HEADBOX（假舵），用于艉部船体与主推进器的连接，经荷兰MARIN水池操纵性试验结果证明，该装置可有效改善方向稳定性，在海上试航时稳定回转直径仅为船长的1倍，展现了优异的回转性能。

2.2.3耐波性

该船在主甲板上布置有4层艏楼，即使在深水恶劣海况都能较好地防止艏部甲板上浪。配有一套组合式的减摇/抗横倾系统，可利用压缩空气将压载水从一舷移动到另一舷。当用于起重作业时，该系统为主动式抗横倾系统，而在常规作业时，该系统为被动可控式减摇系统。由荷兰MARIN水池提供的耐波性试验报告结果分析，在六级海况下的减摇率可达60%～70%。

2.3船舶稳性

2.3.1完整稳性

该船乘员为150人，其中船员58人，特殊人员92人，根据MSC.266（84）《2008年特种用途船舶安全规则》［1］和MSC.267（85）《2008年国际完整稳性准则》［2］，完整稳性应满足船长大于100m的特种用途船的稳性衡准要求。根据工程作业船舶的船型及布置特点，为满足稳性衡准“最大复原力臂应在横倾角≥25°处”，在主甲板左右舷 103～128肋位处设有甲板室，并设有至上一层甲板的补充开口。在稳性计算时，可将上述甲板室计入，以提高储备浮力，满足稳性衡准。

左舷安装有一台桅杆式克令吊，最大起吊能力为400t，回转半径为16m，用于海上/水下吊装作业。为满足该克令吊在海上作业需求，在艉部区域布置有3对抗横倾水舱，其中No.1 抗横倾水舱（左/右）为该克令吊所用的主要抗横倾水舱，No.2 抗横倾水舱（左/右）和No.3 抗横倾水舱（左/右）为抗横倾/减摇水舱，通过压缩空气实现抗横倾水舱之间的压载水转换，用于补偿当克令吊转动和起吊重物时产生的横倾力矩。因此，需要对克令吊及重物处于垂向和横向最不利的位置以及重物意外掉落时的浮态及稳性进行校核，计算结果均能满足中国船级社和挪威船级社对起重工况的相关稳性衡准要求。

该船共设有4个圆筒形锚链舱，左右对称布置。当进行锚系处理作业且使用锚链舱时，海水有可能进入锚链舱内。在恶劣天气下，尤其是当风浪来自船后方时，上述发生的可能性会增加。在这种情况下，应特别注意船舶的状态并持续监控纵倾和横倾程度，此时应使船保持些许艏倾，以降低海水进入锚链舱内的可能性。除了进水后有可能产生的横倾和纵倾外，进入锚链舱内的海水移动所产生的自由液面也会对GM值（初稳性高）产生不利影响。因此，需要对锚链舱单边进水工况进行稳性校核，并考虑舱内自由液面的影响，计算结果均能满足稳性衡准要求。然而，锚链舱内应尽量保持无海水，若察觉到海水进入锚链舱内，须确保连接锚链舱的舱底水泵正常工作，若海水仍不断地以锚链舱舱底系统无法处理的速率进入锚链舱内时，锚链舱的舱口盖应保持关闭状态。

该船主甲板下设有一个卷管盘舱，可以储存2500t柔性管，以满足柔性管敷设功能。该卷管盘舱在主甲板上有一个平式可拆水密舱口盖，根据《国际载重线公约》的要求，该舱口盖的布置应确保能在任何海况下保持密封性。在正常海上航行和除柔性管铺设作业外的其他作业工况时，该舱口盖应保持关闭。然而，在海上进行柔性管铺设作业时，该舱口盖必须要打开，否则无法完成作业。为此，对艉部工作甲板上浪的水量进行计算，并考虑即使甲板上浪的水全部通过卷管盘舱口流入该舱，舱底水泵的能力可有效的排出进入该舱的海水。此外，对由于舱口盖未关闭导致卷管盘舱部分进水的稳性进行了校核。

2.3.2破舱稳性

根据《2008年特种用途船舶安全规则》，分舱和破损稳性应满足SOLAS（国际海上人命安全公约）2009 第II-1章的规定［3］，本船视为客船且特殊人员视为乘客，核准载运150人，符合超过60人（但不超过240人）的条件，R值由线形内插法确定为0.9R。由于SOLAS 2009采用概率论算法，相对于货船，客船的要求更为严格，不仅考虑中间浸水状态，还考虑了救生艇和乘客的移动力矩对破舱稳性的不利影响，这使得最终求得的生存概率变小［4］。因此，为提高分舱指数，满足破舱稳性要求，采取以下措施：

1）合理分舱，尽量让船舶破损后均衡进水，减小平衡角；

2）优化装载，尽量降低重心高度；

3）适当增加水密分隔，使破损时进水量减小，从而增加生存概率；

4）调节浮态，尽量避免出现较大的纵倾装载工况；在典型工况的装载配置时，尽量保证所有营运工况的纵倾值都控制在＜0.5%Ls（Ls为分舱长度）。如果典型工况的纵倾＞0.5%Ls，则需要加算满载吃水和部分吃水在0.5%Ls纵倾下的破舱稳性，此时在初始条件GM值不变的情况下，达到的分舱指数会减小，对计算结果产生不利影响；

5）优化边舱设计，布置7对左右连通的U型空舱，当船舶破损后，由于该类舱的重心位置较低并且左右连通，在降低船舶重心、增加GM值的同时，可减小边舱破损对浮态的不利影响，达到调节船舶平衡的目的。但在设计时应尽量加大连通面积，避免考虑中间阶段浸水计算。

2.4动力定位能力

该船配置了三级动力定位系统，取得挪威船级社和中国船级社的三级动力定位船级符号，具有在风、浪、流的作用下无须借助锚泊系统而是利用自身的推力系统便可使船舶保持预定的位置和艏向或者按照预定的轨迹运动，大大提高了船舶在恶劣海况下作业的可靠性、安全性和准确性［5］。根据动力定位能力计算，该船可在H1/3=3m、流速为2kn和7级风的环境条件下实现360°定位的能力。

3 结 语

“海洋石油286”是中国首艘作业水深达到3000m、作业能力在国际同类船舶中处于一流水平的多功能水下工程船。该项目的设计建造填补了国内在此船型上的空白，是中国深水发展和船队建设的需要，是国内掌握水下工程作业关键技术的重要一步，是中国海油打造深水船队的重要一环，对实现海洋石油开采由浅水向深海转移的战略目标具有重要意义。

［1］ MSC.266（84），CODE OF SAFETY FOR SPECIAL PURPOSE SHIPS［S］. 2008.

［2］ MSC.267（85），INTERNATIONAL CODE ON INTACT STABILITY［S］. 2008.

［3］ SOLAS Convention Consolidated Edition［S］. 2009.

［4］ 孙小江. 最新特种用途船安全规则对分舱设计的影响分析［J］. 船舶与海洋工程，2014 （2）：58-61.

［5］ 谢家纯. 万马力级深水三用工作船动力定位性能研究［J］. 船舶与海洋工程，2013 （3）：30-35.

“HAIYANGSHIYOU 286” General Performance Design

LUO Liang1， GUI Man-hai1， WEI Jing2
（1. Shanghai Merchant Ship Design and Research Institute， Shanghai 201203；2. Bureau Veritas Marine （China）， Shanghai 200011）

“HAIYANGSHIYOU 286” is a deep water multi-function underwater engineering vessel designed by SDARI for COOEC， which has multi-functions such as large deepwater subsea structure installation， flexible pipe laying， ROV （Remote Control Vehicle） operation， diving support， IMR （Inspection， Maintenance and Repair）， and mooring system handling at the water depth up to 3000m. This paper elaborates the characteristics and general performance design of “HAIYANGSHIYOU 286” from the aspects of ship general arrangement， intact stability and damage stability calculation and analysis， speed performance， maneuvering and seakeeping performance. The operation capability of the ship is of the first class compared with the international similar ships.

special purpose vessel； deepwater； subsea； general performance design

U674.38+2

A

2095-4069 （2016） 01-0013-04

10.14056/j.cnki.naoe.2016.01.003

2015-01-30

罗良，男，大学本科，助理工程师，1987年生。2010年毕业于武汉理工大学交通学院船舶与海洋工程专业，现从事船舶总体设计工作。