拖缆机深水抛锚作业任务的能力分析

李振伟

摘 要：为了提高在抛起锚作业中对拖缆机能力的认识和对拖缆机的运用，本文采用客观数据分析和计算的方法，对抛起锚作业时锚机和钢缆进行受力分析，计算出拖缆机不同状况的受力情况，对拖缆机最大任务能力进行分析。为最大限度的利用拖缆机的能力和保障抛起锚作业安全提供有力支持。

关键词：拖缆机；拖力；容绳量；拖缆机能力

中图分类号：U674.38 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）05-0018-03

随着我国海洋石油开采技术的进步，海洋石油的开采逐渐由浅水进入深海。从引进“南海2号”到 “海洋石油981”建造完成并投入运营，我国海洋石油工业正逐步向深海进军。半潜式钻井平台在深海作业中通常采用锚、锚链以及钢缆来定位的（“海洋石油981”采用DP或锚两用方式定位），以保证平台在固定位置完成钻井和勘探工作，因此锚对钻井平台有着举足轻重的作用。所以完成半潜式钻井平台的抛起锚作业就成了保证平台作业的首要任务。

1 制定抛起锚作业计算和分析

目前在南海进行深水作业的半潜式钻井平台的作业水深多在100米—1500米之间，下面就以“德×”轮为“南海×号”进行深水抛起锚为例，来分析拖缆机在深水抛起锚作业中的能力。

“德×”轮：船长 73.6米 船宽 16.4米 最大吃水 7.0米 主机功率 5530KW×2

系柱拖力 171T（主机负荷100%）

系柱拖力 187T（主机负荷100%+方位侧推800KW）

抛起锚工作滚筒 L 2500mm D 900mm/2650mm

拖缆机 额定负荷300T/制动力400T 报警设定值280T 额定油压 48bar

半潜式平台“南海×号”相关资料：

船舶尺度：长×宽×高 99×87×44m

空船重量：18277T

满载排水量：35560T

作业水深：90—1524M

1.1 以“南海×号”1000米水深抛起锚作业方式展开

锚重 18 T 提锚圈 2吨

锚链（84mm）长度725米 水中重量0.134吨/米

锚缆（96mm）长度2000-2200米 水中重量0.038吨/米

所需钢缆长度的计算：水深较浅时，系数取1.5；水深较深时，系数取1.3；此次计划抛锚水深1000米，系数取1.3，即 1000米×1.3=1300米，拖缆机滚筒生根200米，共计1500米。

1.2 容绳量计算

公式： （A/d）×（C/d）×π（A+B）=容绳量 A为容绳气息，d为钢缆直径，B为滚筒直径， c为滚筒长度

现在取容绳量1500m B=0.9m c=2.65m d=76mm

由公式得∶A2+AB=（容量×d2）/cπ

即：A2+0.9A=（1500×0.0762）/（2.650×3.14）

解得 A=0.665m

因此滚筒缠绕1500m钢缆后，滚筒直径D=0.9+2×0.665=2.23m

1.3 拖缆机数据

1.4 “南海×号”抛锚长度与张力分析

拖轮端钢缆受到的最小张力为：锚重+垂直状态725米鏈重+垂直状态300m锚缆重量+转环、提锚圈重量=18+97+11+2=128 T抛锚时，按照拖轮需进车负荷30-40%左右控制船位，水平拖力约45吨。如图1所示，通过矢量合成，可以得出此时拖缆所受张力为136 T，船舶拖轮所提供的拖力为45吨。

根据拖缆机容绳量计算公式与拖缆机数据，制作出“德×”轮工作滚筒容绳量及对应拖缆机张力图表1。

1.5 拖缆机能力和负荷计算（如图2所示）

拉锚至锚点时，Di为钢缆10层2.16/2=1.08米，拖缆受力136T。此时打开刹车，预计拖缆机显示张力T=136×1.08/0.485=303吨>拖缆机最大安全绞力负荷300吨﹙而拖缆机设置安全绞力报警负荷280T﹚；考虑到外力因素，再加上10T的动态负荷，钢缆实际受力可能达146 T。使用单滚筒作业时，缠绕1500m钢缆，滚筒直径2.2米，在钢缆受力136T时，拖缆机所受的张力： P拖= Pi×Di÷B=146×2.2/2÷0.97/2=331 T

大于300吨的拖缆机最大负荷，说明使用单滚筒无法完成作业。

1.6 拖缆机动态制动能力计算

查阅资料：拖缆机最大动态制动力 390吨（滚筒直径0.97米），目前滚筒工作直径2.20米，拖缆机能提供的动态制动力=390×0.97/2.20=172吨。通过上述计算可以看出拖缆机的能力不足以完成1000米水深的抛锚任务。

2 双拖缆机滚筒作业能力分析

依据1000米水深作业需出缆1300米，滚筒生根220米。起抛锚作业钢缆采用双滚筒配置方式：首先使用上滚筒作业，需要钢缆总长1300/2=650米，下滚筒需要钢缆总长1300/2（即650）米+生根220=870米。

作业步骤：抛锚时首先使用上滚筒650米钢缆连接，鲨鱼牙卡住索节头，再连接下滚筒850米钢缆即可。

满足上述条件，可以在现有拖缆机条件不变的情况下进行1000m的深水抛起锚作业，对最大限度的利用船舶性能提供了一种可行性方案。

4 总结

在拖缆机功率一定，水深一定（即工作拖缆长度一定）的情况下，为获得足够的拖力，需控制拖缆机缠绕钢丝直径；同时保证足够的容绳量，因此需相应增加滚筒宽度。

当前主流抛起锚拖缆机滚筒宽度超过6米，容绳量超过6000米。“某”轮配备的ROLLS-ROYCE SL400拖缆机滚筒长度4150mm+索结舱900mm×2，其宽度5950mm，容绳量达6850米。提供的拖力力矩最大600吨×米，内径1500mm外径3750mm，能够提供强大的抛起锚拖力。

随着技术的进步和深水抛起锚作业的需要，拖缆机的性能和拖力不断提高。在深水抛起锚作业的拖船需要配备超大容量、双室、双驱动拖缆机，以提供大水深和大拖力的抛起锚作业需求，在为拖船进行配置拖缆机时可以根据具体的实际需要，来确定拖缆机的拖力、滚筒的大小和驱动动力。以上论述仅为拖轮进行拖缆机配置时的一个参考，提供一种计算方法和思路，更好的利用和发挥拖缆机的性能，希望我们不断在工作中加以实践与总结。

参考文献：

[1]林文锦， 邵哲平. 海洋石油支持船抛起锚作业技术及应用指导书[M]. 人民交通出版社， 2011.

[2]陆忠杰. 海洋石油支持船拖缆选择及拖缆悬垂度的应用分析[J]. 航海， 2013（2）：70-73.