大型半潜式起重船坞内建造整体合拢方案论证

第48卷第1期2019年2月
船海工程
SHIP &OCEAN ENGINEERING
Vol.48 No.1
Feb.2019
DOI：10.3963/j.i s s n.1671-7953.2019.01.004
大型半潜式起重船鸡内建造整体合拢方案论证
刘广辉1,姜盛坤2,于雁云2,林焰2,杨霖1
(1.海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛266520;2.大连理工大学船舶工程学院，辽宁大连116023)
摘要:针对大型半潜式船舶自下而上建造周期长及船台和船坞利用率低下等问题，以某半潜式起重铺 管船坞内建造为例，提出基于上组块顶升、下组块滑移的大型半潜式起重铺管船坞内建造整体合拢方案，基于 有限元方法计算支墩和顶升底座承重大小，校核坞底最大承载力，验证合拢方案可行性。

关键词:半潜式起重船;整体合拢;顶升;滑移
中图分类号:U671.99 文献标志码:A文章编号：1671-7953(2019)01-0013D5
国内外关于半潜式船舶建造整体合拢方案有 很多种，传统海洋平台整体建造方式和普通船舶 一样，均是自下而上逐层建造，俗称“搭积木”的建造方式。

该方式占坞周期长、后期高空作业多、上下组块无法并行建造[1-]。

整体合拢方案有总 段吊装合拢方式，上组块提升、下组块滑移合拢方 式和上组块顶升、下组块滑移合拢方式等[45]。

其 中总段吊装合拢方式需要船厂具备大型龙门吊，上组块提升、下组块滑移需要在场地布置大量提 升塔架，对于整体建造周期不利。

上组块顶升、下 组块滑移合拢方式只需要布置数套顶升设备，对 于船厂龙门吊和场地面积等要求不高。

由于具有 较大的举升能力，顶升合拢方式允许上部模块合 拢时有较高的完成度，可有效降低码头舾装作业 量，对降低整个建造周期有利。

本文重点研究大 型半潜式起重船坞内上组块顶升、下组块滑移合 拢方案，关于建造场地支墩布置校核、顶升-滑移设备选型与布置校核和出坞方案进行分析。

1鸡内建造和顶升滑移合拢方案概述
大型半潜式起重铺管船坞内建造整体合拢采 用以下步骤:①在船坞内布置支墩和支撑;②建造 船舶上组块和下组块分别在支墩和支撑上建造；
③在上组块的底部布置多个顶升设备;④利用顶 升设备将上组块顶升到预定高度;⑤在下组块的
收稿日期:2018 -10-13
修回日期:2018 -10-23
基金项目：国家自然科学基金（51609036)
第一作者:刘广辉（1986—），男，学士，工程师
研究方向：海洋石油工程结构设计底部布置数十个滑移设备;⑥由滑移设备将下组 块滑移至上组块底部;⑦将滑移设备下调，下组块 落至支墩上，并撤离滑移设备;⑧顶升设备同步降 低，使上组块和下组块触碰完成大合拢作业;⑨拆 除全部顶升设备，移出各类设施，合拢完毕。

船舶 坞内建造过程中，坞底的强度校核非常关键，坞底 布墩和顶升-滑移设备布置都需要满足坞底的承 载强度要求。

布墩和顶升-滑移设备应布置在船底横向和 纵向强结构处，考虑到平台底部结构特点，支墩均 采用线性布置。

为了防止支墩和设备出现局部破 坏，需要结合上下组块模块特点与实际施工情况，汇总重量误差精确估算出实际重量和重心分布。

在布置方案前，运用有限元数值分析建立上下组 块有限元模型，选取上下组块各强构件节点，计算 出各个节点的重量分布[6]。

2半潜式起重船和船鸡场地介绍
该船是一艘柱稳式的多功能半潜起重船。

该 船能够在复杂海况环境条件进行多种海洋工程作 业，最大起吊能力10 〇〇〇t(2 X5 000 t);能够布置 深水J型管，最大作业水深2 800 m;能够完成水 下结构物吊装、安装和多种水下生产设施安装工 。

某船厂船坞坞长420 m，坞宽110 m，船坞底 表高8.1m，坞墙顶标高5. 8 m，船坞深13. 9 m。

坞底各个区域承载力各不相同，坞底最大线载荷 为3 M N/m，坞底最大面载荷为400 kPa。

考虑到 船 场地和 备 ，备
用空间大，船坞内摆放不开，该船厂龙门吊也不具 备3.5万t左右起重能力，上组块和下组块在建
13
b )组块支墩布置及承重分布
图2
组块支墩布置及承重分布
图3合拢墩布置及承重分布
181 ;下组
量大小为40 118 t ，最 ：
要布置211 $
到
式
船尺寸和结构分布，上组块布置286
，组布置
356
$ 工程均布载荷计算方法
上组120 t ，下组
112 t $ 通
过有限元分析计 ，上组块和下组
布
置及 分布见图2$上组 最1317 t ，下组 最
247.6 t ，鸡
受最
载载荷
309.5 kPa 。

最小面载荷承载力为400 kPa ，支墩对地基的最
压强小
于地基最 载荷承载力。

3"上组块和下组块合拢墩布置和承载力分析
顶 业开 ，撤上组块的建 ，需要
布
$
上下组 量为74 449 t ，
要布置652 。

由工程均布载荷计算方法
114.2 t $
过 限元分析计
，
布及承重分布见图3$
最
265.2 t ，
受最
载载荷
331.5kPa $
最小面载荷承载力400 kPa ，支墩对地基的最 压强小于地基最
载荷承载力。

4 顶升滑移设备选取与场地布置
中去需要除去生 、系泊绞车、J 型架、推
进器和主 的重量，上组
34 331 t ，下组
重 40 118 t $
3半潜式起重船场地布置
该船上组块和下组块均在船鸡内建造。

下组
分为2个分段建造，沿船鸡长度方向布置在鸡 内，上组块和下组 在船鸡中 对称布置。

体 2条长390 m ，宽2 m 的 ，用以布 组 移所用滑移设备，见图1$
3"上组块和下组块建造支墩布置和承载力分析
上组
量大小为34331t ，最
要布置
0055
0964297 5
0 5 2 8 5 1 4051728405.—
- 1 2 2 3 3 4
5
78899001223
4 5 8 0 2 4 6000
2.
14
顶升滑移设备选取需要综合评估上组块和下
组块重量大小，
并且考虑船鸡鸡底最大承载力。

■
800
■
c )侧视
图5 SPSS -1000滑靴结构示意
知，顶升塔架底座布置及承重分布图见图6。

■ ■■■■
图（顶升塔架底座布置及承重分布
顶
座最大承重为8 〇〇8. 6 t ，玛
受最
载载荷
250 kPa 。

最小面载荷载力为400 kPa ，底座对地基的最 压强小于
地基最 载荷承载力。

4.4滑移设备布置和承载力分析
组块分段滑移过程中，每条滑道上均布置2
行滑移设备。

在下组块的60#、90#、130#、170#、200 #、230#、260#、280#、305#和330#强肋位下方布置液 压滑靴。

在组块模 移过程中，4条
布
8行，
布 10列压。

压长度为5.5m ，80 压
的长度为220 m ，
的压
分担的重量相同，液压 对 最 压力
为2. 67 M N /m 。

最大线压力为3 M N /m ，但是2条 在 压力区域。

需船
专业检公司
受线压力大小，如果满足2 M N /
m ，
，果满足，
要
加强
至2M N /m 。

布 图7。

船建造过程中，去除了生、系泊绞
、J 型架、推进器和主 的重量，这装备设
在船
完
在舾装
统一安装。

4.1位移顶
压整体顶
的一。

采用
结
、液压集群、液压
同步顶升，可以在地面完 上万吨的结构物顶 业。

在国外，上纪70年便 用对型结 物的 位移顶 。

上顶
较
的公司主要有2家，分别是荷
特
和英国 公司。

对 2家的设备 ，
选取 公司M JS 5200顶升系统 方案的顶
备。

选用12套M JS 5200顶 统，
顶 统的顶
力为5 200 t ，总顶
力达
62 400 t ，安全系数达1. 82,大于 安全系数
1.46。

M JS 5200顶升系统见图4。

图4 MJ S 5200顶升系统总体示意
4.2
移设备主要是包括
、滑移、推进系统和槽型钢板。

移
的公司较多，国主要 国 、 法基罗和荷兰玛
特3家公司。

高水
式其中铺管船的
建 、 本，综合对3家的设备厂品
，取 公司SPSS -1000作为本方案滑移设 备。

移 备 的
量 1 000 t ，数为 179。

SPSS -1000
图 5。

4.3
底座布 分析
在顶
备
要布 座， 座 以 顶
备和上组 量 分布至 。

上组块总量为34 331 t ，12 M JS 5200 压顶升系统布在上组
方。

上组块顶升过程中，载荷由顶
传递至底座。

由工程均布载荷计算方法可 座 5 721 t 。

通过限元分析计算可
ooe
I
l o I e I :—
l o
I O 1
15
图7坞内分段滑移方案滑靴布置示意
出坞方案
已知全船总重量大小是111 384.5 t ，吃水为 10 m 。

合拢后的船舶总重量大小是74 449 t ，由
CATIA 中三维模型截取体积可知，现阶段吃水为
6.9 m 。

支墩高3.1 m ，船玛最大水高9 m ，如果合 拢后船舶想要出玛，吃水需要低于5. 9 m 。

因此
在下浮体内侧布置4个浮箱。

浮箱长50 m ，宽 10 m ，高10 m 。

浮箱从80#到180#肋位，180#到 280#肋位。

在180#肋位，2个相邻浮箱连接在一
起。

浮箱布置[7]见图8。

浮箱完全吃水提供浮力205 MN ，重691 t 。

综合计算可知目前组合后的吃水高度为5.65 m ， 低于5.9 m ，可以出玛。

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400
重量分布不均匀。

3) 玛底承载最大线面压力需要请专业检
公司进行核查，以防出现船玛底部破裂和塌陷情。

4)
该方案论证提供一种针对大型半潜式
建造合拢方案，为缺少大型龙门吊中小型船厂提
供了合理计算方法和借鉴。

6 结论
1) 有限元方法相较于工程经验计算方法，计 算结果更加准确，对支墩布置和整体合拢布置有
指导意义。

2)
如果上下组块支墩布置在非强结构位置， 船体底部局部会出现应力集中，玛底支墩会出现000
01
000(
N
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Demonstration on Building in Dock and Holistic Integration of
Large Semi-submersible Crane Vessel
L I U G u a n g-hui1，J I ANGSheng.kun2，YUYan.yun2，L I N Y a n2，Y A N G L i n1
(1. Offshore Oil Engineering C o.，L t d.，Qingdao Shandong 266520，China;
2. School of Naval Architecture & O c ean Engineering，Dalian University of Technology，Dalian Liaoning 116023，
Abstract:I n viewof the long bottom-up construction period of large semi-submersible crane rate of the slipway and the d o c k，the construction of a semi-submersible crane vessel l Aholistic integration plan was proposed for a large semi-submersible crane vessel based on the jacking of the upper block and the sliding of the lower block. T h e bearing capacity of the buttress and the jacking base was calculated by the finite element m e t h o d，and the m a x i m u m bearing capacity of the bottom of the dock was checked. Th e results verified the gration scheme.
Key words:semi-submersible crane vessel; holistic integration； jacking；sliding.
(上接第12页）
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2014，14(10):128-131.
Vil^ration Test and Control of Top Deck of Mud Pump Tank
XIAO Jian-hua1，Z H O U Bo2，C H E N A n-long2，M A Jun2
(1. C O S C O Shipping H e avy Industry (Dalian) C o.，L t d.，Dalian Liaoning 116113，C h ina；
2a. State K e y Laboratory of Structural Analysis for Industrial Eq u i p m e n t；
b. School of Naval Architecture Engineering，Dalian University of Technology，Dalian Liaoning 116024，China)
Abstract:For the abnormal vibration of the top deck of a m u d p u m p tank of a jack-up，the reason of vibration was analyzed by m e ans of method of vibration test and theoretical analysis. Vibration analyzer was used to measure the velocity response of measuring points. B y analyzing the velocity resjDonse curve，i t was found that t l i e vilDration is al^vays p tation frequency range，which belongs to the forced vilDration and does not meet the specification requirements. T h e vibration speed response increased with the increase of rotate speed. I t can be concluded that the vibration of the m u d p u m p was transmit­ted through the pipe t o the support attached to the longitudinal m e m b e r s with w e a k rigidity， causing the vibration of the deck. A n improved scheme was proposed to extend the pipe support attached to the strong girders，which can significantly reduce deck vi­bration and meet t l i e rules requirements.
Key words:m u d p u m p tank；test；velocity response; forced vibration;vibration attenuation
17。