未俊豐 李天俠 劉淑香

(煙臺(tái)來福士海洋工程有限公司 煙臺(tái) 264000)

半潛式平臺(tái)上船體整體安裝導(dǎo)向裝置介紹*

未俊豐 李天俠 劉淑香

(煙臺(tái)來福士海洋工程有限公司 煙臺(tái) 264000)

導(dǎo)向;合攏;半潛式平臺(tái);海洋工程

合攏導(dǎo)向在大型鋼結(jié)構(gòu)件合攏過程中起到十分重要的作用,尤其在海洋工程裝備建造領(lǐng)域,由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,起升噸位大,合攏條件較差,所以導(dǎo)向系統(tǒng)的好與壞直接關(guān)系到合攏的成與敗。本文介紹一種半潛石油鉆井平臺(tái)整體合攏導(dǎo)向方式。

0 引 言

近年來,我國的海洋工程裝備建造能力取得了長足的進(jìn)步,尤其是起重能力可到20 000 t、世界第一吊在煙臺(tái)來福士海洋工程有限公司的建成更具有劃時(shí)代的意義。它的建成改變了半潛式平臺(tái)的上船體通常采用的分段安裝方法,使得平臺(tái)上下兩部分結(jié)構(gòu)可以同時(shí)分別建造,并最后將上萬噸的上船體起吊進(jìn)行整體合攏,如圖1所示。整體吊裝無疑會(huì)大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,縮短船舶建造周期,降低建造成本。

圖1 半潛式平臺(tái)上下船體整體合攏

在該大型結(jié)構(gòu)合攏過程中,導(dǎo)向裝置起到十分重要的作用,它直接關(guān)系到合攏的進(jìn)程和操作安全。本文以煙臺(tái)來福士海洋工程有限公司成功合攏的Schahin半潛式平臺(tái)項(xiàng)目為例,對(duì)合攏導(dǎo)向的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

1 Schahin半潛平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

Schahin項(xiàng)目是煙臺(tái)來福士為巴西國家石油公司的深水半潛式采油平臺(tái),該平臺(tái)為一艘四立柱平臺(tái),其主要結(jié)構(gòu)由上船體、立柱、下浮體、水平桁撐組成。圖2為上船體(帶有1m的立柱),圖3為下船體包含下浮體、水平桁撐及大部分立柱。

圖2 上船體合攏區(qū)域結(jié)構(gòu)形式

圖3 Schahin下船體結(jié)構(gòu)形式

上下船體主要尺寸參數(shù)如下:

上船體:長度:68.615 m;型寬:67.1m;型深:8.075 m;重量:12 000 t。在合攏時(shí)上船體所帶立柱(高1m)同下船體上的立柱對(duì)接。

下船體:總長:105上m;總寬:73 m,高度:24.91 m。

利用大噸位吊機(jī)將重達(dá)12 000 t的平臺(tái)上船體整體吊裝從而實(shí)現(xiàn)上下船體的合攏建造。

2 導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)形式

該導(dǎo)向裝置由兩部分組成:一級(jí)導(dǎo)向銷軸和二級(jí)導(dǎo)向板,如圖4所示。該導(dǎo)向系統(tǒng)由鋼管和鋼板焊接而成,其中銷軸和導(dǎo)向套之間的間隙可根據(jù)合攏工況及上下船體相對(duì)位置的可調(diào)節(jié)量等進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖4 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)

一級(jí)導(dǎo)向系統(tǒng)分為導(dǎo)向銷和導(dǎo)向套,數(shù)量為兩套,如圖示5所示。導(dǎo)向銷設(shè)置在下船體船艏及船艉頂端外板上,導(dǎo)向套對(duì)應(yīng)的焊在上船體底部進(jìn)行配合。由于滑移下水時(shí)軌道高度的限制,故考慮將較長的導(dǎo)向銷放置在下船體上。

一級(jí)導(dǎo)向可調(diào)節(jié)整體的基本位置,讓上、下船體在有限的空間內(nèi)有小幅度的移動(dòng),進(jìn)行初步定位,緩沖裝配時(shí)帶來的巨大沖擊應(yīng)力。這樣能夠限制上、下船體之間的偏移及轉(zhuǎn)動(dòng)范圍,為第二級(jí)導(dǎo)向的精確對(duì)位提供必要條件。

二級(jí)導(dǎo)向有多組導(dǎo)向板組成,根據(jù)實(shí)際情況,均勻的分布在下船體立柱頂端外板及艙壁上,下落上船體使上下船體端艙壁板沿二級(jí)導(dǎo)板的作用下精確對(duì)位。其結(jié)構(gòu)形式及對(duì)位方式如圖6所示。

圖5 一級(jí)導(dǎo)向銷軸俯視

圖6 二級(jí)導(dǎo)向板

下船體由于水平桁撐重力影響,使下船體下水漂浮時(shí)重心與浮心產(chǎn)生偏差,勢(shì)必會(huì)造成下船體頂端結(jié)構(gòu)向內(nèi)側(cè)傾斜,如圖7所示。

圖7 下船體重力和浮力的關(guān)系

在合攏時(shí)需要使用千斤頂(如圖8)對(duì)上下船體相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整,若偏差較大則可采用將艙壁板縱向剖開調(diào)整到位后再焊接,或采取局部換板方式,滿足DNV等船級(jí)社對(duì)于傾斜角tgα=1∶100的要求。

3 結(jié) 語

圖8 千斤頂調(diào)整位置示意圖

圖9 管型結(jié)構(gòu)合攏范例

本合攏方式的優(yōu)點(diǎn)在于:設(shè)置兩級(jí)導(dǎo)向裝置,上、下船體合攏時(shí),第一級(jí)導(dǎo)向裝置的軸套套入導(dǎo)向銷軸,進(jìn)行初步對(duì)位,為第二級(jí)導(dǎo)向的精確對(duì)位提供必要條件;在導(dǎo)向銷軸部分插入軸套內(nèi)后,上船體或/和下船體的壁板接觸第二級(jí)導(dǎo)向裝置,兩級(jí)導(dǎo)向裝置同時(shí)作用,最終達(dá)到精準(zhǔn)合攏,從而節(jié)省了大量的時(shí)間。

當(dāng)然,合攏導(dǎo)向的形式與吊裝物體的結(jié)構(gòu)形式有密切的關(guān)系。如圖9形式為管架結(jié)構(gòu)的合攏導(dǎo)向方式,直接利用圓管制作成導(dǎo)向銷軸,要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,做到導(dǎo)向裝置要輕便、效果明顯、易對(duì)位等特點(diǎn)。

[1] DNV-OS-C401,Fabrication and testing of offshore structures[S].Det Norske Veritas.April 2004.

[2] Rules for planning and execution of Marine Operations[S].Det Norske Veritas.1996.

[3] J.G.Mayfield,Lowell Johnston＆Assocs.Inc.,and M.E.Zimmerman,chevron U.S.A.Inc.Notes on heavy design lifting[R].Offshore Technology Conference.1986.

Guiding System for the Deck box Assembly of the Semi-submersible Rig

Wei Junfeng Li Tianxia Liu Shuxiang

guiding system;mating;semi-submersible rig;marine engineering

The guiding system is very important for the large steel structure assembly,especially in the marine engineering field.It plays a critical role for the marine engineering mating as the more complex structure,heavy lifting and bad mating condition.A guiding system has been introduced for the Deck box assembly of the semi submersible rig.

U 674.38+1

A

1001-9855(2010)06-0044-03

2010-07-12

未俊豐(1982-)男,河北人,經(jīng)理,主要從事吊裝工藝設(shè)計(jì),強(qiáng)度校核等方面的工作。

李天俠(1971-)男,山東人,經(jīng)理,工程師,主要從事吊裝設(shè)計(jì)、吊裝工藝及吊裝操作方面的管理工作。

劉淑香(1979-)女,黑龍江人,設(shè)計(jì)員,工程師,主要從事吊裝設(shè)計(jì),強(qiáng)度校核等方面的工作。