大型半潜船艏楼上层建筑总段整体提拉施工及关键技术研究

2015-01-01张金钟陈达胜

船舶与海洋工程 2015年5期

张金钟，向君，陈达胜

（1. 招商局重工（深圳）有限公司，深圳 518067；2. 深圳海油工程水下技术有限公司，深圳 518067）

0 引言

半潜船（Semi-submersible ships）也称半潜式母船，是专门从事运输海上石油钻井平台、舰船、潜艇、龙门吊、预制桥梁构件等超长超重，但又无法分割吊运的超大型设备的特种海运船舶。

艏楼上建结构位于半潜船主甲板以上，其内集中了全船大部分的机械处所，安装有大量核心机电设备。如按照常规船台合拢工艺方案，艏楼上建结构分段及设备的安装只有在主甲板以下船体合拢完成后才能进行，使得艏楼上建无法与主船体并行施工，无法扩大施工作业面，影响工程进度，尤其在船厂吊机起重能力、起升高度受限制的情况下，合拢效率低且总周期较长。因此经研究，采取艏楼上建总段整体建造、整体安装新施工方法[1]。

1 艏楼上建总段整体提拉安装

1.1 主要参数

主尺度：长≈39.9m；宽≈42m；高≈31.9m；重量≈4500t；重心位置：纵向FR240～40mm；横向距中0m；高度方向距总段底部14.8m。

1.2 整体提拉安装方法

1) 分别完成主甲板以下艏部总段和艏楼上建总段的建造（见图1）；

图1 艏部总段和艏楼上建总段并行建造

2) 将合拢完成后的艏楼上建总段整体提升到足够高度（～18m）（见图2、3、4）；

图2 艏楼上建总段提升到约18m高度

图3 提升到约18m高度现场侧面图

图4 提升到约18m高度现场正面图

3) 通过滑道拉移的方式，将主甲板以下的艏部总段纵向拉移到合拢位置（见图5）；

图5 将主甲板以下的艏部总段纵向拉移到合拢位置

图6 艏楼上建总段与艏部总段完成大合拢

2 整体提拉安装关键技术

2.1 吊点设置

2.1.1 吊点设置的难点

吊点设置是整个提拉安装方法的核心。因为整个艏楼上建结构的底部是个大开口，如何控制结构在提升过程中的变形，满足与艏部总段的合拢要求，是比结构本身的强度更重要的考虑因素。

2.1.2 吊点设置的解决方案

1) 采用有限元分析法[2]，根据图纸，用ANSYS软件对艏楼上建总段结构进行建模；

2) 调整模型的重心，使有限元模型与实际符合；

3) 找出结构在水平方向及左右舷两侧主要的强结构；

4) 对强结构进行分析，找出可能的强结构，把强结构与外板连接处做刚固处理，载荷为结构本身总质量的1.05倍。针对各种可能的方案，反复进行有限元计算，找出最合适的方案，最终确定吊点的位置（见图 7、8）。

图7 艏楼上建总段主要强结构有限元模型

图8 最终确定的吊点位置

2.2 吊梁设计

吊梁的设计中首先考虑其安全性，同时必须满足与安装单位钢绞线配合的尺寸公差要求。由于艏楼上建总段线型变化较大，吊梁必须既要顺应船体线型走势，还要满足塔架吊装的尺寸装配要求。根据对艏楼上建总段质量、重心及强度计算结果，结合吊点设置的情况，围绕艏楼上建总段周围设置了8个吊梁，即：1、2、3、4、1'、2'、3'、4'，左右对称，各4个。吊梁尺寸各有差异，每个吊梁在垂直方向上跨越艏楼上建总段的第8甲板（为最上层甲板）至第6甲板，水平方向上跨越艏楼上建总段的4道肋板（见图9、10）。