浅析中小型平台供应船的新型机舱布置

吕杰生

(上海斯迪安船舶设计有限公司， 上海200052)



浅析中小型平台供应船的新型机舱布置

吕杰生

(上海斯迪安船舶设计有限公司， 上海200052)

基于一型1 700 DWT优化后电力推进的平台供应船，主要介绍这类船舶的作业特点，及适用于中小型平台供应船的新型机舱布置，并从船舶稳性、货物舱容、舒适性、造价等方面进行分析这种布置方案的优缺点。采用此类机舱布置方案的中小型电力推进平台供应船和常规电力推进中小型平台供应船相比，有以下优点：货物舱容大(增大经济效益)；造价基本持平；货物处所与机舱处所分隔开，保证船舶安全性。

平台供应船(PSV) 海洋工程船 电力推进船 机舱

0 前言

随着科学技术的不断进步，人类的脚步逐步从大陆架延伸到海洋。社会的发展对能源依赖性越来越强。各经济和军事强国都在控制能源的源头，海洋也必然成为争夺的目标，他们争相开发海洋石油资源，由此催生了多用途海洋平台供应船，以提高石油开采的效率及增强安全性。

斯迪安船舶设计公司(SDA)从2004年成立以来，就开始涉足多用途海洋平台供应船，经过几年的技术积累，已能够独立开发新型环保平台供应船。最近几年SDA分别研发了1 700 DWT的PSV(Platform Supply Vessel)、80 t拖力的AHTS(Anchor Handling & Towing & Supply)、150 t拖力的AHTS、3 500 DWT的中型PSV、4 500 DWT的中大型PSV等船型，以及高档SPC(Inspection & Maintenance & Repair)系列维护建造船的方案和概念设计。截止到目前，已有六十几条交付，还有几型正在建造中。本篇着重介绍基于1 700 DWT PSV优化方案 ，一种机舱位于主甲板上的新型中小型海工工程船的机舱布置方案。

1 作业特点

下面简要概述这类平台供应船的装货特点。

(1) 甲板载货区装载钻井钢管。在载货甲板装载钻井钢管或管子时，两侧需要设置挡货栏杆来固定，以保护人员安全。

(2) 甲板载货区装载集装箱是供应船必须具备的装货形式之一，不过一般只能装载一层。甲板需要布置绑扎件来固定集装箱。

(3) 装载散装水泥。在主甲板下布置散装水泥罐舱，舱内布置数个散装水泥装载专用水泥罐，干货系统也是这种船的设计难点之一。

(4) 装载液货。在主甲板下的船体内设有几对液货舱，如淡水舱、钻井水舱、钻井泥浆舱、燃料油舱、轻柴油舱等。这些液货舱分为二类：一类为专用的液货舱，另一类为兼用液货舱。

(5) 具备对外消防作业能力。稳性和配置需要满足消防船的要求，消防炮一般设置在驾驶室顶的罗经甲板上。

2 主要布置特点

根据平台供应船的作业特点，可知其具有货舱种类多样、货舱布置紧凑、管系错综复杂、空间狭小、船型肥胖、单位载重吨功率大等特点。此类平台供应船按推进方式不同可以划分为传统机械推进、电力推进、混合推进三类。以下着重从传统机械推进和电力推进两种方式阐述平台供应船的布置特点及新型方案布置的优缺点。混合推进方式暂不做比较分析。

2.1 传统机械推进方式布置

常规机械推进方式即为柴油机直接通过传动轴把动力传递到齿轮箱再经过传动轴驱动螺旋桨，如图1所示。常规船舶按机舱的位置一般划分为尾机型船(机舱在船的艉部)、中机型船和中尾机型船，但是对于海工辅助船而言还得增加一个布置方式——首机型(机舱在船的艏部)。首机型布置的主要目的是尽量让船舶中后部留出集中的货物区域及宽敞的货物甲板区域。

2.2 电力推进方式布置

近年来，海工辅助船逐渐采用电力推进取代传统推进方式，船舶操纵性越来越好，越来越灵活，随之而来的造价也越来越高。采用电力推进的船舶一般把机舱放在艏部(见图2)，货物区域位于机舱后部，这样不仅便于集中操作，也更好优化货物容积，使运营效率更高。

目前主流的电力推进船都是首机型，一般配备动力定位系统。从首到尾的顺序，一般被划分为四大部分，分别为侧推器区域、机舱区域、货物区域、尾推进器区域。货物舱容布置更加紧凑、合理。

图1 传统机械推进典型布置

图2 电力推进系统典型布置

本篇介绍了以电力推进方式的船舶为母型，推出一种新型优化机舱布置的平台供应船：把传统位于主船体以下的机舱搬到主甲板上，把主船体以下的空间让给货舱，增加货物舱容(见图3和图4)。

图3 优化方案机舱布置位置

图4 优化方案主船体布置

这里主要从船舶稳性、货物舱容、舒适性、造价等方面进行分析。为了论述更加清楚，下文会引用两型代表性的典型船舶与我公司设计的1 700 DWT 优化船进行对比，见表1。

表1 代表性船舶与1 700 DWT 优化船的数据对比

(1) 货物指标。

从以上三型船的参数对比不难发现，新型优化方案在舱容上的优势。经过换算，相比于同等尺度的传统推进船舶大约增加了30%～40%的舱容，而相对于常规电力推进船舶舱容大约有10%左右的提高，因此在舱容指标上，新型布置方案有绝对的优势。

采用此种布置，可以以较小的船舶尺度，达到同等要求的货物指标，降低了船舶除设备之外的制造成本,以及运营成本(特别是降低了油耗)。

(2) 船舶稳性。

船舶稳性直接关系到船舶安全。本方案把机舱从主船体移到主甲板上，这就让船舶的空船重心提高了大约0.5 m，在实际配载中，应尽可能地降低重心。由于此方案把机舱放到主甲板上后，为了满足机舱的层高要求，就必须设置一个较高的首楼，这样也就增加了船舶的储备浮力，弥补了空船重心升高后带来的稳性缺陷。

鉴于此方案的空船重心大幅提高，我公司特别重视对空船重量的把控。从项目之初的设想到船厂施工及最后交船，由之初的每周更新空船计算表格到最后建造过程的月更新，仅对空船重量的计算这项，就反复更新了40次之多。当然每次空船重量的更新也必需校核船舶稳性。最终到交船阶段，船舶稳性完全满足规范和设计要求。比如，甲板货装载量是衡量此类工程船的重要指标之一，同时也是衡量船舶稳性是否优良的一个标准，就此船而言，甲板货装载量能达到650 t，达到了同尺度传统推进方式船的标准。

(3) 舒适度。

本项目开始于2010年，我公司当时就提出一个比较高的舱室舒适度标准。同期，美国船级社(ABS)对尚未实施的IMO2006公约提出了自己的标准及船级符号(MLC2006)，其中对振动噪声有了明确的数据值，船舶的舱室照度也提出了严格的要求。

本项目因为机舱位于主甲板上，发电机组也必须安装在主甲板上。这样相比于常规船舶机舱底部的刚度会弱，更加难以满足舒适度标准。且机舱位于主甲板上，则机舱上甲板即为居住甲板，没有中间甲板作为分隔，机舱噪声会直接传递到住舱，中间没有消弱。

工程师通过对噪声多次计算后，采用隔音棉及浮动地板阻隔噪声传递，对舱室布置作出调整，避免把船员房间位于机舱下，让噪声等级较低的公共处所布置在机舱上面。同时对发电机组下方的主甲板做了特别加强，让甲板保持一定的刚度，避开共振区。

经过多项措施的实施，实船的噪声和振动的实测值完全满足要求，此项目是中国区首艘满足美国船级社MLC2006的船舶，并获得证书。

(4) 造价。

项目造价是直接关系到该项目能否成功的决定因素，为此我们在项目设备选取和系统配置上，尽量做到经济适用，且与船舶系统尽量共用和简化。特别在电力系统配备上做到了系统尽量共用，例如尾推进器的变频器和变压器就兼做外消防驱动马达的驱动器。

采用机舱上移的方案同时兼有外消防功能的船舶会有一定的成本增加，因为机舱位于主船体内，可以采用柴油机自由端直接连接外消防泵。而当机舱上移后，只能采用电动马达驱动外消防泵，从而多出一套电力驱动系统，造成成本的上升。我们采用两台尾推进器的电力系统(本项目有三台尾推进器)与两台外消防泵的电力系统合并。当对外消防时，船舶动力定位能力主要依靠一台尾推进器和首侧推来保障。这样设计即实现了资源的共用，也达到了大幅降低成本的目的，相比于机带驱动方式虽有微小的成本增加，但却有更高的效率和操作灵活性，实船试验结果完全实现了对外消防的功能。图5 为本项目简要电力系统图。

图5 简要电力系统图

3 设计总结

根据1 700 DWT PSV的设计经验可知，新型机舱布置方案比较实用于中小型海工船，对于中大型海工船则不能突出它的优点，原因有三方面。

(1) 中大型海工船的装机功率都比较大，需要较大机舱布置空间。如果放到主甲板上，需要两层上层建筑才能保证，这样会造成上层建筑太高，船舶重心太高，影响船舶安全。

(2) 中大型海工船的较大装机功率对于刚度较差的主甲板，可能会造成较大船体振动。

(3) 对于中大型海工船舶，船体空间一般都很富裕，主船体已经足够满足需要的装载舱容，不需要移动机舱来增加额外的舱容。

综上所述，新型机舱布置方案的优缺点已经比较清晰。对于中小型海工船，这种新型的布置方案是一个不错的选择。本方案已经在实船上得到应用，从船东反馈的结果来看，新方案完全达到设计的预期，当然也还会有缺点等待研究和探讨，我公司会继续跟踪和分析，完善本新型方案。

4 结束语

海洋平台供应船作为一种为海上工程提供多种服务的特种工程船舶，已成为海上石油和天然气勘探和开采工程中不可缺少的重要组成部分。本篇介绍的新型机舱布置优化方案目前对于中小型平台辅助船舶有很大的优势，我公司采用此类布置方案设计的船舶总数已经达到30多条，市场占有率快速增长。船东对这类船舶运营状况非常满意。综上所述，采用此类机舱布置方案的中小型平台辅助船相对于机舱位于主船体内的船舶，有货物舱容大(增大经济效益)、造价基本持平、相似的船舶稳性以及把货物处所与机舱隔开保证船舶安全性的优点。相信未来采用此类机舱布置方案的船舶会越来越多，但采用这种布置方案前，需对不同类型及大小的船舶进行深入研究，有的放矢，发散思维，对于提高船舶设计水平，提高船舶实用性，提高船舶经济性有着指导意义。

[1] 周国平. 多功能海洋工程拖船稳性探讨[J]. 中国海洋平台，2002(5)：14-17.

[2] 周国平. 海洋工程辅助船研发构想[J]. 上海造船，2009(4)：4-8.

[3] 翁长俭. 我国船舶振动冲击与噪声研究近年进展[J]. 中国造船，2001(3)：68-84.

[4] 中国船舶工业集团公司，中国船舶重工集团公司，中国造船工程学会.船舶设计实用手册(第3版)：总体分册[M]. 北京：国防工业出版社，2013.

Analysis of a New Type of Engine Room Arrangement for Medium and Medium-sized Platform Supply Vessel

(Shanghai Disan Ship Design Co., Ltd., Shanghai 200052, China)

Basing on a type of 1 700 DWT diesel-electric platform supply vessel, the operation characteristics of platform supply vessel and a new type of engine room which is suitable for small and medium-sized platform supply vessel were introduced. The advantages and disadvantages of this new engine room arrangement were analyzed from the aspects of ship stability, cargo capacity, ship comfort, building cost and so on. Using this kind of engine room layout of small and medium-sized diesel-electric PSV compared with the ordinary diesel-electric PSV, the following advantages can be obtained:bigger capacity (good economic benefits), same budget and separated cargo space and engine room in order to guarantee the safety of the ship.

Platform Supply Vessel(PSV) Offshore vessel Diesel-electric propulsion vessel Engine room

吕杰生(1981-)，男，工程师，主要从事船舶设计方面的研究。

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