深水半潜式起重铺管船建造过程的重量控制

陈 品，樊祥滨，王程临，郭 鹏，刘 鹏

[海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520]

0 引 言

随着我国深海油气开发的不断推进以及国际化战略的需要，深水结构物日趋大型化，面对的作业海况日益复杂。深水半潜式起重铺管船(SSCV)以其对恶劣海况的适用性以及在深水海底管线铺设中的高效性而具有不可替代的优势，是海洋工程系列化深水船队必不可缺的船型，在海洋工程领域具有重要地位与市场前景。作为目前世界最先进的船型之一，SSCV最先进的性能是在深海海域的起重以及海底管线铺设，而建造该类船舶，重量和重心控制是极其重要的一项内容，其好坏直接影响到整个项目能否成功。重量是海洋工程装备的重要设计参数，对船舶性能、可变载荷、强度等都有一定影响[1]。重量重心直接影响海工产品的性能优劣和设计成败。因此，研究SSCV的重量控制技术，有着非常重要的意义。

本文介绍了重量控制的意义以及建造期间的重量控制方法，并阐述了船舶超重的解决措施。

1 重量的分类及空船重量

1.1 重量的分类

SSCV的最大重量一般由自重(空船重量)和可变重量(可变载荷)组成。根据常规统计，空船重量包括船体结构、上层建筑、各种永久安装的甲板机械、轮机设备、管系和电气设备、永久安装在船上的吊机及铺管设备的重量，还包括空船状态下机器正常运转时所需的各种液体的重量(例如润滑油、液压油、冷却水等的重量)。图1为典型的SSCV船型。SSCV的可变载荷主要包括船舶工作时所用的燃油、淡水、海管、吊装载荷等。因此，在平台的设计最大重量一定时，空船重量和可变载荷就形成了对立的关系。当空船重量超出估算值时，可变载荷就可能达不到所需的值。

图1 典型深水半潜式起重铺管船Fig.1 Typical deepwater SSCV

1.2 空船重量

1.2.1空船重量的定义

空船重量是指船舶装备齐全但无装载时的重量。

根据国际海事组织(IMO)、美国船级社(ABS)和中国船级社(CCS)的海上移动式钻井平台(MODU)规范[2-4]，空船重量指整个船舶连同安装的机械设备和舾装，包括固定压载、备件以及机械管系中至正常工作液面的各种液体的重量，但不包括储存在液舱内的油、水、消耗品或者可变载荷、储存物品、船员和行李重量。船舶中比较模糊的重量是否属于空船重量，需要与船东达成一致，并在计算装载情况时不遗漏、不重复。

1.2.2空船重量的生命周期

SSCV的空船重量，在不同的阶段有不同的重量数据，具体如下。

(1) 方案设计阶段的估算重量。

(2) 在基本设计阶段，随着设计的进展，对方案设计的估算重量进行完善和细化，得到的设计重量由负责基础设计的单位完成；事实上，基本设计确定后，重量的大局已定。

(3) 根据详细设计计算，统计出的详细设计重量报告。

(4) 在建造过程中，加工设计对重量进行控制，可以通过称重得到建造完成后的分段完工重量，出具各阶段重量控制报告直至建造完成。

(5) 在接近完工状态，可以通过倾斜实验测量吃水并加以计算，所测得的实际空船重量(实际自重)。

上述各阶段重量数据如图2所示。

图2 不同阶段的重量数据
Fig.2 Weight data at different stages

2 重量控制

2.1 重量控制报告

重量控制报告是建造场地用来发现超重的重要武器，重量报告应该包括以下内容。

(1) 重心坐标定义。

(2) 各项重量的释义、涵盖的内容以及重量生成的方式。数据来源可以通过手工计算，也可以根据实际模型软件导出。

(3) 分类汇总重量。表1为典型的分专业汇总重量的表格示例。

表1 分专业汇总重量表格Table 1 Weight table with each category

(4) 报告记录重量的关键变化，记录各版次之间的重量变化情况。

(5) 记录重量的变化趋势，分类统计变化趋势图。

(6) 监控设计余量，以防超重的发生。

2.2 建造阶段的重量控制原则及方法

2.2.1建造阶段重控流程

建造阶段的重控流程如图2所示。

图2 建造阶段的重控流程Fig.2 Flow chart of weight control in construction

2.2.2建造阶段重控原则

建造过程中若不仔细控制重量，往往会引起重量的大量增加，这是船舶建造中常见的问题。可在以下几个方面来严格控制平台建造过程中的重量变化：(1)建造需严格按图施工；(2)严格控制材料代用；(3)生产设计中若修改了详细设计，特别是引起重量增加的项目，须严格控制；(4)对板材厚度偏差要进行抽样统计，计算板厚偏差；(5)及时记录跟踪到货设备的重量重心，分专业形成重控报告。

2.2.3建造阶段重控方法

第一，建造项目部要与材料供货商进行良好的准备工作，要求供货商提供材料准确的重量和重心，包括舾装材料和机械电气设备等，这些详细的数据能够保证空船重量的准确性。

第二，建造过程中严格控制工艺过程的规则，不随意使用较厚板来代替原本设计中的薄板，不随意更改设计尺寸，不随意进行材料替代，尤其是用大规格代替小规格。另外，建造过程中应严格控制使用临时加强结构，尤其不能将加强结构留于船体内部；应严格控制焊接参数，避免焊脚太大；对于业主或者详设要求的加厚板材等行为，一定要综合考虑并进行协商，避免无谓加重空船重量。

建造过程中对重量的控制是必要的。要严格管理，按照图纸设计施工，提高加工质量，材料与设备不能随意替代。若需替代时，必须与设计部门联系，并得到设计部门的批准后方可执行替代。平台建造过程、建造工艺的重量控制，可从以下方面实施。

(1) 如在建造阶段有重量增加的修改，加工设计修改了详设，需要报批。

(2) 每张加工设计的图纸应标有图纸内所含杆件的重量，并计入重控报告，按阶段报业主。

(3) 建造过程中严格控制工艺过程的规则，不随意使用较厚板来代替原本设计中的薄板，不随意更改设计尺寸，不随意进行材料替代，尤其是用大规格代替小规格。

(4) 如业主允许，在船体机舱等位置取消包裹绝缘白铁皮。

(5) 通过使用较薄板、使用铝合金材料、简化刷油漆等方式来对船名标示进行减重。

(6) 建造过程中严格控制使用临时加强结构，使用后应拆除并打磨光滑，尤其不能将加强结构留于船体内部，如确实需要，应报批。

由于船舶设计阶段计算所得的重量和重心位置与船舶建造完成之后的实际重量重心往往存在一定的偏差，所以建造完成后必须进行倾斜试验，以便准确获取重量重心位置[5]。因为重量重心关乎平台的安全，所以船东和船级社都非常重视倾斜试验。为了保证倾斜试验结果的准确，船级社对试验状态有明确的规定，要求船舶尽可能达到完工状态，从重量的角度，船级社要求整船的重量完工情况不得低于98%。所以从建造场地的角度，往往把倾斜试验看成完工的一个重要节点。需要注意的是，虽然倾斜试验是确定空船重量的最终手段，但超重不能在倾斜试验后才发现。

3 超重的补救措施

针对超重引起的各种后果，可以采取以下补救措施。

(1) 浮力不足。在原设计干舷尚有余量的情况下，提高吃水是解决浮力不足最经济的办法，对于半潜船舶而言，还需要保证拖航吃水不超过下浮体甲板，拖航吃水至少要低于下浮体甲板0.3m。如吃水不能调整，则只能通过增加浮体的办法增加浮力，如可以在半潜船舶的原下浮体两侧加固定翼。

(2) 稳性不足。半潜船舶加固定翼后，往往使得稳性变差，这时需要增加水线面积改善稳性。常见的做法是在立柱的侧面增加浮体。

(3) 浮态不理想。用过多的压载水调整浮态会引起有效载荷的减少。有时需要考虑重新布置分舱来改善重心与浮力的平衡。

(4) 强度不够。超重一般不会引起总体强度问题，可以考虑采用更高强度的材料。

4 结 语

针对深水半潜式起重铺管船，总结了船舶的重量分类、重量控制的意义以及建造期间的重量控制方法。重量控制对于深水半潜式起重铺管船的建造是关键性的技术，所以应该引起足够的重视。在实际建造中应该建立专门的重控小组并设置公司级别的重控体系，避免在项目后期造成无法挽回的损失。

[1] 刘海霞.深水半潜式钻井平台的重量控制探述[J].中国海洋平台,2011,26(6)：9.

Liu Hai-xia.Weight control of deepwater semi-submersible drilling unit [J].China Offshore Platform,2011,26(6)：9.

[2] 中国船级社.海上移动平台入级及建造规范[S].2005.

China Classification Society.Rules for mobile offshore drilling units [S].2005.

[3] American Bureau of Shipping.Rules for building and classing mobile offshore drilling units [S].2006.

[4] International Maritime Organization.Code for the construction and equipment of mobile offshore drilling units [S].2001.

[5] 王凯歌,周晶,尹东亮.大型船舶现场建造期间的重量重心控制[J].装备制造技术,2016(6)：181.

Wang Kai-ge,Zhou Jing,Yin Dong-liang.Control of weight and center of gravity during building large shipping vessels [J].Equipment Manufacturing Technology,2016(6)：181.