基于GHS软件的装载混输管道作业分析

张晨晨　张建国　戴青

【摘 要】 为确保海上混输软管和滚筒的运输安全，将混输软管连同滚筒一并放置于运输驳船上，最终倒驳至铺管船内。由于货物重心较高，质量较大，受风面积较大，驳船稳性较传统运输方式差，因此需要对驳船的稳性进行精确计算。运用GHS软件对此种运输工况进行精确的稳性分析，为运输安全提供技术支持。

【关键词】 软管运输;GHS软件;稳性分析

0 引 言

涠洲6-13油田位于南海北部湾海域，西距涠洲12-1油田综合处理平台6.2 km、东北方向距广西北海市约72 km、东北偏东方向距涠洲岛约31 km，水深29～32 m。

涠洲6-13油田开发工程项目拟新建一座WZ6- 13WHPA井口平台，其中需要新铺设一条WZ6- 13WHPA―WZ12-1PUQB约4.92 km直径33.3 cm的保温混输软管。软管生产场地位于滨州港套尔河港区内，原计划将软管从生产场地直接倒驳至运输驳船的卧式转盘内，然后再由运输驳船运输至深水区域倒驳给铺管船。但由于软管生产工期延误，在满足运输条件时已至12月底，气温较低，采用原定的运输倒驳方式可能会损坏软管。因此，决定将软管连同软管滚筒一并吊装至运输驳船上，再将软管从运输驳船上倒驳至铺管船内。

由于运输的货物共有8个直径为11.5 m的滚筒，质量较大、重心较高，因此需要对驳船的稳性进行精确计算，确保装卸和运输安全。

1 滚筒吊装步骤

滚筒吊装的步骤主要分为施工船舶就位、滚筒吊装及浮吊船移位将滚筒放置于驳船设计位置。每个装有软管的滚筒质量为180 t，滚筒底座质量为4 t，考虑到软管清管结束后可能残留淡水，因此每卷吊装的滚筒质量约为200 t。受码头附近水深、浮吊船跨距等因素的影响，根据浮吊船吊重曲线，需要提前通过转运车将滚筒运输至距离码头边缘5 m的位置。

1.1 施工船舶布場

在运输驳船及浮吊船到达现场后，相继完成施工船舶布场作业。具体操作如下：运输驳船靠泊在码头边已有的插桩船左舷，与码头呈平行角度，左舷艏艉各抛一个锚，右舷艏艉各连接一根缆绳至码头缆桩上，用以稳定船位;浮吊船与码头呈垂直布置，艏连接两根缆绳至码头缆桩，用于绞动浮吊船以靠近码头;四周共抛4个锚，用以起吊软管滚筒后移船作业。施工船舶布场方式见图1。

1.2 滚筒吊装

在施工船舶布场完成后，滚筒吊装作业开始。根据装有软管的滚筒质量配置吊索具，具体参数见表1。根据计算，每根吊索具的安全系数均大于5，满足强度要求。吊装形式见图2。

1.3 移船放置滚筒

浮吊船将滚筒吊离码头地面后，开始进行移位，将软管滚筒放置于驳船设计位置。此项分两个步骤：（1）浮吊船向艉方向平行移动80 m，然后再向左平行移动至放置软管滚筒的船位。（2）平行向艉方向移动时，艉的两根钢缆缓慢绞紧，艏的两根钢缆同步慢松，直至浮吊船向后移动至设计位置;然后左舷的两根钢缆慢绞，右舷的两根钢缆同步慢松，直至浮吊船向左移动至设计位置;待浮吊船船位稳定后，下放滚筒至驳船设计位置。浮吊船移位放置软管滚筒过程见图3和图4。

1.4 吊装强度校核

为了确保吊装的安全，吊装之前需要对整个吊装系统的强度进行校核，其中吊索具的强度已满足要求。另外，吊装系统采用了撑杆结构作为中间的传力构件，此构件的作用是确保连接于滚筒两侧吊索槽内的起吊钢丝垂直向上，不会因触碰滚筒盘面而损坏软管滚筒。撑杆主体为管状结构，两端布置4个吊耳。

撑杆结构强度分析的工况为4级海况条件下软管滚筒完全起吊。滚筒重量通过吊索作用于撑杆下方的两个吊耳上，每个吊耳受力大小为 kN，方向垂直向下。

撑杆结构的整体应力较小，其最大等效应力为62.7 MPa，且最大应力出现在加强筋与吊耳交点的位置。该应力是由有限元计算的局限性导致的。扣除有限元局限导致的应力集中，校核结果满足规范要求，即撑杆结构在吊装作业过程中比较安全，不会出现破坏现象。

2 驳船稳性分析

2.1 模型建立

GHS建模包括软件界面操作、编辑运行文件及第三方软件模型转化等，本次采用模型转换方式。运输驳船总布置及GHS计算模型见图5和图6。

2.2 计算参数输入

计算运输驳船稳性时需要输入驳船重心、装载货物重心及驳船各舱室压载情况等必要的数据信息。本次驳船装载情况见图7，驳船及装载货物的重心数据见表2。由于驳船装载的其他构件质量较小、重心较低，对船舶的稳性影响较小，故忽略不计。

根据质量加载信息，在GHS调载界面对驳船各舱室进行调载模拟操作，使船舶处于最优的运输状态，为实际调载作业提供可靠的技术支持。调载后的各舱室压载情况见图8。

2.3 驳船稳性计算

根据输入的信息，计算出运输驳船的静稳性曲线（见图9）及回复面积曲线（见图10）。从图9可以看出，驳船的最大回复力臂出现在横倾25.36埃畲蠡馗戳Ρ畚？.294 m，初稳心高度为1.867 m穜ad，分别满足ISO规定的横倾大于25昂突馗戳Ρ鄞笥？.15 m的标准;从图10可以看出，驳船横倾0啊？0笆钡幕馗疵婊？.379 5 m穜ad，满足ISO规定的大于0.055 m穜ad的标准：因此驳船在此种装载条件下的稳性满足要求。

3 结 语

吊装系统强度的校核确定了吊装方式的安全性;运用GHS稳性计算软件对驳船进行压载模拟，使驳船处于良好的运输状态，为实际驳船压载操作提供可靠的技术支持;由稳性计算结果可知，按照设计的位置摆放滚筒及根据模拟的数据进行舱室压载，运输驳船的稳性满足要求，为驳船运输的安全提供了有力保障。