海上大力士

海洋上航行的船舶，仿佛流动的桥梁，联动着世界。除了我们熟悉的货船、客船外，还有挖泥船（详见《知识就是力量》2022年6月刊）、风电安装船等工程船。我们这篇文章的主角——半潜船也是它们中的一员。下面，我们就来认识一下这位海上大力士吧。

大海里的“叉车”

半潜船，顾名思义是可以下潜的船舶，但它不像潜艇那样能够完全潜入水中，而是部分船体潜入水下。通过下潜和上浮的方式，半潜船能够实现对海上漂浮的大型结构件（例如石油钻井平台、船舶、军舰、潜艇等）的装卸和运载。

半潜船在海上装货时，首先要让船身下沉，使它的装货甲板低于待装货物的底部，然后将待装货物用拖轮（又称拖船，通常用于拖动驳船和各种作业船）拖带到半潜船的装货甲板上，等待装货物定位、绑扎好后，半潜船再完成上浮，并将货物运送至目的地。到达目的地后，半潜船将再次下潜，完成和所装载货物的分离。因此，半潜船也被称作“海上大力神叉车”。

优秀的运输安装“能手”

半潜船最初承运的货物主要是大型港口机械、小型船舶、游艇等；后来，半潜船承运的货物增加了大型海洋油气开采用的平台以及相关的超大型结构物。目前，后者已经占半潜船货运量的90%以上。

由于陆地资源逐渐减少，资源开采的对象逐步从陆地走向海洋。为了利用海洋的油气资源，人类开发了功能各异的各种海洋钻井平台，而利用钻采平台开发海洋油气资源，则需要大量特种海洋工程船舶的支持（包括大型设备的海上运输与安装、油气田工程的供給与维修等）。其中，半潜运输船是开发建设海上油气田的主力装备。

据统计，目前全世界在运营的钻井平台超过800座，其中超过1200米水深的深水、超深水装备所占总量比例正逐年上升。面对超长、超宽、超重且不可分割的海洋工程结构物，半潜船不仅可以安全可靠地运输，还能够精确定位安装，是当之无愧的运输、安装“能手”。

半潜船是怎么实现下潜和上浮的？

半潜船有一个能装很多水的“大肚子”，人们称之为“压载水舱”。如果要让半潜船的装货甲板下潜，就要往它的“大肚子”里灌水，喝饱水的半潜船身体就会变重，便会慢慢潜到水里去了；当需要半潜船上浮时，就让它把喝到“肚子”里的水吐出来，吐完水的半潜船就会变轻，便会像只皮球一样浮到水面上来了。

 “新光华”号半潜船运载“希望6号”石油钻井平台（供图/中远海运特运）

以10万吨级半潜船为例，它的压载水舱的舱容达到了21万立方米，压载水总量达到14万立方米。它完成一次“喝水”和“吐水”，也就是船体完成一次下潜和上浮，这个过程大概需要4小时。

下潜，并不简单

半潜船实现下潜功能，靠的是压载水舱，而一艘半潜船的压载水舱数量通常可达100个以上。以10万吨级半潜船为例，全船共有117个压载水舱。众多的压载水舱会给船体设计带来难题——既要满足下潜深度需要，又要灵活调整船舶浮态和稳定性，以保证下潜过程中的安全和稳定——这都是设计船体必须考虑的问题。

半潜船的下潜上浮作业时间窗口短，传统的压载控制系统不能很好做到精准、快速、安全地控制压载水舱的注水和排水，因此需要将报警监测、液位遥测、阀门遥控集成一体化控制，形成高集成化、高自动化的控制系统，从而做到精准、快速、安全地控制超大容量的压载水（指为了控制船舶吃水、倾斜而加到船上的水，即压载水舱中的水）。

大海之上，以动“致”静

过去，海上作业工程船舶大多采用锚泊的方式定位（指用锚及锚链、锚缆将船或结构物系留于海上，使其保持在预定位置上的定位方式），或者用拖轮进行辅助定位。但随着水深的增加，锚泊定位方式的成本和安装布置的难度显著增加，甚至难以应用。这就意味着，锚泊定位方式已经无法满足需要精确定位工作的半潜船了。

取而代之的是一种新兴的高科技定位技术——船舶动力定位技术。这种技术利用船舶自身的动力抵抗外界（包括风、浪、海流等）的干扰，从而动态控制船舶停到某个确定位置或沿着预定航线运动。

 海洋钻井平台，是主要用于钻探井的大型海上结构物

动力定位技术的基本原理是利用测量系统检测在外界风、浪和海流的扰动力作用下船只的偏移量，经信号处理后输入计算机，用专门的控制软件进行分析计算后，向船上各个推进器发出指令，使之发出相应的推力，以对抗环境扰动，从而使船只保持或回到原来设定的位置。如果把定位点设置为以一定的速度沿预定轨迹运动，也可实现航迹的保持和跟随。

有了动力定位系统，半潜船在海上作业时便无需抛锚，只需要锁定一个坐标点，无论风浪如何影响，都能够在该系统的作用下，稳稳地定位在锁定的坐标点上。

20多年前，由中国船舶集团广船国际建造的“泰安口”轮和“康盛口”轮是当时世界仅有的两艘具有动态定位功能的半潜船，开辟了海洋石油平台动态定位安装方的先例。但在那时，动力定位系统只能全部依靠进口获取。经过20多年的发展，中国的配套能力和水平也都取得了长足的发展，目前的动力定位系统已经可以部分实现国产。以8万吨半潜船“新耀华”号为例，这艘船的动力定位误差只有0.05米，可在海上实施堪比“穿针绣花”式的高精度作业，这也标志着中国在动力定位上已经达到了国际领先水平。

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 “康盛口”轮半潜船成功挑战载运9500吨钻井平台（供图/中远海运特运）

（责任编辑 / 代竹蕊 美术编辑 / 周游）