多功能海洋工程船設計潮流

祁 斌

在嚴峻的全球經(jīng)濟環(huán)境下，全球能源行業(yè)依舊持續(xù)活躍，作為未來發(fā)展方向的海洋油氣、風電等工程也越來越受到能源公司的關注，從而帶動了海洋工程船的快速發(fā)展。

為滿足近代海洋工程如油氣開采、風機安裝等活動的需求，海洋工程船通常都裝備了滿足特殊功能要求的機械和專用設備系統(tǒng)，一般可提供海上/水下工程施工、拖航、錨作、清污、消防、維護、鋪管、修井、運送人員與物資等服務。傳統(tǒng)的海洋工程船有兩種，分別為平臺供應船（PSV）和三用工作船（AHTS）。PSV的主要職責是為海上作業(yè)的所有固定和浮式設施運送各類物資，提供后勤保障，AHTS的主要職責是為鉆井平臺的鉆井作業(yè)提供拖航、就位起拋錨和物資供應服務。

隨著近年來海洋能源開發(fā)力度的持續(xù)加強，對其而言不可或缺的海洋工程船也在不斷發(fā)展，一些新船型相繼出現(xiàn)，舊船型也在不斷改善自身能力。其中，為了最大限度地提升船舶的使用效率，多功能/多任務成為如今的發(fā)展趨勢之一，除了AHTS這一老牌多用途船外，還出現(xiàn)了多功能供應船（MPSV）、多功能服務船（MRSV）等帶有明顯多功能標志的船型。此外，一些諸如PSV的船型也通過技術改進增添了不少特殊功能。

烏斯坦：體積小，功能多

烏斯坦公司可謂是海洋工程船領域的明星，其X船首更是家喻戶曉。旗下?lián)碛卸嘈投喙δ芎Ｑ蠊こ檀?，船型以SX開頭，包括SX121、SX138、SX148等。其中，SX148為烏斯坦最新開發(fā)的多功能船型，其特點就是“體型小，功能多”，可與“瑞士軍刀”媲美?！?/p>

Seven Viking”號是烏斯坦新近建造的一艘SX148型檢修作業(yè)船（IMR），由著名的多功能海工船船東Subsea 7公司以及Eidesvik Offshor公司共同擁有。當然，作為一艘多功能船，“Seven Viking”號肯定不限于IMR任務，它還可以執(zhí)行清污和井口強化作業(yè)。該型船擁有ICE-C冰級符號，船長106.5米，寬24.5米，航速達16節(jié)，操作靈活性好，可穿梭于平臺結構物之間或進入較難抵達的區(qū)域。為了應對北海5米高的海浪，該船還采用了X船首以提升穩(wěn)定性。

設計時，遇到的最大挑戰(zhàn)就是如何在有限空間里集成如此多的功能模塊，同時還要確保在惡劣海況（如巴倫支海北部）下的操作安全性。對此，最終的解決方法是在艉甲板處增設了一個帶有甲板滑軌系統(tǒng)和特制模塊處理系統(tǒng)（MHS）的機庫，以使這些任務模塊可在相對干燥、遮蔽的室內(nèi)操作，從而改善工作環(huán)境，并大大提升了船員的安全性。船上的通海井也位于機庫內(nèi)，距離機庫頂部約10米，其上的MHS可將所需模塊布設于2000米水深進行作業(yè)。同樣，該通海井及ROV均可于5米高的海浪環(huán)境中作業(yè)。值得一提的是，任務模塊的平均重量高達70t，遠超正常情況下的20～30t。此外，為了進一步提高安全性，該型船還采用了更高的干舷甲板設計，機庫內(nèi)還安裝有起重機和載人吊筐以方便高空作業(yè)，橋樓內(nèi)也采用了昂貴的先進防火系統(tǒng)。

據(jù)了解，該船總長106.5米，船寬24.5米，最大吃水8米，服務航速16節(jié)，載重量5125噸，能夠容納90人，推進系統(tǒng)采用3×3000KW方位推進器；2×1200KW可伸縮方位艏側推；1500KW低噪導管推力器。由于使用了電力絞車操作ROV和MHS，“Seven Viking”號的噪聲等級也實現(xiàn)了最小化，加上其他減振降噪措施，該型船的舒適等級達到DNV的COMF-V（3）。同時，柴電推進系統(tǒng)與NOX催化還原減排系統(tǒng)等的組合，還使該船擁有“清潔設計”符號。此外，該船的又一特點就是船上位于船舯機庫頂部直徑為26.1米的直升機甲板。

SX 121型的定位為多功能海洋建造船（MOCV），主要負責水下建造/安裝、IMR和ROV服務。烏斯坦在2012年已接獲多份該型船訂單，單艘造價基本在1億美元以上。當然，該型船也可根據(jù)客戶需求變更其功能模塊，如Island Offshore公司訂購的“Island Intervention”號。

根據(jù)Island Offshore公司的要求，“Island Intervention”號除了可執(zhí)行水下建造/設備安裝、IMR和ROV任務外，還加裝了水下潤滑系統(tǒng)以進行井口強化作業(yè)。該船同樣采用了X船首設計，加上柴電推進系統(tǒng)和DP3動力定位等級，從而使其在油耗、適航性、定位能力、航速和運載能力上有著優(yōu)良的表現(xiàn)。150噸的海上起重機和位于通海井正上方的模塊處理塔（MHT）則有效支持了海底無立管井口強化作業(yè)，工作水深最高達2500米。與MHT配合使用的設備還包括主動波浪補償（AHC）主起重絞車、通海井門和橫向滑軌系統(tǒng)等。膳宿方面，該船的舒適度可以和旅館相提并論，達到DNV的COMF-C（3）級。30間單人艙加30間雙人艙可支持100人膳宿，除了臥室，船上還設有休息室、吸煙室、30座的音樂廳、接待室、男女起居室、會議室、洗衣間、醫(yī)務室和醫(yī)院等。此外，該船的環(huán)保性也很好，擁有DNV的“清潔設計”符號，以及IMO船舶拆解方面的“綠色護照”。

該船總長120.2米，船寬25米，最大吃水7.9米，服務航速15節(jié)，可以容納100人。其中，海上起重機能力為150噸，采用DP3動力定位能力。動力系統(tǒng)方面，發(fā)動機采用2臺變頻電力推進發(fā)動機，單機0～3500 kWe，0～1200r/m；主推進器采用2×3500KW方位推進器，牽引式，調(diào)距漿，直徑3000mm；同時，還配有550KW，688kVA港口發(fā)電機和200ekW，250kVA備用發(fā)電機。此外，船上還設有直升機甲板，ROV庫，模塊處理塔，ROV等收放系統(tǒng)。

Vuyk萬能船

Vuyk Engineering Rotterdam公司有著悠久的海洋工程船建造歷史，建造過各種各樣的該領域船型，包括重吊船、鋪管船、半潛船等。在新船型的研發(fā)上，該公司也是不遺余力，目前所進行的設計項目也不只一個，介紹兩型新近研發(fā)的多功能海洋工程船。

VVV的全稱為Vuyk Versatile Vessel，意為Vuyk萬能船，是該公司為滿足未來海工市場需求而設計的多功能海洋建造船。為了更好地服務海工產(chǎn)業(yè)，該型船可安裝各種設備，其中部分采用模塊設計。該船最大的特點是可以作為半潛船運輸大型重貨，從而降低海工作業(yè)成本。

VVV可自行安裝各種任務模塊，根據(jù)所安裝設備、模塊的不同，主要可進行的作業(yè)包括：海洋油氣工業(yè)的設施安裝和建造（重吊、水下安裝、鋪管、通海井作業(yè)）、風機安裝和運輸、設備和貨物的浮式操作、海洋支持、重貨運輸?shù)?，此外還可選擇橋梁安裝功能。由于功能較多，因此該船可單獨執(zhí)行一些通常需要多艘特種船才能完成的項目。

該船總長161.5米，型寬42米，型深14.5米，航行吃水7.5米，半潛模式水位高度8米，可容納50人，推進器3×3500KW艉部方位螺旋槳；3×2200KW艏部方位推力器；1×1600KW艏部導管推力器。動力定位能力DP2（可升級為DP3）。尾部左右舷側各安裝有1臺重型桅桿起重機，單機起重能力1500噸，最大升舉高度為水面以上90米，擁有優(yōu)秀的起重能力和冗余度。同時，其所在位置也不會影響模塊設備和甲板貨物的布置。此外，若船東想擁有橋梁、土建施工能力，則可選擇安裝專門的長臂起重機。不過該船的標準膳宿能力包括船員在內(nèi)也僅支持50人，這對于大部分模塊作業(yè)來說并不算很充足。為彌補這一缺陷，該船可專門配置一個支持100人膳宿的自浮式膳宿模塊，可在該船半潛模式下浮時布設于艏樓之后，且僅占小部分甲板面積。

由于船體相對較寬，因此在設計時為了減小其所帶來的阻力，該船采用了傾斜壁結構以減小船舯面系數(shù)，從而減小了航行吃水時的水線面，同時也最大化了其升舉吃水時的水線面寬。

自墨西哥灣“深水地平線”號平臺事故以來，已過去了兩年多，隨著時間的推移，墨西哥灣的鉆探作業(yè)已逐步開始恢復，相應的平臺輔助需求也開始增長。不過“深水地平線”號的慘痛教訓卻讓人們越發(fā)意識到安全措施的重要性。在各種舉措中，將非必要人員與生產(chǎn)平臺分離無疑是在事故發(fā)生時，能使傷亡率最小化的有效手段。在生產(chǎn)平臺旁邊配置一個可提供大量人員膳宿的單位可謂是最直接的方法，不過單純的提供膳宿顯然有些不盡人意，對此，Vuyk公司便開發(fā)了一型多功能的半潛式膳宿船，不僅可提供非必要工作人員的膳宿需求，同時還擁有一定的裝載能力和重吊能力，從而能更好地輔助生產(chǎn)平臺作業(yè)。

Vuyk公司在項目初始所選擇的是較小的單體船型結構，之所以后來選擇半潛模式，是因為在受到不同方向波浪影響時，半潛模式的運動性更好，在進行重吊作業(yè)時的穩(wěn)性也較單體船型結構更高，從而使其可在更高的海況下作業(yè)。

該船總長90米，寬60米，最大可支持400人的膳宿，而且非常重視裝載和起重能力。船上裝備有2臺300噸的起重機，聯(lián)合起重能力為400噸，1臺100噸的折臂起重機。干舷甲板面積3000m2，有效載荷2000噸。當然，該型船的安全系統(tǒng)也非常齊全，包括緊急醫(yī)療設施、較高等級的消防系統(tǒng)（FiFi 2）、傷員病患的運送設備等。人員登船或離船則依靠補償伸縮跳板實現(xiàn)。通過船級社的檢測，該船完全滿足最新的穩(wěn)性和安全規(guī)范。

Marin Teknikk注重多功能

Marin Teknikk公司（MT）是一家有著豐富海洋工程船設計經(jīng)驗的挪威設計公司，多家知名海洋工程服務公司的船隊中都有其MT系列產(chǎn)品的身影，其中就包括Subsea7公司、Siem Offshore公司、Olympic shipping公司等。

多功能海洋工程船是該公司主要業(yè)務之一，其各類多功能船型普遍采用柴電調(diào)速推進系統(tǒng)、高能效方位推進器，以及動力定位系統(tǒng)。主要特點為甲板上下裝載空間均較大、低油耗、低排放，以及優(yōu)異的適航性和操作性。同時，MT公司在設計時也非常注重舒適性，因此這些船的振動和噪聲等級也較低，甚至還設有如影音室之類的娛樂休閑場所。作為多功能船，其主要的任務包括，平臺供應（管路、貨物、集裝箱、干散貨、LFL、泥漿、鹽水、燃油、淡水和鉆井水）、海洋結構物安裝、ROV作業(yè)等。此外也可根據(jù)客戶不同的要求進行任務模塊配置以實現(xiàn)所需功能，如浮油回收、拖曳、鉆井等。

MT6015型和MT6022型設計是MT公司較新也是其2012年接單較多的兩型多功能船。其中，MT6015為多功能油田供應和建造船。該船總長93.8米，型寬20米，最大吃水6.5米，海試航速15.5節(jié)，可容納60人，之中22間單人艙，19間雙人艙。船上配備一臺4×2230eKW主發(fā)電機以及1×550eKW港口發(fā)電機和一臺1×300KW備用發(fā)電機，最大吃水載重量為4840噸。另外，該船還滿足最新SPS標準，且獲得DNV“清潔設計”符號。

MT 6022 XL為多功能鉆井船。該船總長115.4米，船寬22米，吃水7.1米，設計航速14.5節(jié)，可容納98人，其中32間單人艙，33間雙人艙。船上配備的主發(fā)電機總功率為14400KW，備用發(fā)電機為1×500KW。同時，船上還安裝通海井、救生艇、高速救援艇和救生筏。據(jù)了解，該船的起重機為AHC，主絞車為140t/12m（2500米線纜），副絞車為20t/32m，井架采用NOV型，大鉤載荷450mt（四鉤），300mt（雙鉤），升舉高度27米。另外，該船的舒適等級為Comf-V（3），同時，還獲得DNV“清潔設計”符號。

達曼船廠：新型多功能運輸船

DOC 7500（Damen Offshore Carrier 7500）是達曼船廠聯(lián)合多家知名專業(yè)公司共同設計的一型結合了拖船與駁船的新型多功能重貨運輸船。該船總長119米，型寬27.45米，設計吃水5.4米，擁有DP2/DP3動力定位能力，其2300m2、載重能力20t/m2的無障礙甲板可裝載各種貨物，并可方便地安裝和配置船東所需要的設備或額外的膳宿設施，且在建造時可將這些設備設施整合到船上，或是采用模塊方式以便未來必要時再添置，這就使該船除了主要的重貨運輸作業(yè)（包括半潛模式）外，還可用于大部分的海上安裝作業(yè)，如鋪管、鋪纜、水下/浮式安裝、深水挖泥（200米）、風機和潮汐能設備安裝等。如此一來，當某方面市場情況不景氣時，該船還可投入其他市場，有效提升了其使用率。

DOC 7500擁有卓越的滾裝特性以及高效的壓載系統(tǒng)，油耗也較低，且可使用HFO380燃油和MDO型燃油，同時航速也達到10～12節(jié)，并沒有因油耗降低而降低，比起同等功效的拖船和駁船，該船油耗可降低50%～75%。與眾不同的“光滑”船首則使其在頂浪情況下也能維持相對較高的航速，再加上細長的船身，使該船在惡劣海況下的適航性也較好，油耗也有所減少。此外，砰擊情況也因船首的“切割”功能而降到了非常低的等級，從而增強了船、船員及貨物的舒適性和安全性。膳宿方面，DOC 7500在設計時采用了最高標準，每個居住艙室都配備了國際互聯(lián)網(wǎng)、電臺和電視，在沒有添加膳宿模塊的情況下可支持30人，自持力則達65天。

目前達曼船廠的DOC 7500設計為型寬27.5米，將來可能會出現(xiàn)32.5米的擴展版。

專家觀點

從上述所介紹的幾型多功能海洋工程船來看，模塊化可謂是實現(xiàn)多功能不可或缺的條件。采用功能模塊后，運營者就可根據(jù)所要執(zhí)行的作業(yè)進行模塊替換，從而使船舶滿足不同海工作業(yè)的要求，甚至用于海洋工程以外的領域。當然，環(huán)保性和低能耗也是必然的重點。一船多用的最顯著結果，就是有效降低了作業(yè)成本，這對于租船方來說無疑是具有較大吸引力的。而對于船東來說，多功能也可拓展其業(yè)務領域，提高船的使用率，并降低市場不景氣時的風險。

不過就目前的多功能船而言，或多或少也存在著一些軟肋，其中最主要的問題之一就是“博而不精”。由于要考慮到實現(xiàn)各方面功能，且各功能之間還有主次之分，因此某些方面的能力并不能達到較高水準，比起其他單一功能專業(yè)海工船來說確實有一定差距。但從樂觀角度來講，隨著將來技術的發(fā)展，或許這些問題將不再是問題。

市場需求方面，據(jù)Douglas Westwood公司預測，2013至2017年之間全球浮式生產(chǎn)系統(tǒng)資本支出將達到910億美元，與前五年的資本支出環(huán)比增加1倍。澳大利亞的海洋能源業(yè)就是這一預測的有力證明，目前該區(qū)域已有雪佛龍、伍德塞德和日本國際石油公司為首的數(shù)十億美元油、氣開采項目。由于有大量正在實施和準備中的海工項目，因此預計未來幾年澳大利亞的海洋工程船需求市場將保持高位運行，而多功能船型需求也將水漲船高。