半潛鉆井輔助船錨泊定位系統(tǒng)簡介

莫麗平

（廣東中遠船務(wù)工程有限公司，東莞 523146）

1 前言

錨泊定位系統(tǒng)是移動式鉆井輔助船關(guān)鍵技術(shù)之一，設(shè)計難度大，包括錨泊分析、錨泊布置及錨泊定位系統(tǒng)設(shè)備的選型等。下面就某92 m移動式半潛鉆井輔助船錨泊定位系統(tǒng)原理、設(shè)備選型及布置進行介紹。

圖1 錨泊方式

2 錨泊定位系統(tǒng)分析方法

目前已有比較成熟的錨泊分析理論和方法，比如新加坡、挪威、荷蘭等國家的錨泊分析都深得船東的信賴。

使用準(zhǔn)靜態(tài)分析方法（Quasi-static Analysis）是最常用的移動式錨泊系統(tǒng)的分析方法,推薦使用保守的安全系數(shù)未進行判斷。API推薦的錨泊方式為懸鏈線多點系泊（Catenary spread mooring），例如荷蘭GustoMSC設(shè)計公司開發(fā)的92 m移動式半潛鉆井輔助船選用的就是八點懸鏈線錨泊方式，錨泊發(fā)散角度為30?！?60。，見圖1。

確定錨泊形式后，需要進行錨泊分析，分析內(nèi)容包含兩部分：

（1）水動力分析

水動力分析原理及過程，如圖2所示。

圖2 水動力分析原理及流程

（2）錨泊分析

錨泊分析計算原理及過程，如下圖3所示

圖3 錨泊分析原理及流程

進行以上內(nèi)容分析軟件，目前常用的有AQWA或SESAM軟件。分析得出結(jié)果后需要進行人工校核，普遍選用美國石油協(xié)會的API RP 2 SK的安全系數(shù)進行判斷：

在完整狀態(tài)時懸鏈線張力安全系數(shù)選用2.0，錨的抓力安全系數(shù)選用0.8；在一條懸鏈線破斷狀態(tài)時懸鏈線張力安全系數(shù)選用1.43，錨的抓力則沒有要求。

錨泊分析結(jié)果會輸出浮體運動響應(yīng)RAO、二階波浪力QTF及各懸鏈線的張力，通過安全系數(shù)的對比，可以檢驗所選的錨泊設(shè)備參數(shù)是否符合要求。

3 錨泊設(shè)備

半潛鉆井輔助船的錨泊設(shè)備包括：錨機；懸鏈線；導(dǎo)纜器；滾柱；錨；浮筒；浮筒與錨的連線。

（1）錨機是錨泊設(shè)備的核心部分，由儲繩絞車、摩擦絞車、系泊絞車和系泊滾筒絞車組成。美國OIL STATES生產(chǎn)的變頻電動錨機深得全球船東的信賴。

（2）懸鏈線有全錨鏈、全鋼絲繩、錨鏈與鋼絲繩混合三種類型：錨鏈具有經(jīng)久的耐力，不易被磨損還可以為錨貢獻抓力；。但在深水中，錨鏈很重會增加船自身的重量令載重減少，同時增大錨鏈的張力，而且錨鏈昂貴；鋼絲繩比錨鏈輕，價格較錨鏈便宜，有很好的回復(fù)力，在深水時具有優(yōu)勢。但為了防止錨有起升角度，要求有非常長的鋼絲繩。采用全鋼絲繩系統(tǒng)長期與海底接觸會磨損，所以全鋼絲繩很少用在永久錨泊上；一段錨鏈與錨連接解決磨損問題并給錨貢獻抓力，再連接鋼絲繩以減輕重量和張力，所以錨鏈與鋼絲繩混合系統(tǒng)成為大部分船東的首選。

錨通常都是使用大抓力錨，荷蘭VRYHOF研發(fā)的大抓力錨非常有名，特別是STEVPRIS錨和Flipper Delta錨廣泛應(yīng)用于移動式鉆井輔助船。

浮筒與錨的連線通常均采用鋼絲繩加錨鏈組合。

4 錨泊布置

4.1 半潛鉆井輔助船自身的錨泊布置

錨泊布置較為復(fù)雜，因為設(shè)備多、受力大，所要求的安裝精度高。鋼絲繩一般均千米以上，需要有專門的儲繩絞車用于儲存鋼絲繩；為了給鋼絲繩提供巨大的拉力，必須有摩擦絞車；發(fā)散的鋼絲繩有不同的角度，需要使用導(dǎo)纜器或滾輪；錨必須深深扣住海底介質(zhì)，以提供大抓力；浮筒、浮筒與錨的連線，指示錨在海底的位置。圖4是某92m移動式半潛鉆井輔助船的錨泊布置圖。

4.2 半潛鉆井輔助船與張力腿平臺TLP連接的錨泊布置

與張力腿平臺TLP的系泊，主要靠系泊絞車和系泊滾筒絞車提供拉力，使用鋼絲繩連接TLP和半潛鉆井輔助船，中間需要使用導(dǎo)纜器和滾輪改變出繩角度。圖5為某92 m半潛鉆井輔助船與張力腿平臺TLP的錨泊布置。

5 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計

整個錨泊系統(tǒng)的設(shè)備是安裝在船體結(jié)構(gòu)上，錨泊設(shè)備受力非常大，實例中的半潛鉆井輔助船最大拉力達到了610 t，所以設(shè)計足夠強度的船體結(jié)構(gòu)是整個錨泊布置的關(guān)鍵。船體結(jié)構(gòu)包括錨機基座、導(dǎo)纜器和滾柱基座及這些基座安裝位置的結(jié)構(gòu)及加強。目前常用的方法是使用FEMAP軟件建模加載進行有限元分析，這部分船體結(jié)構(gòu)一般都需要用到AH36材質(zhì)的船級板，否則重量難以控制。結(jié)構(gòu)設(shè)計時，把外伸的支撐全部對齊船體肋位的強結(jié)構(gòu)，且多為T型梁。

圖4 錨泊布置圖

圖5 半潛鉆井輔助船與張力腿平臺TLP的連接

〔1〕美國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)API RP 2 SK.

〔2〕盛振邦.船舶原理（下冊）.[M]上海:上海交通大學(xué)出版社.

〔3〕李遠林.波浪理論及波浪載荷.[M]廣州：華南理工大學(xué)出版社.