FPSO船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

FPSO船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

羅曉明

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452)

摘要：針對(duì)FPSO船體結(jié)構(gòu)與一般船舶結(jié)構(gòu)的不同之處，總結(jié)FPSO船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中總縱強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)(如底部結(jié)構(gòu)、舷側(cè)結(jié)構(gòu)、甲板結(jié)構(gòu)以及上部模塊支墩等)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：FPSO；船體；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2015.05.032

中圖分類號(hào)：U662；P751

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-7953(2015)05-0117-05

收稿日期：2015-07-30

作者簡介：第一羅曉明(1978-)，男，碩士，工程師

Abstract:Based on the differences of hull structure between FPSO and conventional vessel, the key points of longitudinal strength, fatigue strength in the structural design of FPSO is presented. The design essential of the key structures are discussed about, such as bottom structure, side structure, deck structure and foundation structure of the upper modules, etc.

修回日期：2015-09-01

研究方向:船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)

E-mail:luoxm@cnooc.com.cn

FPSO是海洋石油開發(fā)的核心設(shè)施，中海油的FPSO分別用于渤海灣和中國南海。為防止因海損泄漏原油而污染海洋環(huán)境，F(xiàn)PSO船體遵照IMO對(duì)常規(guī)運(yùn)輸油船關(guān)于貨油艙和專用壓載水艙的規(guī)定，進(jìn)行總體布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中海油FPSO船體結(jié)構(gòu)具有下述特點(diǎn)。

1)縱骨架式結(jié)構(gòu)。參與總縱彎曲的構(gòu)件多，對(duì)提高總縱強(qiáng)度有利。

2)強(qiáng)框架。每4個(gè)肋位設(shè)1道強(qiáng)框架，用來作為縱向構(gòu)件的支點(diǎn)。

3)雙舷側(cè)。貨油艙范圍內(nèi)，舷側(cè)艙作為專用壓載水艙。

4)雙層底。由于渤海灣水深較淺，F(xiàn)PSO的搖擺及升沉運(yùn)動(dòng)易造成觸底，設(shè)置雙層底。

FPSO船體雖然與船舶相似，但由于其作業(yè)環(huán)境及功能的特殊性，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)須滿足船級(jí)社海洋工程規(guī)范的要求。

1FPSO結(jié)構(gòu)分類

在海洋工程規(guī)范中，海洋工程結(jié)構(gòu)通常被分為特殊結(jié)構(gòu)、主要結(jié)構(gòu)以及次要結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PSO設(shè)計(jì)中對(duì)于不同于常規(guī)航行船舶結(jié)構(gòu)、為實(shí)現(xiàn)FPSO作業(yè)功能而特殊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為特殊結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)分類中的特殊結(jié)構(gòu)與常規(guī)分類有所不同。

根據(jù)規(guī)范要求，如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受較高應(yīng)力而發(fā)生疲勞破壞風(fēng)險(xiǎn)較大且發(fā)生破壞可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果，則定義為特殊結(jié)構(gòu)；如結(jié)構(gòu)雖發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞風(fēng)險(xiǎn)較低，但構(gòu)件破壞即會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，則定義為主要結(jié)構(gòu)；如結(jié)構(gòu)破壞不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，則這類結(jié)構(gòu)定義為次要結(jié)構(gòu)。

FPSO船體結(jié)構(gòu)分類中，特殊結(jié)構(gòu)通常包括內(nèi)轉(zhuǎn)塔加強(qiáng)、單點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)、模塊支墩、甲板克令吊基座、火炬塔加強(qiáng)、外輸絞車加強(qiáng)及拖曳加強(qiáng)等結(jié)構(gòu)高應(yīng)力區(qū)范圍內(nèi)的構(gòu)件。同時(shí)，甲板邊板、舷頂列板等船體構(gòu)件也通常被定義為特殊結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)分類中的主要結(jié)構(gòu)通常包括單點(diǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)塔加強(qiáng)、單點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)、模塊支墩、甲板克令基座、火炬塔加強(qiáng)、外輸絞車加強(qiáng)、拖曳加強(qiáng)等結(jié)構(gòu)高應(yīng)力區(qū)范圍以外的構(gòu)件，以及管支架的支柱、直升機(jī)平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，參與總縱強(qiáng)度的船體縱向構(gòu)件一般也定義為主要結(jié)構(gòu)。除特殊結(jié)構(gòu)和主要結(jié)構(gòu)外的結(jié)構(gòu)定義為次要結(jié)構(gòu)。

2總縱強(qiáng)度設(shè)計(jì)

FPSO船體結(jié)構(gòu)的總縱強(qiáng)度用于評(píng)價(jià)船體梁承受總縱彎距與剪力的能力。其載荷包括靜水載荷與波浪載荷兩部分：靜水載荷是指船體在靜水中所承受的載荷，主要是因船體自身重量、裝載分布與靜水浮力的共同作用產(chǎn)生；波浪載荷則是船體在波浪中由于波峰與波谷的作用，沿船長浮力分布的不均勻造成的載荷，主要由波浪浪高、周期等參數(shù)決定。

按照船級(jí)社規(guī)范要求，對(duì)于航行船舶，總強(qiáng)度設(shè)計(jì)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)靜水載荷與波浪載荷都可根據(jù)船體主尺度按照規(guī)范公式計(jì)算得到，其中波浪載荷公式是基于20年一遇(10-8概率水平)的北大西洋平均海況；但對(duì)于固定于特定海域作業(yè)的FPSO，其總強(qiáng)度設(shè)計(jì)靜水載荷與波浪載荷一般要求經(jīng)水動(dòng)力直接計(jì)算得到。

由于FPSO通常在船中貨油艙區(qū)甲板上布置上部模塊，加上貨油艙和多數(shù)壓載艙也分布在該區(qū)域，因此FPSO在靜水中多數(shù)處于中垂?fàn)顟B(tài)。設(shè)計(jì)最大中垂彎距通常遠(yuǎn)大于最大中拱彎距，即FPSO設(shè)計(jì)中中垂?fàn)顟B(tài)通常是結(jié)構(gòu)總縱強(qiáng)度的控制工況。在FPSO上部模塊重量較大的情況下，其中垂?fàn)顟B(tài)下的設(shè)計(jì)總縱靜水載荷可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同等主尺度的航行船舶按規(guī)范公式計(jì)算得到的靜水載荷，只能結(jié)合實(shí)船重量分布以及極端裝載計(jì)算得到[1]。

根據(jù)規(guī)范要求，F(xiàn)PSO設(shè)計(jì)波浪載荷應(yīng)基于作業(yè)海域100年一遇(10-8.7概率水平)的波浪參數(shù)(包括有義波高、平均跨零周期等)通過水動(dòng)力直接計(jì)算長期統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)求得。根據(jù)不同作業(yè)海域的海況環(huán)境條件，F(xiàn)PSO設(shè)計(jì)波浪載荷可能遠(yuǎn)低于同等主尺度的航行船舶按規(guī)范公式計(jì)算得到的波浪載荷，也可能大大高于該規(guī)范公式計(jì)算值。

因此，F(xiàn)PSO船體總強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，必須結(jié)合作業(yè)海域的波浪環(huán)境條件特點(diǎn)，合理選取波浪載荷設(shè)計(jì)值，結(jié)合靜水載荷數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出具備恰當(dāng)剖面模數(shù)的中剖面結(jié)構(gòu)，在滿足船級(jí)社總縱強(qiáng)度規(guī)范要求的前提下，獲得較小的中剖面面積，從而減少結(jié)構(gòu)用鋼量。

3疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)

FPSO船體結(jié)構(gòu)需常年在固定作業(yè)海域，長期承受波浪載荷的周期性作用，在鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生周期循環(huán)的交變應(yīng)力，長期累積后，可能造成某些構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)處的疲勞裂縫并持續(xù)擴(kuò)展最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)斷裂破壞，從而影響FPSO的海上作業(yè)安全。FPSO的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)一般反映為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的計(jì)算疲勞壽命不得低于設(shè)計(jì)疲勞壽命，設(shè)計(jì)疲勞壽命等于FPSO的設(shè)計(jì)壽命與船級(jí)社規(guī)范和船東規(guī)定的疲勞設(shè)計(jì)安全系數(shù)的乘積。

疲勞強(qiáng)度校核中的兩個(gè)基本要素是周期循環(huán)的交變應(yīng)力變化范圍和該應(yīng)力范圍的循環(huán)次數(shù)。應(yīng)力變化范圍越大，循環(huán)次數(shù)越多，則疲勞累計(jì)損傷越大，疲勞壽命越短。對(duì)于FPSO來說，疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)考慮的周期性交變應(yīng)力主要是由波浪載荷、濕表面波浪壓力，以及波浪作用所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)加速度導(dǎo)致的慣性載荷導(dǎo)致，上述載荷一般即作為FPSO疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)載荷。按照船級(jí)社規(guī)范規(guī)定，F(xiàn)PSO船體構(gòu)件采用的疲勞設(shè)計(jì)載荷應(yīng)基于10-4概率水平的海況條件，根據(jù)其波浪譜、波浪散布圖做水動(dòng)力直接計(jì)算經(jīng)長期統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)得到[2]。

由于構(gòu)件不連續(xù)產(chǎn)生的應(yīng)力集中會(huì)幾何放大應(yīng)力水平，即增大應(yīng)力變化范圍。因此，在同等波浪環(huán)境條件下，載荷循環(huán)次數(shù)相同，存在應(yīng)力集中的區(qū)域因其應(yīng)力變化范圍較大而疲勞壽命較短；也就是說，疲勞設(shè)計(jì)應(yīng)主要關(guān)注產(chǎn)生應(yīng)力集中的構(gòu)件不連續(xù)節(jié)點(diǎn)，如甲板開孔、縱骨穿越橫艙壁或強(qiáng)框架連接節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)框架桁材肘板趾端、模塊支墩、內(nèi)轉(zhuǎn)塔加強(qiáng)、軟鋼臂式單點(diǎn)加強(qiáng)等特殊結(jié)構(gòu)[3]。

4底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

FPSO不屬于航行油船，不必滿足MARPOL關(guān)于油船雙殼保護(hù)的要求，因此FPSO貨油艙區(qū)的底部結(jié)構(gòu)可根據(jù)作業(yè)海域的水深特點(diǎn)常設(shè)計(jì)為單層底結(jié)構(gòu)；對(duì)于水深極淺，水深吃水比不滿足規(guī)范要求(不低于1.3)的FPSO，為避免由于船體在風(fēng)浪中橫搖、縱搖、升沉等運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰底導(dǎo)致的漏油等環(huán)境污染事故，可將其船底設(shè)計(jì)為雙層底結(jié)構(gòu)。

FPSO貨油艙區(qū)底部結(jié)構(gòu)通常由底板、縱桁以及由底部強(qiáng)肋板支撐的T型材縱骨組成。在船中區(qū)域，底部結(jié)構(gòu)主要由總縱強(qiáng)度和液艙局部強(qiáng)度共同控制構(gòu)件尺寸。如采用單層底結(jié)構(gòu)，剖面中和軸更接近型深中點(diǎn)，中剖面底部模數(shù)裕度較小；如設(shè)計(jì)為雙層底，由于底部縱向構(gòu)件面積大幅度增加，剖面中和軸偏向底部，因此中剖面底部模數(shù)裕度較大。為滿足總縱強(qiáng)度并減輕鋼料重量，通常底部一定高度范圍內(nèi)縱向構(gòu)件取為高強(qiáng)度鋼；如采用雙層底結(jié)構(gòu)，通常雙層底范圍內(nèi)縱向構(gòu)件都取為高強(qiáng)度鋼，但內(nèi)底板可采用普通鋼。底部縱骨在波浪彎距作用下產(chǎn)生周期交變應(yīng)力，因此與橫艙壁和橫向強(qiáng)框架連接節(jié)點(diǎn)處應(yīng)校核其疲勞壽命是否滿足設(shè)計(jì)疲勞壽命要求。在滿足規(guī)范要求的前提下，還應(yīng)注意在油艙或壓載艙液泵吸口區(qū)域的底部縱桁、橫向強(qiáng)肋板以及縱骨上設(shè)置足夠的流水孔，以保證貨油泵或壓載泵工作時(shí)的流量要求。

對(duì)于艏部區(qū)域底部結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求校核底部抨擊強(qiáng)度。對(duì)于某些可能在船艉部發(fā)生底部抨擊的FPSO，還應(yīng)在艉部的底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮抨擊加強(qiáng)；對(duì)于機(jī)艙區(qū)域的底部結(jié)構(gòu)，通常應(yīng)設(shè)計(jì)為雙層底結(jié)構(gòu)。如貨油艙區(qū)也設(shè)雙層底，則機(jī)艙內(nèi)底應(yīng)與貨油艙內(nèi)底平齊或經(jīng)斜板過渡與貨油艙內(nèi)底對(duì)齊，并向艉部或艏部適當(dāng)過渡。機(jī)艙底部構(gòu)件尺寸基本根據(jù)其艙室布置和平臺(tái)設(shè)計(jì)壓頭，由局部強(qiáng)度決定構(gòu)件尺寸。

對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊的FPSO，其轉(zhuǎn)塔艙區(qū)域底部應(yīng)設(shè)計(jì)與內(nèi)轉(zhuǎn)塔匹配的底部開孔，該開孔周邊區(qū)域的結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件尺寸、焊縫連接等都應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行特別處理。

5舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

FPSO貨油艙區(qū)舷側(cè)一般設(shè)計(jì)為雙殼結(jié)構(gòu)，雙殼之間空間設(shè)計(jì)為壓載艙。該雙殼結(jié)構(gòu)由外板、內(nèi)殼縱艙壁板、水平縱骨、開孔平臺(tái)以及橫向強(qiáng)框架肋板和水密橫艙壁組成。外板與內(nèi)殼縱艙壁之間距離應(yīng)滿足油船雙殼最小寬度要求。舷側(cè)水平桁平臺(tái)高度應(yīng)與貨油艙橫艙壁水平桁對(duì)齊，并根據(jù)艙段有限元分析結(jié)果在靠近水密橫艙壁附近區(qū)域加厚。為滿足舷側(cè)外板縱骨焊縫的建造和運(yùn)營中永久檢驗(yàn)通道的需要，水平桁平臺(tái)之間的高度如超過6 m，則建議在兩層平臺(tái)或平臺(tái)與主甲板之間設(shè)置鋼質(zhì)永久性檢驗(yàn)通道，該通道距離其上方最近處平臺(tái)高度一般不超過3 m。為了控制FPSO滿載狀態(tài)下的中垂彎距，內(nèi)殼縱艙壁也可設(shè)計(jì)為在船中局部區(qū)域沿船長方向向內(nèi)(船體中心線)彎折，以減小船中區(qū)域的設(shè)計(jì)靜水彎距，見圖1。

圖1　折線形艙壁示意

貨油艙區(qū)舷側(cè)結(jié)構(gòu)由總縱強(qiáng)度和局部強(qiáng)度共同控制構(gòu)件尺寸。其中，舷側(cè)頂部靠近甲板區(qū)域和底部(包括舭部)區(qū)域采用高強(qiáng)度鋼，內(nèi)殼縱艙壁在頂部靠近甲板區(qū)域還應(yīng)考慮貨油艙內(nèi)晃蕩壓力對(duì)構(gòu)件做適當(dāng)加強(qiáng)。內(nèi)殼縱艙壁和舷側(cè)外板是總縱剪切的重要承載構(gòu)件，他們?cè)谪浻团撌孜捕瞬靠偪v剪切載荷最大區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)；同時(shí)，內(nèi)殼縱艙壁與貨油艙區(qū)域水密橫艙壁連接局部區(qū)域也需作剪力修正校核，以確定是否需局部加強(qiáng)。水線附近舷側(cè)外板縱骨承受最大周期交變波浪壓力，因此該區(qū)域縱骨與水密橫艙壁以及橫向強(qiáng)框架連接節(jié)點(diǎn)是疲勞關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合疲勞校核結(jié)果設(shè)計(jì)縱骨構(gòu)件尺寸并合理設(shè)計(jì)連接肘板型式。

貨油艙區(qū)以外范圍舷側(cè)結(jié)構(gòu)可根據(jù)布置需要設(shè)計(jì)成單殼或雙殼結(jié)構(gòu)，構(gòu)件尺寸基本由局部強(qiáng)度決定，同時(shí)應(yīng)保證貨油艙區(qū)內(nèi)殼縱艙壁在終止處向艏(或船艉)部合理過渡，以傳遞總縱載荷。對(duì)于艏部舷側(cè)結(jié)構(gòu)，還應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求考慮首部拍擊載荷對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行加強(qiáng)。

6甲板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

FPSO貨油艙區(qū)甲板結(jié)構(gòu)由甲板板、甲板縱骨、局部縱桁與甲板強(qiáng)橫梁組成。甲板結(jié)構(gòu)基本由總縱強(qiáng)度控制構(gòu)件尺寸，對(duì)于少數(shù)可能承受較大局部載荷的區(qū)域(如吊貨平臺(tái)等)還需進(jìn)行局部強(qiáng)度校核?？紤]到FPSO中垂彎距遠(yuǎn)超過中拱彎距，中垂?fàn)顟B(tài)下甲板受壓縮應(yīng)力，甲板構(gòu)件的屈曲強(qiáng)度必須在設(shè)計(jì)中給予重視。

主甲板強(qiáng)橫梁需根據(jù)艙段有限元分析的結(jié)果合理設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸，對(duì)于模塊支墩下的強(qiáng)橫梁，分析時(shí)還應(yīng)考慮上部模塊載荷的影響。

主甲板由于承受波浪彎距作用，容易在結(jié)構(gòu)不連續(xù)處因應(yīng)力集中產(chǎn)生疲勞問題。因此，在甲板設(shè)計(jì)時(shí)，必須合理規(guī)劃和布置甲板開孔、各類支架墊板等，以避免多個(gè)應(yīng)力集中相互疊加造成疲勞破壞。

7模塊支墩設(shè)計(jì)

模塊支墩結(jié)構(gòu)是上部模塊與FPSO船體主甲板之間的連接結(jié)構(gòu)。由于上部模塊支腿間距較大且布置在于整個(gè)FPSO貨油艙段主甲板上，在模塊支墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了考慮上部模塊自身重量、慣性力及風(fēng)載等載荷的同時(shí)，還應(yīng)注意船體總縱彎曲變形的影響。為了最大程度地消除船體梁彎曲變形帶來的影響，常用的模塊支墩設(shè)計(jì)中對(duì)于單個(gè)模塊一般只沿船寬方向設(shè)置一排固定式支墩(見圖2)，而另外的模塊支墩都設(shè)計(jì)為滑動(dòng)式(見圖3)。

圖2　模塊固定支墩

圖3　模塊滑動(dòng)支墩

FPSO設(shè)計(jì)中，必須在初期即根據(jù)貨油艙縱骨間距和強(qiáng)框架間距，將模塊支腿布置于強(qiáng)框架(或橫艙壁)和縱骨(或縱艙壁)交叉位置，以保證模塊支墩支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度[4]。

8單點(diǎn)加強(qiáng)設(shè)計(jì)

FPSO系泊方式一般分單點(diǎn)系泊或多點(diǎn)系泊兩種。多點(diǎn)系泊多應(yīng)用于環(huán)境條件特別緩和的海域，通過設(shè)于船艏和船艉且左右兩舷的錨鏈將船體固定；單點(diǎn)系泊則應(yīng)用更為廣泛，一般通過設(shè)于FPSO艏部的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)將船體固定，F(xiàn)PSO可在作業(yè)海域風(fēng)浪流綜合作用下自動(dòng)保持在迎浪方向，形成風(fēng)標(biāo)效應(yīng)。單點(diǎn)系泊又可分為內(nèi)轉(zhuǎn)塔和軟鋼臂式兩類，其中內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊系統(tǒng)一般將系泊轉(zhuǎn)塔內(nèi)置于FPSO船體艏部區(qū)域，船體通過轉(zhuǎn)塔頂部與底部支撐結(jié)構(gòu)與錐形或柱形轉(zhuǎn)塔連接；軟鋼臂式系泊(也可稱為外轉(zhuǎn)塔)則是通過設(shè)置于FPSO艏樓甲板上的外伸大型鋼架將船體結(jié)構(gòu)與固定于海面上的浮筒(轉(zhuǎn)塔)連接，在極端條件下可解脫。

內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系泊通過轉(zhuǎn)塔底部與頂部構(gòu)件與船體連接，再經(jīng)由輻射狀分布的船體支撐結(jié)構(gòu)承受系泊載荷。軟鋼臂式單點(diǎn)系泊通過位于艏樓甲板上大型鋼架結(jié)構(gòu)連接外置的浮筒和FPSO船體。鋼架結(jié)構(gòu)通常設(shè)計(jì)為對(duì)稱分布的縱向與橫向框架，并經(jīng)由位于首部甲板上的若干根大直徑鋼管與艏樓甲板連接[5]。結(jié)構(gòu)連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)于艏樓甲板下縱艙壁(或縱桁)與橫艙壁(或橫梁)交叉處，大直徑鋼管可插入艏樓甲板并下延伸1至2層甲板高度，也可以并通過十字交叉并對(duì)齊甲板下縱橫強(qiáng)力構(gòu)件的大肘板連接并終止于艏樓甲板上。

因此，單點(diǎn)系泊加強(qiáng)需根據(jù)作業(yè)海域特點(diǎn)與選取的單點(diǎn)系泊型式，合理設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)區(qū)域的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以提供足夠的支撐。

9甲板上浪設(shè)計(jì)

對(duì)于采用單點(diǎn)系泊的FPSO，由于風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，F(xiàn)PSO船體處于迎浪狀態(tài)。因此，F(xiàn)PSO的甲板上浪主要考慮艏部區(qū)域。根據(jù)船級(jí)社海洋工程規(guī)范要求，該區(qū)域甲板上浪載荷計(jì)算公式與航行船舶相似，但載荷系數(shù)較大，設(shè)計(jì)上浪載荷更大。同時(shí)，根據(jù)以往模型試驗(yàn)和水動(dòng)力數(shù)值分析的結(jié)果，F(xiàn)PSO艏部以后區(qū)域舷側(cè)也可能發(fā)生甲板上浪，影響此區(qū)域甲板布置的設(shè)備和通道安全，還應(yīng)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膿趵私Y(jié)構(gòu)[6]。

對(duì)于多點(diǎn)系泊的FPSO，其船體還可能處于斜浪甚至橫浪狀態(tài)，即FPSO全船甲板都可能受到上浪影響。因此，必須根據(jù)模型試驗(yàn)和水動(dòng)力數(shù)值分析的結(jié)果，合理設(shè)計(jì)干舷高度，并設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)結(jié)構(gòu)，確保布置在甲板上的各類設(shè)備以及人員通道安全。

10結(jié)束語

綜上所述，F(xiàn)PSO船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同于普通航行船舶，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、環(huán)境條件及分析方法等諸多方面都具有海洋工程結(jié)構(gòu)獨(dú)有的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)中必須牢固樹立海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理念，遵循海洋工程設(shè)計(jì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以保證FPSO的結(jié)構(gòu)安全，避免因船體結(jié)構(gòu)破壞產(chǎn)生巨大的人員和財(cái)產(chǎn)損失以及海洋環(huán)境污染事故。

FPSO經(jīng)常變化的載油量和船體吃水，使船體的受力不同于常規(guī)運(yùn)輸油輪。對(duì)于在環(huán)境條件惡劣海域服役、臺(tái)風(fēng)期間不解脫的FPSO，其承擔(dān)的負(fù)荷遠(yuǎn)大于常規(guī)運(yùn)輸油輪。因此，從安全、環(huán)境保護(hù)等角度考慮，F(xiàn)PSO的船體應(yīng)設(shè)計(jì)得更加堅(jiān)固、可靠，穩(wěn)性、耐波性應(yīng)更優(yōu)。

參考文獻(xiàn)

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[5] 徐亦斌，肖熙，趙耕賢.內(nèi)轉(zhuǎn)塔式FPSO局部強(qiáng)度分析研究[J].中國海洋平臺(tái)，2004(3)：17-19.

[6] 李俊，楊建民，梁修峰，等.FPSO甲板上浪試驗(yàn)研究[J].中國海洋平臺(tái)，2007(5)：10-13.

On the Key Points of Hull Structural Design of FPSO

LUO Xiao-ming

(CNOOC Energy Development Equipment Technology Co. Ltd, Tianjin 300452, China)

Key words: FPSO; hull; structural design; key point