CN103395479B - 多功能安装及勘察船 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能安装及勘察船，包括船体，其特征在于：船体的主甲板上沿X向依次设有A型吊装架，海洋工程起重机，井架；起重机绞车布置在主甲板以下，钢丝绳穿过主甲板；起重机与其绞车分别设置在船体两舷的位置；船体内底与外底之间与两舷位置处设有多个空舱，两舷内侧设有多个下压载水舱；两舷对应的空舱通过连通通道进行连通；船体的船底部位还设有换能器舱。破舱时，空舱可以均匀进水，提高稳性，当某一舷空舱进水过多时，水能从一舷经连通通道流至另外一舷，从而减小船舶破损后产生的横倾，提高破舱稳性。

Description

多功能安装及勘察船

技术领域

本发明涉及一种海洋地质勘探船，具体来说，是一种多功能安装及勘察船。

背景技术

能源是当今世界经济不可缺少的要素，而陆地能源在一直的消耗下逐渐枯竭，根据调查测算得出，海底储藏着世界上28%的石油和37%的天然气，还有足够人类本世纪消耗的可燃冰和其他金属矿产。然而海底油田开发从最初的勘探到最后的油井恢复，需要经历勘探、发现、储集层划分、设备安装、初级生产、再度开采等过程。其中海洋工程地理和地质勘察是海底油井开发和发展的重要任务之一，目的是为了确认潜在的人为危险、自然灾害及影响工程进展的因素，以便确定海底开采位置和管道建设、调节对生物群落潜在的影响、判断海底及地基的条件。

现在的海底地形地貌和地质勘察任务一般都是通过海洋工程勘察船完成。现有的海洋工程勘察船，往往只有单一的功能，即利用船上安装的井架和一套钻井设备，下接钻杆、钻头和取心工具，钻入海底泥线以下，在取心工具中心形成岩心，钻到一定深度之后，然后收回钻杆等工具，岩心也随之收回到船上，从而得到岩心。勘察船一般需在物探船完成对海底地形地貌和海底岩层分布情况调查之后，才能针对某些可能开发油田的地点进行地质勘探，以获得地质信息，为后期油田建设提供依据。物探船随船携带并安装有地球物理探测设备，对海底进行地震勘探，得到海底地质构造，推断岩体物性，勘察海底资源。油田建设时需要将很多大型设备安装到海底，这需要海洋工程起重船来完成。起重船安装有大型海洋工程起重机，能进行海上吊装作业。

现有的勘察船、物探船和起重船都功能单一，用途有限。以现有技术要实现海洋地质勘察，海底地形地貌调查和海洋工程结构物安装需要三艘船只才能实现，建造成本、维护成本和使用成本都相当高。海洋油气开发有向深海进军的趋势，油田离港口距离很远，船只的往来港口和工作区域之间，都需要花费大量时间，并消耗大量燃油。导致运行成本较高，投入产出比较低。

关于为何不建造既具有勘探功能，又具有起重功能的多功能勘探船，究其具体原因，主要是船体的稳性不足，难以达到安全要求。稳性分为完整稳性和破舱稳性。完整稳性为船舶在未破损的情况下，在一定外力的作用下，船舶发生倾斜，当外力消除后船舶还具有恢复原来平衡状态的能力。破舱稳性为船舶破舱进水后所剩余的稳性。完整稳性相对较易满足，主要难点为满足破舱稳性，船宽越宽、重心越低，稳性越好。但船宽太宽将直接导致船舶阻力加大，从而降低船舶航速，所以不能无限制的扩大船宽。在船宽一定的情况下，控制重心高度，将对船舶稳性的保障起到至关重要的作用。然而，同时具有勘探和起重功能的船必须同时配备井架和起重机，二者高度、重心均较高，船体破舱稳性难以达到设计要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的海洋地质勘探船，物探船，起重船均功能单一，当海洋作业时，需要对海底形貌进行物理勘探，又需要进行海洋钻探作业，同时往往还需要进行海洋大型结构件的安装，此时，往往需要多船合作作业，导致运行成本较高，投入产出比较低。

要实现同时装备井架、起重机等重心较高的设备，必须提高船体的破舱稳性，本发明着眼于提高船体的稳性。

以下先简要介绍船体内底与外底之间的结构的相关背景技术。参见图1，现有的船体，其外底和内底之间会设有下压载水舱，通过控制进水量调节船体的重心，空载情况下船体的吃水深度基本就靠压载水舱进行调节。

本发明采取以下技术方案：

一种多功能安装及勘察船，包括船体，设船艉到船艏方向为X向，左舷到右舷方向为Y向，竖直向上方向为Z向；所述船体的主甲板上沿X向依次设有A型吊装架1，海洋工程起重机2，井架3；所述A型吊装架设置于船艉，包括船体两侧各一个承重臂，两个承重臂上端通过横梁连接，横梁上设有定滑轮101，所述定滑轮101上设有钢丝绳，钢丝绳一端与A形吊装架绞车连接，另一端设有吊钩，承重臂中部各与一个伸缩臂的上端铰接，所述承重臂与伸缩臂各自与船体甲板铰接，且同步转动，其转动圆周面与水平面垂直，且与X向平行；所述起重机2与其绞车分别设置在船体两舷的位置；起重机绞车布置在主甲板以下，钢丝绳穿过主甲板；船体内底与外底之间与两舷位置对应处设有多个空舱，两舷内侧设有多个下压载水舱；所述两舷对应的空舱通过连通通道进行连通；所述船体的船底部位还设有换能器舱4。

本技术方案的多功能安装及勘察船不仅具有普通勘探船进行钻探作业的功能，还能进行海底地形地貌和地球物理勘探，通过安装在船上或随船携带的海底声学仪器完成，如多波束测深仪、侧扫声纳仪、浅层剖面仪和地震探测设备等。除此以外，本船还配有300t海洋工程起重机和300t可拆式A型吊装架，能进行海洋工程大型结构物安装。一船多用，大大节省了制造费用，提高了使用效率。其中，A型吊装架设置在船艉部，其横梁上的配置定滑轮，能够承载钢丝绳，通过其绞车拉动钢丝绳，将重物吊起，转动A型吊装架，使定滑轮伸出船体之外，开动绞车，收放钢丝绳，能够完成将重物吊装至水下，或从水下吊装上船。为了确保船体的破舱稳性，本技术方案采取了多项技术手段，首先，将起重机的绞车布置在主甲板以下，绞车的钢丝绳穿过主甲板，由于3000m水深的钢丝绳很重，将其设置在甲板以下，大大降低了船体的中心；第二，将起重机与绞车分别设置在船体的两舷，也就是说，起重机若设置在左舷，绞车就设置在右舷，两者分开放置，从而减少船舶的原始横倾，提高船体的稳性；第三，船体内底与外底之间的两舷位置处设置多个Y向连通的空舱，将下压载水舱设置在两舷中间处，破舱时，空舱可以均匀进水，提高稳性，当某一舷空舱进水过多时，水能从一舷经连通通道流至另外一舷，从而减小船舶破损后产生的横倾，提高破舱稳性。

进一步的，所述连通通道的高度与空舱的高度相同，结构更简单，破舱时，连通通道内的水流更通畅。

进一步的，所述主甲板以上上层建筑的后部，在两舷增设甲板室。这样等于增加了甲板上上层建筑舱室的体积，以增大船舶的储配浮力，提高破舱稳性。

进一步的，所述A型吊装架的承重臂的转动角度范围为72°，其中，自竖直状态顺时针最大旋转31°，自竖直状态逆时针最大旋转41°。

进一步的，所述海洋工程起重机2的承重能力为300吨。

进一步的，所述A型吊装架1的承重能力为300吨。

进一步的，所述井架3设置于所述船体的甲板的中心部，船体重心更稳。

进一步的，所述换能器舱4内部设有2套单波束换能器402，2套多波束换能器401，1套海底浅层剖面换能器403，1套测探仪404。

更进一步的，所述换能器舱4中部较宽，两头较窄，上、下端面呈平面状，四周呈曲面状，总体呈流线型，减小水流阻力。

进一步的，所述船体上还设有对钻探提取物进行实验分析的实验室6。

本发明的有益效果在于：

1）将勘察船、物探船和海洋工程起重船三种功能都集成在一起，一艘船实现三艘船的功能，大大节约了建造、维护和使用成本，实现海洋油气开发船队的精简，提高船舶的使用效率。

2）船艉设置A型吊装架和其绞车，能够完成重物的平稳吊装。

3）功能丰富，一船多用。节约了造船成本。

4）通过多种手段，克服了船体稳性，尤其是破舱稳性的技术困难，确保了多功能勘探船的可靠性。

附图说明

图1是本发明多功能安装及勘察船的右侧面示意图。

图2是图1的俯视示意图。

图3是图1中的A型吊装架位于三个不同位置时的示意图。

图4是图3中A型吊装架位于位置二时的俯视图。

图5是图1中的海洋工程起重机的示意图。

图6是图1中的井架的结构示意图。

图7是换能器舱及其内部布局的结构示意图。

图8是图1中船体的内底与外底之间所在高度部位的俯视图，其中船的左右舷部位设置多个空舱，船体中轴部位设置下压载水舱，左右舷对应的空舱通过连通通道相连。

其中，1、A型吊装架，2、海洋工程起重机，3、井架，4、换能器舱，5、直升机平台，6、实验室。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，本船为多功能深水海洋工程安装及勘察船，包括船体、海洋工程起重机2、井架3、A型吊装架1和换能器舱4。

参见图2，船舶主甲板后部具有上千平方米的平坦工作区域，船舶尾部安装有A型吊装架1；主甲板后部，在左舷位置安装海洋工程起重机2，该起重机的工作范围能覆盖大部分甲板面积。船中位置安装有钻井取样系统，包括井架、天车、顶驱、活动门、司钻房、液压猫头、轨道大钳、折臂抓管机、钻杆、液压泵站、基盘、取样绞车、风动绞车、钻井绞车、基盘绞车、液压倒绳机和散料泥浆系统等。所述井架下方具有一个月池，其贯穿船体的底部到主甲板，在主甲板部分具有可移动的活动门，其位于所述月池上方的主甲板，在月池不使用时盖住月池开口。船底突出船壳部分安装流线型的换能器舱，该舱内安装有多波束仪、单波束仪、海流剖面仪、测深仪、实时声速仪等。本船上层建筑内布置数量较多的实验室，并能满足100人居住要求。

在船体的右舷并位于主甲板以下的位置设置绞车，绞车的钢丝绳穿过主甲板与起重机2或与A型吊装架1连接。

当本船进行海底地形地貌勘察时，本船到达目标海域，并保持一定航速直线航行，安装于换能器舱内的多波束仪，测定沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状、最高点和最低点，从而达到测量海底地形的测量目的。

当本船进行海底地貌测量时，船舶保持一定航速直线航行，将随船携带的流线型侧扫声纳换能器放入海中，并通过船尾A型吊装架1随船拖曳，拖曳体离海底的深度是可调的，侧扫声纳仪将会测量海底地貌，确定目标的概略位置和高度。侧扫声纳和多波束的不同在于，侧扫声纳仪测量的面积较广但精度不高，多波束仪测量面积较小但精度高，且能测量水深信息，通过两者同时工作，形成完善的海底地形图。

当本船进行海底地质取样作业时，船舶通过动力定位系统使船保持相对大地坐标系不动，通过船上安装的钻井系统，将取样器钻入海底泥线以下达到预定深度进行取样，然后将取样器回收到船上，将土样送入船上的实验室，对土样进行分析，从而得知海底的地质情况。

当本船进行静力触探试验时，船舶通过动力定位系统使船保持相对大地坐标系不动，通过船上安装的钻井系统，将静力触探仪器放入海底，静力触探仪将根据探头灌入泥土中的阻力大小来间接判定土的物理力学性质。

当本船进行海底地震勘探作业时，船舶保持一定航速直线航行，将随船携带的震源设备放入海中，然后将拖曳式水听器阵列放入海中，用压缩空气作为震源，震源设备发出信号，水听器阵列接收信号，然后地震勘探系统将探测出海底较深的地层剖面。

当本船进行海洋结构物吊装时，通过船上安装的300t海洋工程起重机2或船尾安装的A型吊装架1将重物吊起并安装在水面结构物上或者海底。

参见图1、2、8，本技术方案采取了多项技术手段来提高船体的破舱稳性，首先，将绞车布置在主甲板以下，绞车的钢丝绳穿过主甲板，由于3000m水深的钢丝绳很重，将其设置在甲板以下，大大降低了船体的中心；第二，将起重机与绞车分别设置在船体的两舷，也就是说，其中机若设置在左舷，绞车就设置在右舷，两者分开放置，从而加强船体的稳性；第三，同时参见图1、8，船体的内底与外底之间设置多个位于两舷位置Y向连通的空舱，破舱时，空舱均匀进水，并且，水能从通过连通通道从一舷流至另外一舷，从而减小船舶破损后产生的横倾，提高破舱稳性。

连通通道的高度与空舱的高度保持一致，这样结构更稳定，而且破舱时，通道内水流流动更通畅。

Claims (9)

1.一种多功能安装及勘察船，包括船体，其特征在于：

设船艉到船艏方向为X向，左舷到右舷方向为Y向，竖直向上方向为Z向；

所述船体的主甲板上沿X向依次设有A型吊装架（1），海洋工程起重机（2），井架（3）；

所述A型吊装架设置于船艉，包括船体两侧各一个承重臂，两个承重臂上端通过横梁连接，横梁上设有定滑轮（101），所述定滑轮（101）上设有钢丝绳，钢丝绳一端与A形吊装架绞车连接，另一端设有吊钩，承重臂中部各与一个伸缩臂的上端铰接，所述承重臂与伸缩臂各自与船体甲板铰接，且同步转动，其转动圆周面与水平面垂直，且与X向平行；

所述起重机（2）与其绞车分别设置在船体两舷的位置；起重机绞车布置在主甲板以下，钢丝绳穿过主甲板；

船体内底与外底之间与两舷位置对应处设有多个空舱，两舷内侧设有多个下压载水舱；

所述两舷对应的空舱通过连通通道进行连通；

所述船体的船底部位还设有换能器舱（4）。

2.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述连通通道的高度与空舱的高度相同。

3.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述A型吊装架的承重臂的转动角度范围为72°，其中，自竖直状态顺时针最大旋转31°，自竖直状态逆时针最大旋转41°。

4.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述海洋工程起重机（2）的承重能力为300吨。

5.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述A型吊装架（1）的承重能力为300吨。

6.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述井架（3）设置于所述船体的甲板的中心部。

7.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述换能器舱（4）内部设有2套单波束换能器（402），2套多波束换能器（401），1套海底浅层剖面换能器（403），1套测探仪（404）。

8.如权利要求7所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述换能器舱（4）中部较宽，两头较窄，上、下端面呈平面状，四周呈曲面状。

9.如权利要求1所述的多功能安装及勘察船，其特征在于：所述船体上还设有对钻探提取物进行实验分析的实验室（6）。