CN104015871A - 多吃水变船宽海洋工程船及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多吃水变船宽海洋工程船，船体舯部包括依次相连并且宽度依次减小的上部船体、下部船体和龙骨平面，所述下部船体的宽度从所述龙骨平面至上部船体间逐渐增大，所述下部船体包括形状为光滑曲面的、并在所述船体横截面上向船体内部凹陷的左、右船舷。船体内设若干压载水舱，通过将水注入或排出中压载水舱和/或左、右压载水舱以控制船舶吃水深度；通过将水从左、右压载水舱之间的一舱向另一舱注入或排出以形成船舶抗横倾力矩。本发明的海洋工程船在较浅吃水时，具有较低的航行阻力性能和较长的横摇固有周期；在较深吃水时，具有较大的初稳性高度和复原力矩。

Description

多吃水变船宽海洋工程船及控制方法

技术领域

本发明属于船舶设计领域，涉及一种工程船舶，尤其涉及一种多吃水变船宽海洋工程船及控制方法。

背景技术

海洋工程船舶，例如起重铺管船在重载起重作业时，重心高度极高，且吊着重物旋转时产生巨大的倾侧力矩，为确保稳性安全，此类船舶应具有很大的初稳性高度（GM）和复原力矩，因而船的宽度比常规船大的多。

但是船宽增大会带来一定的问题，首先，船宽增大的船舶在航行时必然阻力大，在同样功率情况下航速较低；其次，由于GM高，则船舶的横摇固有周期短，在波浪中摇摆剧烈，限制了船舶的作业效率。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种适用于海洋工程作业的多吃水变船宽海洋工程船及控制方法。

发明内容

鉴于上述的现有技术中的问题，本发明所要解决的技术问题是提高海洋工程船舶耐波性能和快速性能。

本发明提供的多吃水变船宽海洋工程船，包括相连的船体和露天甲板，所述船体舯部包括依次相连并且宽度依次减小的上部船体、下部船体和龙骨平面，所述下部船体的宽度从所述龙骨平面至上部船体间逐渐增大，所述下部船体包括形状为光滑曲面的、并在所述船体横截面上向船体内部凹陷的左、右船舷。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述上部船体具有最大船体宽度。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述下部船体上设有航行吃水深度、进行铺管或其它海工作业的适宜吃水深度、进行重载起重作业或其它重负荷海工作业的最深吃水深度。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述下部船体位于航行吃水深度处的宽度是下部船体顶端宽度的0.65至0.95倍。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述上部船体中还设有干舷甲板，所述航行吃水深度处至龙骨平面的高度是龙骨平面至干舷甲板高度的0.4至0.55倍。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述最深吃水深度处至龙骨平面的高度是龙骨平面至干舷甲板高度的0.6至0.8倍。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述下部船体的顶端所在平面至龙骨平面的高度是龙骨平面至干舷甲板平面高度的0.6至0.9倍。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述船体中还设有左、右纵舱壁、中压载水舱和左、右压载水舱，所述中压载水舱位于左、右纵舱壁之间，所述左、右压载水舱分别位于左、右纵舱壁与船体之间。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述海洋工程船舶为起重铺管船、钻井船、修井船或平台维护船。

本发明的海洋工程船的控制方法，是通过将水注入或排出中压载水舱和/或左、右压载水舱以控制船舶吃水深度；通过将水从左、右压载水舱之间的一舱向另一舱注入或排出以形成船舶抗横倾力矩。

本发明的海洋工程船舶在较浅吃水时，具有较低的航行阻力性能，和较长的横摇固有周期，在较深吃水时，具有较大的初稳性高度和复原力矩。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图；

图2是本发明的实施例的船体剖面结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做具体阐释。

如图1和图2中所示的本发明的实施例的包括相连的船体1和露天甲板2、在所述船体1内部的调整船舶吃水深度的中压载水舱7，干舷甲板13，左、右纵舱壁（32、42）和船体（1）构成的左、右压载水舱（5、6）以及将水注入或排出中压载水舱7的压载系统、将水从左、右压载水舱（5、6）之间的一舱向另一舱注入或排出以形成船舶抗横倾力矩的抗横倾系统。

船体1的舯部包括依次相连并且宽度依次减小的上部船体、下部船体和龙骨平面。下部船体从龙骨平面8到下部船体的顶端所在平面14之间的宽度连续增大，包括形状为光滑曲面的、并在船体1横截面上向船体1内部凹陷的左、右船舷（3、4）。

本发明的实施例的船舶船体的船舯部的横剖面呈一倒置的钟形横截面，在龙骨平面处宽度较小，并随吃水的增加宽度逐渐增大，直至最大船宽。在较浅吃水状态（如：航行、起重准备或其它作业工况），船的宽度较小，水线面较窄，因而阻力小，可达到较高的航速，同时具有较好的横摇性能。当船舶进行起重作业或其它可能严重危及船舶稳性的工程作业时，通过压载水舱的注水，使船达到较大吃水，船宽达到较大宽度，因而确保船舶具有适度的稳性安全。

如图2中所示，在本发明的实施例中，上部船体的宽度从下部船体的顶端所在平面14向露天甲板2延伸达到最大宽度，以使重载作业时能达到尽可能大的浮力与稳性。船舶的吃水深度包括较浅的航行吃水深度9、或进行铺管或其它海工作业的适宜吃水深度10、进行重载起重作业或其它重负荷海工作业的最深吃水深度11，可方便快捷的使船舶达到适宜的吃水状态。

下部船体位于航行吃水深度9处的宽度W1是下部船体的顶端所在平面14处的宽度Wm的0.65至0.95倍，较优的是0.65至0.85倍，最优的是0.75至0.85倍。航行吃水深度9处至龙骨平面8的高度H1是龙骨平面8至干舷甲板13平面高度H的0.4至0.55倍，较优的是0.4至0.5倍，最优的是0.45至0.5倍。最深吃水深度11处至龙骨平面8的高度Hm是自龙骨平面8至干舷甲板13平面高度H的0.6至0.8倍，较优的是0.65至0.8倍，最优的是0.65至0.75倍。下部船体的顶端所在平面14处至龙骨平面8的高度Hw是自龙骨平面8至干舷甲板13平面高度H的0.6至0.9倍，较优的是0.7至0.9倍，最优的是0.7至0.8倍。

在较浅吃水状态（如：航行、起重准备或其它作业工况），可以通过压载水舱将船体1的吃水控制在航行吃水深度9或适宜吃水深度10，船的水线面较窄，因而阻力小，可达到较高的航速，同时具有较好的横摇性能。

当船舶进行起重作业或其它可能严重危及船舶稳性的工程作业时，通过压载水舱的注水，使船体1的吃水控制在最深吃水深度11，船宽达到最大宽度，因而确保船舶具有适度的稳性安全。

本发明的实施例适用于起重铺管船、钻井船、修井船、平台维护船等海洋工程船舶。如图1和图2中所示的本发明的实施例的一艘起重铺管船，具有190米总长，7.5米至11.5米的可变吃水范围，航行吃水深度9的船宽为40.5米，最深吃水深度11的船宽为49米。全船设两层连续甲板，图1和2中的上层的露天甲板2具有4900平方米的作业面积，可运载吊装作业的大型结构物，铺管作业时，可储存管子。起重能力为5000吨的起重机12的基座设置圆-方过渡的连接结构，设于露天甲板2的尾部。下层连续甲板为干舷甲板13，铺管作业线和铺管辅助作业舱设在干舷甲板上，管道经过起重机12基座的下部，从尾封板的开口伸出船体1。中压载水舱7位于左、右纵舱壁（32、42）之间，左、右压载水舱（5、6）分别位于左、右纵舱壁（32、42）与船体1之间，船体1的左船舷3包括形成左压载水舱5的密封连接的左船舷侧31和左纵舱壁32。船体1的右船舷4包括形成右压载水舱6的密封连接的右船舷侧41和右纵舱壁42。

当船舶在进行远距离航行时，向中压载水舱7内注入适量压载水，控制船舶处于航行吃水深度9的状态，可达到较高的航速，例如在某一推进功率下，航速可达13节以上，而如采用常规的起重铺管船船型，航速为12节。在这种吃水模式下，船舶的横摇周期可达14～16秒，而常规的起重铺管船船型，横摇周期仅为10～12秒。

当船舶的起重机12进行重载旋转起重吊作业时，例如吊重4500吨在要求的一定时间内旋转90度时，向压载水舱（5、6、7）内注入适量压载水，控制船舶处于最深吃水深度11的状态，当起重机12吊臂转向一舷，例如右舷，通过抗横倾系统，将压载水从右压载水舱6向左压载水舱5排水，就可以使船舶保持横倾角小于1度。

当船舶的起重机12进行较轻载荷的起重作业，例如800吨；或重载起重的准备工作阶段；或进行铺管作业时，通过向压载水舱（5、6、7）内注入适量压载水，控制船舶处于适宜的第二吃水线处10的状态，船舶的横摇周期为13～15秒，横摇运动比较平缓，可以在很大的气象窗口内作业，使作业效率比常规起重铺管船大大提高。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种多吃水变船宽海洋工程船，包括相连的船体（1）和露天甲板（2），其特征在于，所述船体（1）舯部包括依次相连并且宽度依次减小的上部船体、下部船体和龙骨平面（8），所述下部船体的宽度从所述龙骨平面（8）至上部船体间逐渐增大，所述下部船体包括形状为光滑曲面的、并在所述船体（1）舯部横截面上向船体（1）内部凹陷的左、右船舷。

2.根据权利要求1的海洋工程船，其特征在于，所述上部船体达到最大船体宽度。

3.根据权利要求2的海洋工程船，其特征在于，所述下部船体上设有航行吃水深度（9）、进行铺管或其它海工作业的适宜吃水深度（10）、进行重载起重作业或其它重负荷海工作业的最深吃水深度（11）。

4.根据权利要求3的海洋工程船，其特征在于，所述下部船体位于航行吃水深度（9）处的宽度（W1）是下部船体顶端的宽度（Wm）的0.65至0.95倍。

5.根据权利要求4的海洋工程船，其特征在于，所述上部船体中还设有干舷甲板（13），所述航行吃水深度（9）处至龙骨平面（8）的高度（H1）是龙骨平面（8）至干舷甲板（13）高度（H）的0.4至0.55倍。

6.根据权利要求5的海洋工程船，其特征在于，所述最深吃水深度（11）处至龙骨平面（8）的高度（Hm）是龙骨平面（8）至干舷甲板（13）高度（H）的0.6至0.8倍。

7.根据权利要求6的海洋工程船，其特征在于，所述下部船体的顶端所在平面（14）至龙骨平面（8）的高度（Hw）是龙骨平面（8）至干舷甲板（13）高度（H）的0.6至0.9倍。

8.根据权利要求1的海洋工程船，其特征在于，所述船体（1）中还设有左、右纵舱壁（32、42）、中压载水舱（7）和左、右压载水舱（5、6），所述中压载水舱（7）位于左、右纵舱壁（32、42）之间，所述左、右压载水舱（5、6）分别位于左、右纵舱壁（32、42）与船体（1）之间。

9.根据权利要求1至8中任意一项的海洋工程船，其特征在于，所述海洋工程船舶为起重铺管船、钻井船、修井船或平台维护船。

10.如权利要求8的海洋工程船的控制方法，其特征在于，通过将水注入或排出中压载水舱（7）和/或左、右压载水舱（5、6）以控制船舶吃水深度；通过将水从左、右压载水舱（5、6）之间的一舱向另一舱注入或排出以形成船舶抗横倾力矩。