CN112977740A - 一种半潜式起重拆解平台及其控制方法 - Google Patents

一种半潜式起重拆解平台及其控制方法 Download PDF

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CN112977740A CN202110068644.4A CN202110068644A CN112977740A CN 112977740 A CN112977740 A CN 112977740A CN 202110068644 A CN202110068644 A CN 202110068644A CN 112977740 A CN112977740 A CN 112977740A
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Abstract

本发明公开了一种半潜式起重拆解平台及其控制方法，平台包括左舷浮体、右舷浮体、两个左舷立柱、两个右舷立柱、甲板盒，左舷浮体与右舷浮体中均布置有若干普通压载水舱及若干快速压载水舱，快速压载水舱顶部与压缩空气压载系统连通,左舷立柱、右舷立柱中分别设置有柱边压载水舱，柱边压载水舱顶部与压缩空气压载系统连通；普通压载水舱、快速压载水舱、以及柱边压载水舱上都设有水泵压载系统。本发明还公开了该平台的控制方法。本发明极大程度的保证了平台与工作人员的安全；建立了一套应急响应系统，保证了的平台在外海作业遇到突发故障时，平台操作指挥的实时通畅，应急抢险的快速准确，工作人员的应对有序安全。

Description

一种半潜式起重拆解平台及其控制方法
技术领域
本发明涉及海工装备领域，特别涉及一种半潜式起重拆解平台及其控制方法。
背景技术
随着我国对于海洋资源开发的深入，越发需要各种大型海洋结构物以应对深海远洋的恶劣海况，同时一些丧失功能的海上结构物也亟需进行拆解回收。
CN201220358429.4和CN201120024196.X起重作业平台，具有对称布局的结构形式，用于起吊作业的重心吊机也是对称布置在平台甲板上，但是对于大型、重型结构件进行起吊拆解作业时，平台的稳定性难以得到保证。而半潜式起重拆解平台作为专业的海上起重拆解设备，拥有着常规起重平台（船）无法媲美的波浪响应调节能力，并具有更大的作业范围与更强的作业能力。CN201110196551.6专利所描述的半潜式起重平台，是一种非对称结构的半潜式起重平台，对提升平台稳性具有一定的作用，但未涉及平台运行的稳性控制策略与应急响应处理方法。
此外，常规起重船大都是边作业边平衡船体，缺乏对平台稳定性的预估与规划，作业的安全性十分堪忧。同时，此类平台经常在远洋作业，海洋情况恶劣，极易发生碰撞、损坏等突发故障，一套完善的应急处理措施也亟待建立。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半潜式起重拆解平台及其控制方法。
本发明采用的技术方案是：
一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：包括从下到上布置的浮箱、立柱以及甲板盒，所述浮箱上设有动力系统和定位控制系统，所述浮箱包括左舷浮体和右舷浮体，立柱包括两个左舷立柱以及两个右舷立柱，所述左舷浮体通过两个左舷立柱连接甲板盒，右舷浮体通过两个右舷立柱连接甲板盒，所述浮箱底部设有全回转推进器，甲板盒顶部为平台甲板，平台甲板上设有至少一个全回转重型吊机、可伸缩式栈桥，所述左舷浮体和右舷浮体之间相互独立，所述左舷浮体与右舷浮体中均布置有普通压载水舱及快速压载水舱，快速压载水舱顶部通过带第一控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，所述右舷浮体体积至少为左舷浮体体积的1.5倍以上，右舷浮体内快速压载水舱的总容积为左舷浮体内快速压载水舱的总容积的1.5倍以上，所述全回转重型吊机全部安放在左舷浮体对应的平台甲板侧部，所述左舷立柱、右舷立柱中分别设置有柱边压载水舱，柱边压载水舱顶部通过带第二控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，所述普通压载水舱、快速压载水舱以及柱边压载水舱上都设有水泵压载系统，水泵压载系统包括带水泵的进出水管道，进出水管道的进出水口位于海水中且进出水管道上设有海底阀，快速压载水舱以及柱边压载水舱底部设有通入海中的带排水阀的排出管道。
所述左舷立柱、右舷立柱各有两个，右舷立柱体积大于左舷立柱体积。
所述立柱与浮箱以及甲板盒连接的过渡弧面都为单叶双曲面弧板过渡，由双曲线
Figure 663154DEST_PATH_IMAGE001
，a>0，b>0，绕对称轴旋转而成，满足以下曲面方程：
Figure 239891DEST_PATH_IMAGE002
；其中，双曲线实长轴长度为2a，双曲线的焦距为2c；双曲线虚轴长度为2b；
Figure 325658DEST_PATH_IMAGE003
。
所述平台甲板上船艏和船艉左舷处布置有两座停机坪；在平台甲板上船艏、船艉的中间处均布置有吊艇架和多个救生艇；在平台甲板左舷上布置有一座小型吊机；在平台甲板艏部设有生活区。
所述左、右舷浮体中均匀布置有20个普通压载水舱，所述左舷浮体中布置有2个快速压载水舱，右舷浮体中布置有4个快速压载水舱。
所述左舷浮体中各个快速压载水舱下部之间采用带常开阀门的通道依次连通，右舷浮体中各个快速压载水舱下部之间采用带常开阀门的通道依次连通。
所述左侧的柱边压载舱与左侧相应的快速压载水舱之间设有设置放泄阀门的压载管道，右侧的柱边压载舱与右侧相应的快速压载水舱之间设有设置放泄阀门的压载管道。
所述压载管道上均设有逆排气止回阀。
一种半潜式起重拆解平台的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：进行平台稳定性分析：设计作业形式、建立流体静力学模型、分析风倾力矩、设定稳定性准则，得到全球海域内的本发明的半潜式平台的稳定性准则，即设定的不同作业情况下、不同吃水深度下的半潜式平台的许用垂直重心（AVCG）曲线；
步骤2：吊装作业预分析：
步骤2-1：分析平台载荷与重心：本发明的半潜式平台所受载荷主要包含固定载荷和可变载荷，固定载荷主要指平台自身及不可移动动装备质量，即空船质量，可变载荷主要包括甲板载荷和流体液面变化，具体载荷类型如下所示：
（1）空船载荷：根据船出厂检测报告查询得其质量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
、纵重心
Figure 802776DEST_PATH_IMAGE005
、横重心
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
、垂重心
Figure 628213DEST_PATH_IMAGE007
；
（2）甲板载荷：根据实际船况对包括吊装的外负载、
平台管路系统中的流体、临时堆放的货物与耗材、锚与锚链、直升机在内的甲板载荷信息进行评估，得其质量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
、纵重心
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
、横重心
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
、垂重心
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
；
（3）液舱重量及自由液面力矩：液舱主要包含有燃油舱、润滑油舱、淡水舱和压载水舱，在所述每种液舱内均设置有液位变送器和吹气式液位计，两种液位测量方式，两者互为冗余，并实时对液舱中的液面进行测量；各个液舱中各类流体标定密度记为
Figure 410355DEST_PATH_IMAGE015
，每次作业前工作人员实际测量所得液舱密度记为
Figure 782037DEST_PATH_IMAGE017
，其中不同海域海水盐度通过海水盐度仪测得；得到液舱中流体充装比例或者水位后，求得每个液舱中流体的体积
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
，通过线性插值法计算到液舱中流体的纵重心
Figure 379241DEST_PATH_IMAGE019
、横重心
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
、垂重心
Figure 384368DEST_PATH_IMAGE021
、自由液面纵力矩
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
和自由液面横力矩
Figure 699812DEST_PATH_IMAGE023
；
液舱内重量：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
，其中i={燃油,润滑油,淡水,海水…}；
液舱实际自由液面横力矩：
Figure 694094DEST_PATH_IMAGE025
；
液舱实际自由液面纵力矩：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
；
（4）计算力矩：本发明半潜式平台的各个组成部分载荷的力矩均按以下方式进行计算，式中j={0,1,2}：
纵力矩：
Figure 880224DEST_PATH_IMAGE027
；
横力矩：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
；
垂力矩：
Figure 790674DEST_PATH_IMAGE029
；
（5）计算总重量与重心及自由液面修正：
总质量：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
，式中j={0,1,2}；
总纵重心：
Figure 593414DEST_PATH_IMAGE031
；
总横重心：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
；
总垂重心：
Figure 823012DEST_PATH_IMAGE033
；
总垂重心-横力矩修正：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
；
总垂重心-纵力矩修正：
Figure 801332DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤2-2：分析吃水深度与横、纵倾角：
（1）吃水深度：根据步骤2-1（3）中测量所得的所处区域海水盐度
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
，以及步骤2-1（5）中计算，所得的总质量M，利用线性插值法可求解出平台的纵浮心LCB、横浮心TCB、垂浮心VCB、纵稳心KML、横稳心KMT以及吃水深度D；
（2）横倾角与纵倾角：
横倾角：
Figure 617103DEST_PATH_IMAGE037
；
纵倾角：
Figure 969456DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤2-3：校验许用垂直重心：依据步骤2-2（1）中获取的平台吃水深度D，带入步骤1中获得的全球海域半潜式平台的许用垂直重心曲线，得到当前海域、当前工况、当前吃水深度下平台的许用垂直重心数值AVCG0，并对其进行校验；如果，
Figure 473250DEST_PATH_IMAGE039
，则说明当前的加载受力情况满足平台安全作业条件，否则就重新调整步骤2-1（2）中的甲板载荷布置方式以及步骤2-1（3）中主要液舱，即压载水舱的流体分布，直至满足前述比较条件，平台才可继续进行作业操作；
步骤3：平台吊装作业：经由步骤2校验通过后，平台开始正式进行吊装作业；
首先位于右舷立柱中的两个柱边压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷立柱中的两个柱边压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷柱边压载水舱的压载水排出到海中；而左舷立柱中的两个柱边压载水舱则启动水泵压载系统，左舷立柱的柱边压载水舱进水，使得整个平台快速完成向左侧的初步倾斜；
然后，位于右舷浮体中的快速压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷浮体中的快速压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷快速压载水舱的压载水排出到海中；而左舷快速压载水舱则启动水泵压载系统，左舷快速压载水舱进水，分别使右舷浮体压载舱排水、左舷浮体压载舱进水，进一步实现倾斜；
最后左、右舷浮体中的普通压载水舱通过水泵压载系统完成最后的微调；平台倾斜的角度根据步骤2-2（2）中获取的横倾角
Figure 460404DEST_PATH_IMAGE040
与纵倾角
Figure 758661DEST_PATH_IMAGE041
进行调整，同时根据当前压载水舱的液面变化情况，实时重复步骤2，确保平台的VT与VL满足平台的许用垂直重心要求，使得平台满足安全作业的条件；
在平台吊装作业过程中，根据前述许用垂直重心的要求，通过压缩空气压载系统、各个水泵压载系统、以及排出管道上排水阀的开关来调节平台压载水的分布，确保平台在整个吊装作业过程中一直满足相应的稳定性准则以保证平台的作业安全。
所述平台的吊装作业运行流程，包括以下步骤：
步骤1：根据拖曳装置的技术和海事要求，利用拖轮将平台拖航至目标水域；
步骤2：根据待起吊的目标模块位置，将平台移动到相应海况下的服务半径范围内；
步骤3：根据不同工况和起重重量，利用压载系统将平台调整吃水至吊机设计服务吃水22米至26.4米内；
步骤4：将栈桥搭载到对方模块或平台上，服务人员通过栈桥到达作业区完成吊装准备后将栈桥撤回；
步骤5：将海工吊调整至作业位置即吊机服务半径范围内，做好索具及吊具的连接及检查；
步骤6：启动吊机将模块平稳的吊运至平台甲板，并放置该模块；
步骤7：模块放置完成后，将海工吊脱离模块，吊机复位至休息臂上并做好固定；
步骤8：起吊一个模块过程完成，重复步骤2—步骤8；
步骤9：所有拆解任务完成后，平台驶离工作水域。
本发明的优点：平台配备全回转重型吊机，其起重能力优异，扩大平台作业能力；平台配备全回转推进器，动力定位及运动性能优越，控制精度高；平台配备可伸缩式栈桥，扩大了垂直服务角度和轴向服务距离。平台艏部设有大容量生活起居区，为工作人员提供了舒适安全的居住生活环境；采用加强型甲板盒设计，提高了甲板承载能力和舱壁的线性载荷，为装运大型模块提供条件；本发明采用水泵压载和压缩空气两种压载系统相结合，并设有数个快速压载舱和普通压载舱，保障了起重作业时抗倾调载速度快，满足平台稳性和起重机作业安全性要求；同时，在起重作业出现紧急情况，如起吊载荷突然失去,通过采用压缩空气迅速排空立柱内抗倾调载用压载水,减小平台倾侧角,进一步提高平台作业的安全性；通过双机机联监测与控制，保障复杂海况下的起吊定位准确，当配合压载监测系统进行联合监测时，能够有效进行快速压载调配和实时调节，保障平台安全性与稳定性；根据平台的设计使用要求，建立了平台全球海域作业的稳定性准则，并对平台受载情况进行预分析，确保平台在不同海域、不同吃水深度、不同负载情况下作业时满足安全作业的稳定性要求，极大程度的保证了平台与工作人员的安全；建立了一套应急响应系统，包括应急控制中心、应急行动小组和应急操作流程，保证了的平台在外海作业遇到突发故障时，平台操作指挥的实时通畅，应急抢险的快速准确，工作人员的应对有序安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
图1为本发明半潜式起重拆解平台的主视图；
图2为本发明半潜式起重拆解平台的船艏视图；
图3为本发明半潜式起重拆解平台在作业时的控制方法步骤图；
图4为本发明半潜式起重拆解平台吊装作业运行控制流程图。
其中：1、浮箱；101、右舷浮体；102、左舷浮体；2、立柱；201、右舷立柱；202、左舷立柱；3、甲板盒；4、停机坪；5、全回转重型吊机；6、小型吊机；7、平台甲板；8、生活区；9、可伸缩式栈桥；10、吊艇架；11、救生艇；12、全回转推进器；13、柱边压载水舱；14、快速压载水舱；15、普通压载水舱。
具体实施方式
如图1-4所示，一种半潜式起重拆解平台，包括从下到上布置的浮箱1、立柱2以及甲板盒3，浮箱1上设有动力系统和定位控制系统，浮箱1包括左舷浮体102和右舷浮体101，立柱2包括两个左舷立柱202以及两个右舷立柱201，左舷浮体102通过两个左舷立柱202连接甲板盒3，右舷浮体101通过两个右舷立柱201连接甲板盒3，浮箱1底部设有全回转推进器12，甲板盒3顶部为平台甲板7，平台甲板7上设有至少一个全回转重型吊机5、可伸缩式栈桥9，左舷浮体102和右舷浮体101之间相互独立，左舷浮体102与右舷浮体101中均布置有普通压载水舱15及快速压载水舱14，快速压载水舱14顶部通过带第一控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，右舷浮体101体积至少为左舷浮体102体积的1.5倍以上，右舷浮体101内快速压载水舱14的总容积为左舷浮体102内快速压载水舱14的总容积的1.5倍以上，全回转重型吊机5全部安放在左舷浮体102对应的平台甲板7侧部，左舷立柱202、右舷立柱201中分别设置有柱边压载水舱13，柱边压载水舱13顶部通过带第二控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，普通压载水舱15、快速压载水舱14以及柱边压载水舱13上都设有水泵压载系统，水泵压载系统包括带水泵的进出水管道，进出水管道的进出水口位于海水中且进出水管道上设有海底阀，快速压载水舱14以及柱边压载水舱13底部设有通入海中的带排水阀的排出管道。
左舷立柱202、右舷立柱201各有两个，右舷立柱201体积大于左舷立柱202体积。
立柱2与浮箱1以及甲板盒3连接的过渡弧面都为单叶双曲面弧板过渡，由双曲线
Figure 332731DEST_PATH_IMAGE001
，a>0，b>0，绕对称轴旋转而成，满足以下曲面方程：
Figure 905795DEST_PATH_IMAGE002
；其中，双曲线实长轴长度为2a，双曲线的焦距为2c；双曲线虚轴长度为2b；
Figure 484806DEST_PATH_IMAGE003
。
平台甲板7上船艏和船艉左舷处布置有两座停机坪4；在平台甲板7上船艏、船艉的中间处均布置有吊艇架10和多个救生艇11；在平台甲板7左舷上布置有一座小型吊机6；在平台甲板7艏部设有生活区8。
左、右舷浮体中均匀布置有20个普通压载水舱15，左舷浮体102中布置有2个快速压载水舱14，右舷浮体101中布置有4个快速压载水舱14。
左舷浮体102中各个快速压载水舱14下部之间采用带常开阀门的通道依次连通，右舷浮体101中各个快速压载水舱14下部之间采用带常开阀门的通道依次连通。
左侧的柱边压载舱13与左侧相应的快速压载水舱14之间设有设置放泄阀门的压载管道，右侧的柱边压载舱13与右侧相应的快速压载水舱14之间设有设置放泄阀门的压载管道。
压载管道上均设有逆排气止回阀。
一种半潜式起重拆解平台的控制方法，包括以下步骤：
步骤1：进行平台稳定性分析：设计作业形式、建立流体静力学模型、分析风倾力矩、设定稳定性准则，得到全球海域内的本发明的半潜式平台的稳定性准则，即设定的不同作业情况下、不同吃水深度下的半潜式平台的许用垂直重心（AVCG）曲线；
步骤2：吊装作业预分析：
步骤2-1：分析平台载荷与重心：本发明的半潜式平台所受载荷主要包含固定载荷和可变载荷，固定载荷主要指平台自身及不可移动动装备质量，即空船质量，可变载荷主要包括甲板载荷和流体液面变化，具体载荷类型如下所示：
（1）空船载荷：根据船出厂检测报告查询得其质量
Figure 219544DEST_PATH_IMAGE004
、纵重心
Figure 15330DEST_PATH_IMAGE005
、横重心
Figure 126506DEST_PATH_IMAGE006
、垂重心
Figure 94112DEST_PATH_IMAGE007
；
（2）甲板载荷：根据实际船况对包括吊装的外负载、
平台管路系统中的流体、临时堆放的货物与耗材、锚与锚链、直升机在内的甲板载荷信息进行评估，得其质量
Figure 999751DEST_PATH_IMAGE008
、纵重心
Figure 282833DEST_PATH_IMAGE042
、横重心
Figure DEST_PATH_IMAGE043
、垂重心
Figure 620536DEST_PATH_IMAGE044
；
（3）液舱重量及自由液面力矩：液舱主要包含有燃油舱、润滑油舱、淡水舱和压载水舱，在所述每种液舱内均设置有液位变送器和吹气式液位计，两种液位测量方式，两者互为冗余，并实时对液舱中的液面进行测量；各个液舱中各类流体标定密度记为
Figure 813620DEST_PATH_IMAGE015
，每次作业前工作人员实际测量所得液舱密度记为
Figure 890160DEST_PATH_IMAGE045
，其中不同海域海水盐度通过海水盐度仪测得；得到液舱中流体充装比例或者水位后，求得每个液舱中流体的体积
Figure 159074DEST_PATH_IMAGE018
，通过线性插值法计算到液舱中流体的纵重心
Figure 612052DEST_PATH_IMAGE019
、横重心
Figure 784277DEST_PATH_IMAGE020
、垂重心
Figure 31718DEST_PATH_IMAGE021
、自由液面纵力矩
Figure 790858DEST_PATH_IMAGE022
和自由液面横力矩
Figure 781948DEST_PATH_IMAGE023
；
液舱内重量：
Figure 74258DEST_PATH_IMAGE024
，其中i={燃油,润滑油,淡水,海水…}；
液舱实际自由液面横力矩：
Figure 492601DEST_PATH_IMAGE025
；
液舱实际自由液面纵力矩：
Figure 464668DEST_PATH_IMAGE026
；
（4）计算力矩：本发明半潜式平台的各个组成部分载荷的力矩均按以下方式进行计算，式中j={0,1,2}：
纵力矩：
Figure 259449DEST_PATH_IMAGE027
；
横力矩：
Figure 140686DEST_PATH_IMAGE028
；
垂力矩：
Figure 729931DEST_PATH_IMAGE029
；
（5）计算总重量与重心及自由液面修正：
总质量：
Figure 463662DEST_PATH_IMAGE030
，式中j={0,1,2}；
总纵重心：
Figure 62134DEST_PATH_IMAGE031
；
总横重心：
Figure 797878DEST_PATH_IMAGE032
；
总垂重心：
Figure 823603DEST_PATH_IMAGE033
；
总垂重心-横力矩修正：
Figure 776122DEST_PATH_IMAGE034
；
总垂重心-纵力矩修正：
Figure 912705DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤2-2：分析吃水深度与横、纵倾角：
（1）吃水深度：根据步骤2-1（3）中测量所得的所处区域海水盐度
Figure 643901DEST_PATH_IMAGE036
，以及步骤2-1（5）中计算，所得的总质量M，利用线性插值法可求解出平台的纵浮心LCB、横浮心TCB、垂浮心VCB、纵稳心KML、横稳心KMT以及吃水深度D；
（2）横倾角与纵倾角：
横倾角：
Figure 591259DEST_PATH_IMAGE037
；
纵倾角：
Figure 283272DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤2-3：校验许用垂直重心：依据步骤2-2（1）中获取的平台吃水深度D，带入步骤1中获得的全球海域半潜式平台的许用垂直重心曲线，得到当前海域、当前工况、当前吃水深度下平台的许用垂直重心数值AVCG0，并对其进行校验；如果，
Figure 207234DEST_PATH_IMAGE039
，则说明当前的加载受力情况满足平台安全作业条件，否则就重新调整步骤2-1（2）中的甲板载荷布置方式以及步骤2-1（3）中主要液舱，即压载水舱的流体分布，直至满足前述比较条件，平台才可继续进行作业操作；
步骤3：平台吊装作业：经由步骤2校验通过后，平台开始正式进行吊装作业；
首先位于右舷立柱中的两个柱边压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷立柱中的两个柱边压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷柱边压载水舱的压载水排出到海中；而左舷立柱中的两个柱边压载水舱则启动水泵压载系统，左舷立柱的柱边压载水舱进水，使得整个平台快速完成向左侧的初步倾斜；
然后，位于右舷浮体中的快速压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷浮体中的快速压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷快速压载水舱的压载水排出到海中；而左舷快速压载水舱则启动水泵压载系统，左舷快速压载水舱进水，分别使右舷浮体压载舱排水、左舷浮体压载舱进水，进一步实现倾斜；
最后左、右舷浮体中的普通压载水舱通过水泵压载系统完成最后的微调；平台倾斜的角度根据步骤2-2（2）中获取的横倾角
Figure 668302DEST_PATH_IMAGE040
与纵倾角
Figure 789492DEST_PATH_IMAGE041
进行调整，同时根据当前压载水舱的液面变化情况，实时重复步骤2，确保平台的VT与VL满足平台的许用垂直重心要求，使得平台满足安全作业的条件；
在平台吊装作业过程中，根据前述许用垂直重心的要求，通过压缩空气压载系统、各个水泵压载系统、以及排出管道上排水阀的开关来调节平台压载水的分布，确保平台在整个吊装作业过程中一直满足相应的稳定性准则以保证平台的作业安全。
平台的吊装作业运行流程，包括以下步骤：
步骤1：根据拖曳装置的技术和海事要求，利用拖轮将平台拖航至目标水域；
步骤2：根据待起吊的目标模块位置，将平台移动到相应海况下的服务半径范围内；
步骤3：根据不同工况和起重重量，利用压载系统将平台调整吃水至吊机设计服务吃水22米至26.4米内；
步骤4：将栈桥搭载到对方模块或平台上，服务人员通过栈桥到达作业区完成吊装准备后将栈桥撤回；
步骤5：将海工吊调整至作业位置即吊机服务半径范围内，做好索具及吊具的连接及检查；
步骤6：启动吊机将模块平稳的吊运至平台甲板，并放置该模块；
步骤7：模块放置完成后，将海工吊脱离模块，吊机复位至休息臂上并做好固定；
步骤8：起吊一个模块过程完成，重复步骤2—步骤8；
步骤9：所有拆解任务完成后，平台驶离工作水域。
本发明平台配备全回转重型吊机，其起重能力优异，扩大平台作业能力；平台配备全回转推进器，动力定位及运动性能优越，控制精度高；平台配备可伸缩式栈桥，扩大了垂直服务角度和轴向服务距离。平台艏部设有大容量生活起居区，为工作人员提供了舒适安全的居住生活环境；采用加强型甲板盒设计，提高了甲板承载能力和舱壁的线性载荷，为装运大型模块提供条件；本发明采用水泵压载和压缩空气两种压载系统相结合，并设有数个快速压载舱和普通压载舱，保障了起重作业时抗倾调载速度快，满足平台稳性和起重机作业安全性要求；同时，在起重作业出现紧急情况，如起吊载荷突然失去,通过采用压缩空气迅速排空立柱内抗倾调载用压载水,减小平台倾侧角,进一步提高平台作业的安全性；通过双机机联监测与控制，保障复杂海况下的起吊定位准确，当配合压载监测系统进行联合监测时，能够有效进行快速压载调配和实时调节，保障平台安全性与稳定性；根据平台的设计使用要求，建立了平台全球海域作业的稳定性准则，并对平台受载情况进行预分析，确保平台在不同海域、不同吃水深度、不同负载情况下作业时满足安全作业的稳定性要求，极大程度的保证了平台与工作人员的安全；建立了一套应急响应系统，包括应急控制中心、应急行动小组和应急操作流程，保证了的平台在外海作业遇到突发故障时，平台操作指挥的实时通畅，应急抢险的快速准确，工作人员的应对有序安全。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应纳入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：包括从下到上布置的浮箱、立柱以及甲板盒，所述浮箱上设有动力系统和定位控制系统，所述浮箱包括左舷浮体和右舷浮体，立柱包括两个左舷立柱以及两个右舷立柱，所述左舷浮体通过两个左舷立柱连接甲板盒，右舷浮体通过两个右舷立柱连接甲板盒，所述浮箱底部设有全回转推进器，甲板盒顶部为平台甲板，平台甲板上设有至少一个全回转重型吊机、可伸缩式栈桥，所述左舷浮体和右舷浮体之间相互独立，所述左舷浮体与右舷浮体中均布置有普通压载水舱及快速压载水舱，快速压载水舱顶部通过带第一控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，所述右舷浮体体积至少为左舷浮体体积的1.5倍以上，右舷浮体内快速压载水舱的总容积为左舷浮体内快速压载水舱的总容积的1.5倍以上，所述全回转重型吊机全部安放在左舷浮体对应的平台甲板侧部，所述左舷立柱、右舷立柱中分别设置有柱边压载水舱，柱边压载水舱顶部通过带第二控制阀的管道与压缩空气压载系统连通，所述普通压载水舱、快速压载水舱以及柱边压载水舱上都设有水泵压载系统，水泵压载系统包括带水泵的进出水管道，进出水管道的进出水口位于海水中且进出水管道上设有海底阀，快速压载水舱以及柱边压载水舱底部设有通入海中的带排水阀的排出管道。
2.根据权利要求1所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述左舷立柱、右舷立柱各有两个，右舷立柱体积大于左舷立柱体积。
3.根据权利要求1所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述立柱与浮箱以及甲板盒连接的过渡弧面都为单叶双曲面弧板过渡，由双曲线
Figure 758297DEST_PATH_IMAGE001
，a>0，b>0，绕对称轴旋转而成，满足以下曲面方程：
Figure 613121DEST_PATH_IMAGE002
；其中，双曲线实长轴长度为2a，双曲线的焦距为2c；双曲线虚轴长度为2b；
Figure 845388DEST_PATH_IMAGE003
。
4.根据权利要求1所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述平台甲板上船艏和船艉左舷处布置有两座停机坪；在平台甲板上船艏、船艉的中间处均布置有吊艇架和多个救生艇；在平台甲板左舷上布置有一座小型吊机；在平台甲板艏部设有生活区。
5.根据权利要求1所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述左、右舷浮体中均匀布置有20个普通压载水舱，所述左舷浮体中布置有2个快速压载水舱，右舷浮体中布置有4个快速压载水舱。
6.根据权利要求5所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述左舷浮体中各个快速压载水舱下部之间采用带常开阀门的通道依次连通，右舷浮体中各个快速压载水舱下部之间采用带常开阀门的通道依次连通。
7.根据权利要求1或5所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述左侧的柱边压载舱与左侧相应的快速压载水舱之间设有设置放泄阀门的压载管道，右侧的柱边压载舱与右侧相应的快速压载水舱之间设有设置放泄阀门的压载管道。
8.根据权利要求7所述的一种半潜式起重拆解平台，其特征在于：所述压载管道上均设有逆排气止回阀。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种半潜式起重拆解平台的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：进行平台稳定性分析：设计作业形式、建立流体静力学模型、分析风倾力矩、设定稳定性准则，得到全球海域内的本发明的半潜式平台的稳定性准则，即设定的不同作业情况下、不同吃水深度下的半潜式平台的许用垂直重心（AVCG）曲线；
步骤2：吊装作业预分析：
步骤2-1：分析平台载荷与重心：本发明的半潜式平台所受载荷主要包含固定载荷和可变载荷，固定载荷主要指平台自身及不可移动动装备质量，即空船质量，可变载荷主要包括甲板载荷和流体液面变化，具体载荷类型如下所示：
（1）空船载荷：根据船出厂检测报告查询得其质量
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、纵重心
Figure 866696DEST_PATH_IMAGE005
、横重心
Figure DEST_PATH_IMAGE006
、垂重心
Figure 71281DEST_PATH_IMAGE007
；
（2）甲板载荷：根据实际船况对包括吊装的外负载、
平台管路系统中的流体、临时堆放的货物与耗材、锚与锚链、直升机在内的甲板载荷信息进行评估，得其质量
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、纵重心
Figure DEST_PATH_IMAGE010
、横重心
Figure DEST_PATH_IMAGE012
、垂重心
Figure DEST_PATH_IMAGE014
；
（3）液舱重量及自由液面力矩：液舱主要包含有燃油舱、润滑油舱、淡水舱和压载水舱，在所述每种液舱内均设置有液位变送器和吹气式液位计，两种液位测量方式，两者互为冗余，并实时对液舱中的液面进行测量；各个液舱中各类流体标定密度记为
Figure 2066DEST_PATH_IMAGE015
，每次作业前工作人员实际测量所得液舱密度记为
Figure 472361DEST_PATH_IMAGE017
，其中不同海域海水盐度通过海水盐度仪测得；得到液舱中流体充装比例或者水位后，求得每个液舱中流体的体积
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，通过线性插值法计算到液舱中流体的纵重心
Figure 795895DEST_PATH_IMAGE019
、横重心
Figure DEST_PATH_IMAGE020
、垂重心
Figure 93802DEST_PATH_IMAGE021
、自由液面纵力矩
Figure DEST_PATH_IMAGE022
和自由液面横力矩
Figure 103478DEST_PATH_IMAGE023
；
液舱内重量：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，其中i={燃油,润滑油,淡水,海水…}；
液舱实际自由液面横力矩：
Figure 982441DEST_PATH_IMAGE025
；
液舱实际自由液面纵力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
（4）计算力矩：本发明半潜式平台的各个组成部分载荷的力矩均按以下方式进行计算，式中j={0,1,2}：
纵力矩：
Figure 404938DEST_PATH_IMAGE027
；
横力矩：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
垂力矩：
Figure 554422DEST_PATH_IMAGE029
；
（5）计算总重量与重心及自由液面修正：
总质量：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，式中j={0,1,2}；
总纵重心：
Figure 108900DEST_PATH_IMAGE031
；
总横重心：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
总垂重心：
Figure 256852DEST_PATH_IMAGE033
；
总垂重心-横力矩修正：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
；
总垂重心-纵力矩修正：
Figure 656610DEST_PATH_IMAGE035
；
步骤2-2：分析吃水深度与横、纵倾角：
（1）吃水深度：根据步骤2-1（3）中测量所得的所处区域海水盐度
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，以及步骤2-1（5）中计算，所得的总质量M，利用线性插值法可求解出平台的纵浮心LCB、横浮心TCB、垂浮心VCB、纵稳心KML、横稳心KMT以及吃水深度D；
（2）横倾角与纵倾角：
横倾角：
Figure 926179DEST_PATH_IMAGE037
；
纵倾角：
Figure 448296DEST_PATH_IMAGE038
；
步骤2-3：校验许用垂直重心：依据步骤2-2（1）中获取的平台吃水深度D，带入步骤1中获得的全球海域半潜式平台的许用垂直重心曲线，得到当前海域、当前工况、当前吃水深度下平台的许用垂直重心数值AVCG0，并对其进行校验；如果，
Figure 114901DEST_PATH_IMAGE039
，则说明当前的加载受力情况满足平台安全作业条件，否则就重新调整步骤2-1（2）中的甲板载荷布置方式以及步骤2-1（3）中主要液舱，即压载水舱的流体分布，直至满足前述比较条件，平台才可继续进行作业操作；
步骤3：平台吊装作业：经由步骤2校验通过后，平台开始正式进行吊装作业；
首先位于右舷立柱中的两个柱边压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷立柱中的两个柱边压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷柱边压载水舱的压载水排出到海中；而左舷立柱中的两个柱边压载水舱则启动水泵压载系统，左舷立柱的柱边压载水舱进水，使得整个平台快速完成向左侧的初步倾斜；
然后，位于右舷浮体中的快速压载水舱位于海中的排水阀打开，压缩空气压载系统与右舷浮体中的快速压载水舱的水泵压载系统进行排水工作，将右舷快速压载水舱的压载水排出到海中；而左舷快速压载水舱则启动水泵压载系统，左舷快速压载水舱进水，分别使右舷浮体压载舱排水、左舷浮体压载舱进水，进一步实现倾斜；
最后左、右舷浮体中的普通压载水舱通过水泵压载系统完成最后的微调；平台倾斜的角度根据步骤2-2（2）中获取的横倾角
Figure 879201DEST_PATH_IMAGE040
与纵倾角
Figure 314862DEST_PATH_IMAGE041
进行调整，同时根据当前压载水舱的液面变化情况，实时重复步骤2，确保平台的VT与VL满足平台的许用垂直重心要求，使得平台满足安全作业的条件；
在平台吊装作业过程中，根据前述许用垂直重心的要求，通过压缩空气压载系统、各个水泵压载系统、以及排出管道上排水阀的开关来调节平台压载水的分布，确保平台在整个吊装作业过程中一直满足相应的稳定性准则以保证平台的作业安全。
10.根据权利要求9所述的一种半潜式起重拆解平台的控制方法，其特征在于：所述平台的吊装作业运行流程，包括以下步骤：
步骤1：根据拖曳装置的技术和海事要求，利用拖轮将平台拖航至目标水域；
步骤2：根据待起吊的目标模块位置，将平台移动到相应海况下的服务半径范围内；
步骤3：根据不同工况和起重重量，利用压载系统将平台调整吃水至吊机设计服务吃水22米至26.4米内；
步骤4：将栈桥搭载到对方模块或平台上，服务人员通过栈桥到达作业区完成吊装准备后将栈桥撤回；
步骤5：将海工吊调整至作业位置即吊机服务半径范围内，做好索具及吊具的连接及检查；
步骤6：启动吊机将模块平稳的吊运至平台甲板，并放置该模块；
步骤7：模块放置完成后，将海工吊脱离模块，吊机复位至休息臂上并做好固定；
步骤8：起吊一个模块过程完成，重复步骤2—步骤8；
步骤9：所有拆解任务完成后，平台驶离工作水域。
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