氣囊助浮張力腿平臺出塢可行性分析

永泰長榮

為了緩解船塢內水深不足的問題，通過實際項目介紹氣囊助浮張力腿平臺出塢的具體方案；通過 校核完整穩(wěn)性說明氣囊助浮張力腿平臺出塢的技術可行性；對比氣囊與浮蔭的工程造價論證其經(jīng)濟可行性；介 紹氣意助浮的安裝工藝并給出分析結果。隨著海洋工程結構物的大型化，米用氣囊助浮方或出塢將有良好的 發(fā)展前景。

關鍵詞  張力腿平臺；氣囊；出塢

隨著全世界工業(yè)化、城市化和現(xiàn)代化進程的加 快，能源對全球的發(fā)展已變得必不可少。石油在世 界能源經(jīng)濟中處于主導地位，各個國家正積極開采 和爭奪石油。從全球海洋石油和天然氣的分布情況 看，目前全球已經(jīng)探明的海洋石油儲存量的80%以 上在500m 水深以下，而90%以上的海洋面積的水 深在200～6000 m, 因此設計和建造深海平臺迫在 眉睫。張力腿平臺作為適合深水開采油氣的海洋平 臺之一，是各國都積極研究和建造的重點。

張力腿平臺在建造過程中，由于其噸位較大， 一 般船廠的船塢所允許的最大吃水不能保證其達到起 浮狀態(tài)。為了使張力腿平臺順利出塢，可借助氣囊 提供額外的浮力。本文就氣囊助浮張力腿平臺出塢 進行方案設計和可行性分析。
1  氣囊的應用
船舶采用氣囊下水是一項創(chuàng)新技術[1],具有我 國自主知識產權。1981年5月， 一艘?guī)资畤嵉拇?利用卷揚機，在由棉帆布做骨架的膠布氣囊的輔助 下成功下水，這開啟了氣囊用于船舶下水的新時代四。隨著氣囊技術日漸成熟，利用氣囊下水的船 舶的噸位提高了千倍，從幾十噸擴大到萬噸以上；下 水氣囊的結構也越來越復雜，從早期的掛膠帆布搭 接發(fā)展成如今的掛膠簾子布整體纏繞成型，其性能 提 高 了 至 少 5 倍 。

實踐表明，氣囊具有很多優(yōu)點，主要體現(xiàn)在成本 低、效率高、環(huán)保無污染、靈活性好和可以重復利用  等方面。目前，氣囊主要用于船舶下水、船舶修理、 沉箱下水和拖運以及海底打撈等領域3。氣囊的  傳統(tǒng)應用如圖1所示。



氣囊應用于船舶和沉箱


圖 1 氣囊的傳統(tǒng)應用
近年來，隨著海洋工程向大型化發(fā)展，該領域應 用氣囊的情況越來越多。2011年11月，由渤海裝 備遼河重工有限公司建造的 CP300  自升式海上鉆 井平臺，首次采用超大型氣囊實現(xiàn)平臺下水，開啟了 氣囊用于海洋工程下水的新時代口。隨著導管架的 大型化，為了保證結構物浮在水面上，得到所需的儲 備浮力，在設計中采用增加氣囊的方式提供浮力。 氣囊在導管架的應用如圖2所示。本文重點研究 氣囊應用于張力腿平臺出塢作業(yè)的方案設計和可行
性分析。




圖 2 氣囊在導管架的應用

將氣囊應用于海洋工程領域時，需要考慮氣囊 的安全性和工藝性，具體情況如下：
(1)安全性。海工領域所使用的輔助氣囊不同 于應用在船舶中的下水氣囊，要求氣囊能夠克服水 壓。為確保氣囊能夠不斷地提供浮力，氣囊外部水 壓的最大值應該小于其內部的工作壓力[。
(2)工藝性。氣囊助浮張力腿平臺出塢是利用 氣囊充氣產生較大的浮力。為了保證氣囊能夠牢牢 地固定在張力腿平臺的浮簡和立柱上，推薦使用在 浮簡和立柱上安裝專用吊鼻將張力腿平臺與氣囊連 接。張力腿平臺出塢后，必須及時將氣囊與張力腿 平臺脫離，所以安裝氣囊時應考慮后期在海上如何 方便地將其拆除，應設法使氣囊自動脫離張力腿平 臺，減少潛水員的工作。
2  氣囊助浮方案概述
某公司設計的張力腿平臺：4個立柱，每個立柱 高為46.2m, 直徑為17.8 m;4  個浮筒將立柱連接 起來，每個浮簡高為7m, 寬為9.069 m 。為保證其 正常出塢，要求吃水為17.9 m, 而建造張力腿平臺 的公司的船塢所允許的出塢最大吃水為13 m, 所以 采用氣囊助浮張力腿平臺出塢。張力腿平臺綁扎氣 囊后的3D 模型如圖3所示。

a) 總覽圖




b)  俯視圖主視圖

  
圖 3  綁扎氣囊后的張力膈平臺



張力腿平臺結構自重約26000 t, 需要配置 92個氣囊，每個氣囊長為20m, 直徑為2 m, 共計可 以產生近6272 . 7 t 的 凈 浮 力 。