半潜式生活平台的制作方法

本发明涉及海工装备领域，特别涉及一种半潜式生活平台，用于为在中深水海域进行油气开采、存储加工作业的船员提供支持。

背景技术：

众所周知，石油及电力资源是现代工业的动力源泉，伴随着陆地石油资源的日趋贫乏，海洋油气资源的勘探开发利用近年来不断的得到快速发展，从而导致海洋工程产品质和量的需求旺盛，特别是随着浮动式生产系统取代固定式平台及海洋工程逐步的从浅水走向中深水，中深水海洋工程设备如半潜式钻井平台、单船体浮式生产系统、多功能深海水下工程船和海上电站等高端生产处理装备的数量日趋增长。与此同时，为了给进行油气开采、存储加工作业的船员提供生活空间，海工企业也创新了一些用以提供支持作业的生活平台，这些生活平台一般为浮动式海上结构物，例如采用半潜式结构。由于尚未开发利用的油气资源大多位于中深海域，所以浮动式海上结构物的作业位置往往需要远离大陆，其相应海域的自然环境条件、作业者工作及生活条件比较恶劣，因而要求浮动式海上结构物具有优良的稳定性能以及作业者工作生活的舒适性能。

在远离大陆的中深水海域，海况条件往往比较复杂，需要面对恶劣的天气条件及海况条件，极易造成生活平台横摇及垂荡幅值过大，引起船员的不适，同时影响平台的安全性。如何提高平台的安全性，是海工企业必须面对的一个实际问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有较高安全性的半潜式生活平台。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种半潜式生活平台，包括下浮体、支撑于下浮体上的立柱以及支撑于立柱上的主船体，所述下浮体呈扁平型，其主体部分横截面呈矩形，且高度与宽度之比为0.52~0.62；下浮体的艏艉两端在往端部方向上宽度圆滑渐缩。

优选地，所述下浮体内于艏部和艉部各设有一第一推进器舱室，下浮体内还设有直接连通两第一推进器舱室的通道；下浮体内于舯部还设有至少一第二推进器舱室，所述第二推进器舱室位于所述通道的内侧。

优选地，所述通道位于所述下浮体中轴面上，所述第一推进器舱室位于所述下浮体中轴面的外侧，所述第二推进器舱室位于所述下浮体中轴面的内侧。

优选地，所述下浮体的下表面安装有两第一推进器和至少一第二推进器，所述第一推进器位于所述第一推进器舱室下方，所述第二推进器位于所述第二推进器舱室下方。

优选地，所述半潜式生活平台还包括动力定位控制系统；所述动力定位控制系统包括多个高压配电板、多个线路以及多个断路器；所述线路两端分别通过所述断路器连接两高压配电板，从而使各高压配电板之间连接成环路；在断路器闭合时，各高压配电板形成闭环回路；在断路器开启时，高压配电板之间断开；各高压配电器分别连接半潜式生活平台的主发电机，并分别连接驱动所述第一推进器或所述第二推进器。

优选地，所述下浮体的高度与宽度之比为0.56~0.60。

优选地，所述下浮体的数量为两个，对称布置于所述半潜式生活平台的左舷和右舷；每一下浮体上至少于艏部和艉部处支撑有所述立柱；位于艏部的两立柱之间以及位于艉部的两立柱之间均设置有横向支撑。

优选地，所述两立柱之间设有两个相互平行的所述横向支撑，各横向支撑为等直径圆筒结构，横向支撑的外径为2.3m~2.5m。

优选地，所述立柱内设有电梯，所述电梯向下贯通至所述下浮体底部，向上贯通至所述主船体的主甲板。

优选地，所述主船体上布置有栈桥，主船体的主甲板与所述栈桥连通，主船体内还设有从主船体的下甲板贯通至所述栈桥的梯道间。

优选地，所述半潜式生活平台还包括用以为所述半潜式生活平台的主发电机排烟的排烟系统；所述排烟系统包括穿舱排烟管、过渡排烟管和船侧排烟管；穿舱排烟管穿过所述主船体的主甲板，其下端作为进口连接所述主发电机的排烟口，上端作为出口位于主甲板之上；过渡排烟管位于所述主甲板上，其一端作为进口与所述穿舱排烟管的出口相连，另一端作为出口向外延伸至所述主船体侧边；船侧排烟管位于所述主船体外侧，其一端作为进口与所述过渡排烟管的出口相连，另一端作为主排烟口向下延伸至主船体的底甲板下方与大气相通，所述主排烟口位于所述半潜式生活平台的吃水线之上。

优选地，所述排烟系统还包括应急排烟管和设置在应急排烟管上用以控制应急排烟管通断的控制阀；所述应急排烟管与所述船侧排烟管相通，应急排烟管的末端作为应急排烟口与大气相通，该应急排烟口高于所述船侧排烟管的主排烟口并位于所述半潜式生活平台的破舱水线之上。

优选地，所述主船体内设有至少一内部无支柱的舱室，所述舱室包括多个相围合的周侧舱壁和水平连接在各周侧舱壁顶部的顶部甲板，顶部甲板的下表面设置有纵横交错的强梁；所述舱室的上层设有一上层舱壁，该上层舱壁垂直连接在所述顶部甲板的上表面，且上层舱壁在水平方向上贯通所述舱室。

优选地，所述上层舱壁设置于所述舱室的0.4~0.6倍宽度处。

优选地，所述主船体的底部设有加强梁，所述加强梁包括呈网格状布置的多个型材，所述型材的厚度为9mm，相邻型材之间的间距为575mm~650mm。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的半潜式生活平台中，下浮体采用扁平型结构并具有较小的高宽比系数，能够避开波浪能量集中的区域，增加平台垂荡运动的固有周期，使平台的运动性能及主船体下表面的气隙及砰击得到改善，提高半潜式生活平台的安全性，扩展平台的工作海域，在更加恶劣的天气及海况条件下仍然能保持平台的安全可靠工作；同时，下浮体的小系数高宽比结构相对地增加了下浮体的底部面积，有利于平台浅水拖航或用重大件潜水起重船进行运送。此外，下浮体艏艉端的流线形结构还有利于减少平台所受到的流阻力，进而降低航行工况时的燃油消耗量，降低支持作业成本。

附图说明

图1是本发明半潜式生活平台优选实施例的总体结构示意图。

图2是本发明半潜式生活平台优选实施例中立柱与横向支撑配合结构示意图。

图3是本发明半潜式生活平台优选实施例中下浮体的内部结构示意图。

图4是本发明图3的A-A截面示意图。

图5是本发明半潜式生活平台优选实施例中动力定位控制系统的框图。

图6是本发明半潜式生活平台优选实施例中主发电机及其排烟系统的布置结构示意图。

图7是本发明半潜式生活平台优选实施例中主甲板上的布置结构示意图。

图8是本发明半潜式生活平台优选实施例中进行目标跟随的控制流程示意图。

图9是本发明半潜式生活平台优选实施例中大尺度舱室的结构示意图。

附图标记说明如下：1、下浮体；11、第一推进器舱室；12、第二推进器舱室；13、通道；2、立柱；3、主船体；31、主甲板；32、间甲板；33、下甲板；34、底甲板；35、艏侧外板；36、舱室；361、纵向舱壁；362、横向舱壁；363、强梁；3631、主梁；3632、横梁；3633、纵梁；37、上层舱壁；38、梯道间；4、横向支撑；5、动力定位控制系统；51、第一高压配电板；52、第二高压配电板；53、第三高压配电板；54、线路；55、断路器；6、排烟系统；61、穿舱排烟管；62、过渡排烟管；63、船侧排烟管；631、主排烟口；64、应急排烟管；641、应急排烟口；65、控制阀；66、液位开关；7、栈桥。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种半潜式生活平台，其是一种由生活娱乐休闲设施、船体结构及其它装备有机组合而成的浮动式海上可移动结构物，为钻井平台、生产平台等工作平台提供支持，供船员生活及工作。该半潜式生活平台可在墨西哥湾海域、巴西海域、英国北海等地作业。

如图1所示，该半潜式生活平台主要包括呈四方形箱型的主船体3、设置于主船体3底部艏艉左右侧的四根立柱2和对称布置于左右舷的两个下浮体1。

参阅图2，本实施例中，四个立柱2分别垂直连接在两个下浮体1的艏部和艉部；在其他实施例中，下浮体1的舯部还可以额外设置立柱2。较优地，位于艏部的两个立柱2内设置有电梯，电梯向下贯通至下浮体1底部，向上贯通至主船体的主甲板，以使下浮体1至主船体3之间更快捷地通行。位于艉部的两个立柱2内布置有污水处理单元，另外，还布置有临时储存污水的污水存储舱，以满足船员的生活需求。

位于两下浮体1艏部的两立柱2之间设置有横向支撑4，位于两下浮体1艉部的两立柱2之间设置有横向支撑4。横向支撑4的位置靠近立柱2的下端，但在平台航行时，横向支撑4位于水面以上，以减少航行阻力。两立柱2之间设有两个相互平行的横向支撑4，两横向支撑4互为备份，增加船体结构的整体安全系数。两横向支撑4之间的间距根据立柱2的结构进行设计。较优地，横向支撑4为等直径圆筒结构，其外径为2.3m～2.5m。相比于现有技术中变截面的横向支撑而言，本实施例的横向支撑4可在减少结构重量和外形尺寸的同时，进一步减少平台所受到的流阻力。横向支撑4两端与立柱2连接处可设置连接肘板，降低应力。

一并参阅图1、图3和图4，本实施例中，下浮体1呈扁平型，其主体部分横截面呈矩形，且高度H1与宽度W1之比为0.52～0.62。更优地，高度H1与宽度W1之比为0.56～0.60。下浮体1的艏艉两端在往端部方向宽度圆滑渐缩，呈现流线形结构。

该半潜式生活平台中，下浮体1采用扁平型结构并具有较小的高宽比系数，能够避开波浪能量集中的区域，增加平台垂荡运动的固有周期，使平台的运动性能及主船体3下表面的气隙及砰击得到改善，提高半潜式生活平台的安全性，扩展平台的工作海域，在更加恶劣的天气及海况条件下仍然能保持平台的安全可靠工作；同时，下浮体1的小系数高宽比结构相对地增加了下浮体1的底部面积，有利于平台浅水拖航或用重大件潜水起重船进行运送。此外，下浮体1艏艉端的流线形结构还有利于减少平台所受到的流阻力，进而降低航行工况时的燃油消耗量，降低支持作业成本。

参阅图3和图4，下浮体1内于艏部和艉部各设有一第一推进器舱室11，于舯部设有一第二推进器舱室12。下浮体1内还设有直接连通两第一推进器舱室11的通道13，较优地，该通道13位于下浮体1中轴面L₁上，第一推进器舱室11位于下浮体1中轴面L₁的外侧，第二推进器舱室12位于通道13的内侧即位于下浮体1中轴面L₁的内侧。其中，下浮体1中轴面L₁的内侧是指面向另一下浮体1的一侧，外侧则是面向平台外部海域的一侧。

该通道13在下浮体1内呈直线布置，纵贯下浮体1艏艉端，形成直接逃生通道，无需迂回穿舱，可减少拥塞时间和路程时间，从而缩短船员为脱离危险区域所需的逃生时间。当某一推进器舱室发生险情时，该通道13可以使船员迅速脱离危险区域，提高船员的人身安全系数。

各推进器舱室11、12用来供推进器安装、拆卸，以及推进器相关结构的安置等。本实施例中，半潜式生活平台共设有6台推进器T1～T6，各推进器T1～T6均安装于下浮体1的下表面。

推进器T1～T3安装于右舷下浮体1上，推进器T1、T3分别位于艏部和艉部的第一推进器舱室11下方，推进器T2安装于第二推进器舱室12下方。

推进器T4～T6安装于左舷下浮体1上，推进器T4、T6分别位于艉部和艏部的第一推进器舱室11下方，推进器T5安装于第二推进器舱室12下方。

每一下浮体1上的三个推进器并未分布于一条直线上，位于艏部和艉部的推进器在下浮体1中轴面L₁的外侧，位于舯部的推进器则在下浮体1中轴面L₁的内侧。推进器呈非对称布置，利于动态定位功能的实现。

再参阅图5，本发明的半潜式生活平台中，采用DP2闭环加DP3开环双模式的动力定位控制系统5。动力定位控制系统5包括多个高压配电板、多个线路54以及多个断路器55；线路54两端分别通过断路器55连接两高压配电板，从而使各高压配电板之间连接成环路；在断路器55闭合时，各高压配电板形成闭环回路；在断路器55开启时，高压配电板之间断开；各高压配电板分别连接半潜式生活平台的主发电机，并分别连接驱动推进器。

本实施例中，高压配电板设有三个，分别为第一高压配电板51、第二高压配电板52和第三高压配电板53，三个高压配电板51、52、53分别设置在平台的三个配电板舱室内。三个高压配电板51、52、53两两之间通过线路54及相应的断路器55相连。第一高压配电板51连接驱动推进器T3、T6，第二高压配电板52连接驱动推进器T2、T5，第三高压配电板53连接驱动推进器T1、T4。

平台的主发电机设有六台，分别为主发电机G1～G6。其中，主发电机G1、G2连接第一高压配电板51，主发电机G3、G4连接第二高压配电板52，主发电机G5、G6连接第三高压配电板53。

当半潜式生活平台处于相对平缓的海况环境时，所有断路器55闭合，第一高压配电板51、第二高压配电板52和第三高压配电板53之间构成闭环回路，即采用DP2闭环动力定位模式（也就是经济型运行模式），这时可使运行的主发电机数量最低减少至两台，而平台整体运行能耗则降低5%。当半潜式生活平台处于较恶劣的海况环境条件时，所有断路器55开启，第一高压配电板51、第二高压配电板52和第三高压配电板53之间断开，即平台工作在DP3开环动力定位模式（也就是可靠型运行模式），此时运行三至六台主发电机，该状态虽然总的主机燃油消耗较高，但可以使平台支持作业的冗余度及可靠性得以保证。通过DP2闭环+DP3开环双模式动力定位控制系统的配合操作，就使得半潜式生活平台对于风大浪急和风平浪静这两种极端海况环境条件的适应性得以提高，半潜式生活平台在操作作业工况或抗风暴自存工况时的动力定位性能也就相应地得以改进提升。

各主发电机G1～G6布置于主船体3内的主机舱室内，主发电机G1～G6产生的烟气通过排烟系统6排出。

如图6所示，主船体3由下而上分别设有底甲板34、下甲板33、间甲板32和主甲板31，主机舱室位于下甲板33和主甲板31之间。在一较优的实施方式中，排烟系统6包括穿舱排烟管61、过渡排烟管62和船侧排烟管63，并进一步地设有应急排烟管64和设置在应急排烟管64上用以控制应急排烟管64通断的控制阀65。

穿舱排烟管61穿过主甲板31，穿舱排烟管61下端作为进口连接主发电机Gi（i为1～6其中之一）的排烟口，穿舱排烟管61上端作为出口位于主甲板31之上。具体在本实施例中，穿舱排烟管61整体呈L型，其一部分在竖直方向上与主发电机Gi的排烟口相连，另一部分穿出主甲板31后水平延伸。

过渡排烟管62位于主甲板31上，其沿水平方向延伸，过渡排烟管62的一端作为进口与穿舱排烟管61的出口相连，过渡排烟管62的另一端作为出口向外延伸至主船体3的侧边处。本实施例中，过渡排烟管62向主船体3的艏部延伸至艏侧外板35处。

船侧排烟管63位于主船体3的艏侧外板35外侧，沿竖直方向延伸，其上端作为进口与过渡排烟管62的出口相连，其下端作为主排烟口631延伸至主船体3的底甲板34下方与大气相通，主排烟口631高于平台的吃水线。主排烟口631位于底甲板34下方0.5m～1m处，主排烟口631向主船体3艉部方向倾斜，便于烟气从主船体3下方往艉部方向顺畅排走。

应急排烟管64与船侧排烟管63相通，应急排烟管64的末端作为应急排烟口641与大气相通，该应急排烟口641高于主排烟口631并位于平台的破舱水线之上。控制阀65的动作由安装在船侧排烟管63上的液位开关66进行控制。当平台破损倾斜后，如果主排烟口631浸没在水面之下，液位开关66启动，通过控制阀65使应急排烟管64导通，保证烟气从应急排烟口641排出，从而保证主发电机的正常工作。

依据该排烟系统6的管路走向，主发电机G1～G6产生的烟气从各自的排烟口经穿舱排烟管61引至主甲板31之上，再进入过渡排烟管62往主船体3艏侧外板35方向流动，最后通过船侧排烟管63向下流动，从主排烟口631排出。由于主排烟口631位于底甲板34下方，烟气排出后将从底甲板34下方排走，有效防止烟气中的各种灰尘落在主甲板31上污染设备影响设备运行，从而减少设备维护的工作量；同时保证了生活区和主甲板31工作区的清洁环境，避免了影响救生艇周围的救生环境。

一套排烟系统6可对应多台主发电机，例如，本实施例中，主发电机G1、G2位于同一主机舱室内，此时，可在一套排烟系统6中设置两个穿舱排烟管61，分别对应主发电机G1、G2，两个穿舱排烟管61再汇总至过渡排烟管62。如图7所示的两套排烟系统6中，每套排烟系统6均设有两个穿舱排烟管61。

继续参阅图7，在主船体3的艏部布置有栈桥7，以与外部平台相连接。主船体3的主甲板31与栈桥7连通，从主甲板31处可直接进入栈桥7。主船体3内还设有一密闭的梯道间38，该梯道间38从主船体3的下甲板33贯通至栈桥7，从而使得可从主船体3内部直接进入栈桥7，缩短通往外部平台的路程和时间，提高作业者的工作效率。

栈桥7为横向接载栈桥，本身具有旋转、变幅、伸缩等功能，当栈桥7与目标平台联接后，可跟随其进行被动调整自身的位移量，以便适应不同的目标平台高度及距离，同时栈桥7还设置有应急脱开装置，以便在栈桥7长度达到其预先设定的极值限位后，便会自动与所支持的目标平台分离，即提高了半潜式生活平台的整体作业功能，保证了作业者通过栈桥7时的安全性。

参阅图8，当本发明的半潜式生活平台与所联接的外部目标平台产生相对位移后，本发明的平台（简称本平台）可自动调整实现目标跟随。栈桥7上预先设置数个位移传感器，分别采集水平面角度位移、水平位移和垂直面角度位移信号。当采集到处于动态的目标平台在水平面角度或水平方向上产生位移时，如果幅值超出预先设定的位移限值，栈桥7的应急脱开装置便会自动与所支持的目标平台分离，如果幅值未超出预先设定的位移限值，那么栈桥7就会通过自身的伸缩来适应不同的与支持目标平台之间的距离，同时通过动力定位控制系统5控制推进器的工作来控制本平台的水平角度位移及水平位移。当采集到处于动态的目标平台在垂直平面上产生角度位移时（即：由于浪涌的影响，使得目标平台与本平台不在一个高度上），如果栈桥7仰俯角度幅值未超出预先设定的位移限值，栈桥7便调整自身的仰俯角度来适应与支持目标平台之间的高度差，如果栈桥7仰俯角度幅值超出预先设定的位移限值，那么栈桥7的应急脱开装置便会自动与所支持的目标平台分离，以保证作业者通过栈桥7时的安全性。通过目标跟随控制功能的设计实施，使得本发明实施例不仅可以搭接在固定式平台（例如：自升式钻井平台、海洋油田天然气压缩处理自升式平台等），而且还可以搭接在其它形式的浮动式海上可移动结构物（例如：浮式生产储油船、中深水半潜式钻井平台等），同时完全适应北美墨西哥湾、巴西等海域的恶劣海况条件，极大地拓展了本发明实施例半潜式生活平台的市场应用范围。

根据半潜式生活平台的功能需求，主船体3的主甲板31还布置上层建筑、直升机平台、起重设备、存储支持区域、救生艇等。

主船体3内部的各层甲板可根据实际情况布置各功能舱室。例如，可在下甲板33层布置电影院、健身舱室、运动舱室，运动舱室的层高可延伸至主甲板31，形成实现舱室大尺度的净高，以此来为船员提供舒适的桌球、兵乓球等运动休闲场所。在间甲板32层可布置娱乐休闲舱室等。

较优地，参阅图9，本发明的半潜式生活平台中，设置有至少一个内部无支柱的大尺度舱室，该舱室可作为电影院、大型会议室等使用。该舱室36内部无支柱，满足大空间的需求。

该舱室36包括多个相围合的周侧舱壁，本实施例中，舱室36呈四边形，其周侧舱壁为两相对的横向舱壁361和两相对的纵向舱壁362，横向舱壁361和纵向舱壁362相围合，均垂直连接在间甲板32和下甲板33之间。

间甲板32作为该舱室36的顶部甲板，间甲板32的下表面设置有纵横交错的强梁363，以满足结构强度要求。在该舱室36的上层即间甲板32层设有一上层舱壁37，该上层舱壁37垂直连接在间甲板32的上表面，上层舱壁37在水平方向上贯通舱室36。

上层舱壁37的两端在长度方向超出舱室36的两横向舱壁361，上层舱壁37在舱室36围合的区域内为一个整体，因而可遵循吊梁原理对舱室36区域内的间甲板32及间甲板32下侧设置的强梁363起到有效的支撑作用。较优地，上层舱壁37设置于舱室36的0.4倍～0.6倍宽度处，即位于横向舱壁361的0.4倍～0.6倍宽度处。上层舱壁37位于舱室36的中部区域，具有更好的支撑效果。

间甲板32下侧设置的强梁363包括一主梁3631、多个横梁3632和多个纵梁3633。

主梁3631为连续结构，与上层舱壁37的延伸方向相同，位于上层舱壁37的正下方。主梁3631的两端分别延伸至舱室36相对的两周侧舱壁处，本实施例中，主梁3631的两端分别与两横向舱壁361相接。横梁3632的一端与主梁3631垂直相接，另一端延伸至舱室36的周侧舱壁（本实施例中为纵向舱壁362）处。纵梁3633的一端与横梁3632垂直相接，另一端与另一横梁3632垂直相接或延伸至舱室36的周侧舱壁（本实施例中为横向舱壁361）处。

该结构中，主梁3631由其上方的上层舱壁37有效支撑，可降低主梁3631的高度，为舱室36内留出更大的高度空间。主梁3631对横梁3632形成有效支撑，横梁3632再对纵梁3633形成有效支撑，横梁3632和纵梁3633的跨距均可减小，有效平衡强度、变形、承载能力及功能的需求。

在一较优的实施例中，本发明平台的主船体3底部（即主船体3的底甲板34下表面）设有加强梁，加强梁包括呈网格状布置的多个型材，型材的厚度为9mm，相邻型材之间的间距为575mm~650mm。该加强梁的强度相比现有技术具有较大的提高，可以优化平台的气隙参数，进而可降低平台的高度。平台的主甲板31距离平台的基线的高度大致为35m~40m，在一具体的应用例中，在主船体3上采用上述加强梁结构后，可降低立柱2的高度，并最终使得主船体3的主甲板31距离平台的基线的高度由37.25米降至36.25米，进而降低空船整体重心高度，在减少钢材重量的同时，进一步增加纯甲板货物量。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。