GUANGDONG SHIPBUILDING 广东造船2019年第3期（总第166期） 设计与研究
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作者简介：李江江（1985-），男，工程师。从事机械工程设计分析工作。
摩托罗拉mt887王 领（1984-），女，高级工程师。从事海洋工程设计和水动力分析工作。收稿日期：2019-03-08 李江江1 ，王 领2 ，胡 斌2
（1. 92228部队，北京 100072；2.广州船舶及海洋工程设计研究院，广州 510250）
摘 要：本文提出了一种动力定位离岸液货卸载系统，主要用于从海向岸进行液体输送。该系统主要由专用母船和柔性软管组成，专用母船具备动力定位能力，用于辅助油船定位；柔性软管的重量大于其排开海水的重量，即使软管是空的也会沉到海底，避免了将软管锚固在海底的步骤。 关键词：动力定位；离岸油料卸载；专用母船
消失的建筑中图分类号：U664.8 文献标识码：A
Dynamic Positioning Offshore Petroleum Discharge System
LI Jiangjiang 1, WANG Ling 2, HU Bin 2
( 1. Unit 92228, Beijing 100072;2.Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250 )
Abstract: A dynamic positioning offshore petroleum discharge system is presented in this paper , which is mainly used for petroleum transportation from the sea to offshore. This system is composed of a primary ship which has dynamic positioning capability and flexible pipe which is heavier than the water and it will sink to the bottom even if the pipe is empty.
Key words: Dynamic positioning; Offshore petroleum discharge system; Primary ship
1 引言
离岸油料卸载系统是一个可快速部署和回收的系统，该系统使用一种柔性管道实现油船在头情况时向陆上油库补给油料。该系统需要解决以下两个主要问题：一是如何用最小代价将油船可靠的系泊在海上；二是如何快速建立由海向岸的输油通道。
离岸液货卸载系统有多种型式：（1）多点系泊系统型式
适用于海况温和的海域，环境适应性相对较差，一般用于低海况作业；
（2）单点系泊系统型式
可适应恶劣海况，水深适应性较大，离岸液货卸载系统中经常采用该型式。该型式目前主要有悬链腿式单点系泊系统和单锚腿式单点系泊系统两种：悬链腿式主要用于离岸输油终端，通常多为固定设施，机动性较大；单锚腿式仅有一个锚固点可以实现快速部署；
（3）动力定位系泊系统型式
通过动力系统保持船舶在海上的位置，其使用灵
活方便，但缺点是能耗很大。
目前，多点系泊系统型式和单点系泊系统型式离岸液货卸载系统在国内已有成功应用的先例，但动力定位系泊系统型式离岸液货卸载系统国内尚无相关工程应用成果。下面对动力定位系统型式离岸液货卸载系统进行分析研究。
2 动力定位离岸液货卸载系统
2.1 动力定位系统原理
为了满足不同的作业需求，动力定位系统主要由：测量系统、控制系统、动力系统和推力系统组成。
动力定位系统是一种闭环的控制系统，它可以不断检测出船舶实际位置的偏差，再根据风、浪、流等外界扰动力计算出使船舶恢复到平衡位置所需推力的大小，并对船上各推力器进行推力分配，使船尽可能保持在海上预设的位置区域。动力定位系统主要用来补偿水平位移，可以实现较精准的定位，但不能补偿摇摆角位移。
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目前动力定位系统在钻井船上已广泛使用，已有大量在恶劣海况下保持船位的应用案例。对于离岸液货卸载系统，由于使用柔性软管输油，对于油船的位移要求并不苛刻，一般在中等海况下将油船保持在海上的适当位置即可实现由海上油船对岸油料卸载，因此动力定位系统用于离岸液货卸载系统是可行的。2.2 动力定位系统组成
考虑到目前油船均未设置动力定位系统，如果直接在油船上增加动力定位系统将会导致较大的改装成本，而且改装所需时间周期长，因此建议选用一艘具备动力定位能力的专用母船作为油船海上定位的辅助船舶。该专用母船可在输油海域长期辅助油船进行动力定位，对于载重量万吨级以下的油船，可以选择合适的大型三用工作船直接改装为专用母船，节省初始投资。
考虑到油船靠泊和控制鱼尾运动的要求，再另外选择一艘拖船作为油船定位的辅助船。动力定位离岸液货卸载系统，如图1所示。
图1 动力定位离岸液货卸载系统组成
（1）专用母船
专用母船主机功率与系泊油船的吨位相匹配。初步估算，系泊万吨级油船时专用母船主机功率超过1.3
万kW。
按船级社规范要求，目前动力定位分为DP1、DP2、DP3三个等级，如表1所示。
表1 动力定位系统分级表考虑到输油过程中的安全性和位置控制要求，按DP2的要求设置专用母船的动力定位系统。该系统主要包括：尾部2个侧推；首部360 o 全回转的螺旋桨和
2个侧推器。
为了保障液货的正常卸载，专用母船的主要设备包括：首部的卸载系统（包括旋转接头、快速解脱、快速连接和拾起缆）、2个漂浮软管存储绞车、输油软管及5个软管绞车；尾部的铺管滑道及连接平台、两栖登陆车、油料储藏舱、侧扫声呐等。其布置图，如图2所示。
图2 专用母船布置图
（2）拖船
主要用于：在浅水海域帮助专用母船进行软管的布放和回收，当需要时可以装卸软管或者辅助抛锚，还可以提供稳定的平台用于潜水和潜水装备；辅助将漂浮软管拉至油船，也可以在油船需要时作为其尾拖船；救助船员、运输岸滩终端到两栖工作艇、由工作艇运输岸滩终端到浅水区域；软管管理，提供检查、
维修和海域交通管制服务。拖船装备了360o 全回转首部推进器。
（3）海底软管系统
软管道特点是重量大于其排开海水的重量，因此软管空的也会沉入海底；软管的外径尽可能小，以便减少海流产生的作用力；软管的弯曲半径不大于4倍直径，可以存放在专用母船的绞车上；软管的抗拉强度应足够承受大型绞车拖曳上岸的拉力。
2.3 动力定位系统作业流程
动力定位离岸油料卸载系统是一个可快速部署和回收的系统， 其作业流程如下：
（1）当到达油料补给区域后，专用母船和岸滩建立通讯联系。必要时专用母船将会对布设海域（水深大于10ｍ）用海底侧扫声呐进行测绘，选择最优的管线路线；
（2）专用母船到达10 m 等深线水深的地方释放一艘两栖工作艇，其上载有岸滩终端单元、岸滩绞车及其他相关设备；两栖登陆船将会拖着一条信号引缆到达岸滩高位水线以上岸滩终端单元布设地点，并选择一个合适的用于岸滩终端单元和绞车安装场地；信号引缆连接到绞车上，绞车收紧引缆将拖曳钢索拉到
绞车上，母船将拖曳钢索的末端连接到软管的末端，
表1动力定位系统分级表
wj-600附加标志设备DP-1DP-2DP-3
动力系统发电机和原动机
无冗余有冗余
有冗余，舱室分开。主配电板112，舱室分开。功率管理系统无有有
推力器
推力器布置
无冗余有冗余有冗余，舱室分开。控制
自动控制时计算机系
统数量
123（其中之一在另一控制站）手动控制时带自动定向的人工操纵有有有各推力器的单独手柄有有有
甘肃省人口与计划生育条例传感器
位置参照系统233(其中之一在另一控制站)垂直面参照系统
122(其中之一在另一控制站)陀螺罗经123(其中之一在另一控制站)风速风向
型男耀广西122(其中之一在另一控制站)UPS 电源112，舱室分开。备用控制站
没有
没有
达夫有
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通过绞车将软管拉到岸滩；
（3）专用母船释放软管时，根据岸滩坡度和距离，专用母船呼叫拖船帮助拖曳软管到达浅水区域；当软管上岸之后，与岸滩终端连接；
（4）专用母船向外海航行同时布放输油软管，直到将软管布放到油船系泊区域；当到达卸油海域后，专用母船会在软管的末端连接一个浮筒和拾起信号缆，这样卸油船舶到达后专用母船就可以离开并再次拾起软管；
（5）专用母船将前进到油船附近，将一条信号引缆和系泊缆送到油船的首部，然后将油船带往系泊输油区域；拖船将一根尾缆连接到油船，帮助专用母船控制油船运动。专用母船通过拾起钩重新拾取浮筒或者通过工作艇或者拖船辅助拾取浮筒；当浮筒被拾起后，信号引缆将会连接到专用母船的首部输油区域，然后将软管的末端连接到软管的首部卸油管路；
（6）与此同时，专用母船在拖船或者工作艇的帮助下从自身的尾部布放漂浮软管到油船，油船会将漂浮软管的末端连接到外输油管系的末端，然后在专用母船的指挥下开始输油作业，油船将油料输送到专用母船的储油舱；当专用母船的储油舱有足够的油料之后，启动输油泵开始向岸滩终端单元和岸滩储油设备输油；
（7）专用母船通过自身动力定位系统保持在输油区域的上方。当不确定的鱼尾运动时，拖船将会连接到油船的尾部，并保证油船和专用母船间足够的安全距离；
（8）当卸油完成后，专用母船会将软管的末端系上浮筒并抛入海中，连接油船的漂浮软管会被回收到
专用母船，与油船连接的系泊缆将解脱，拖船回收系泊缆。专用母船将连接下一艘油船，然后重复上述流程。
（9）当所有的输油完成并且决定回收输油系统时，专用母船会拾起软管且保证管内是空的，解开软管和岸滩终端单元的连接，然后开始用软管绞车回收软管。与此同时，岸滩终端单元将会解开连接并装载到两栖登陆车上，两栖登陆车将带着人员回到专用母船；当所有的软管回收完成后，专用母船和拖船将会前往下一个需要输油的地方。
3 结论
通过本文对动力定位离岸液货卸载系统的分析研究，得到如下结论：
（1）动力定位离岸液货卸载系统可以实现快速部署撤收，方便转移；其专用母船具有较大油舱，可以连续不间断输油；
（2）动力定位型式相较于系泊定位型式，优点在于抗风浪能力强、部署与撤收更方便迅速；
（3）从经济性方面，则无论是初期成本还是后续的使用、维修成本，系泊定位系统相对于国产化还不完全成熟的动力定位系统，具有明显的优势。
参考文献
[1] 海洋石油工程设计指南[M]. 石油工业出版社, 2007.
[2] 中国船级社.海上单点系泊装置入级与建造规范[S]. 人民交通出版社, 1996.
[3] 中国船级社.钢质海船入级规范[S]. 人民交通出版社, 2015.
（上接第98页）
图
7 特制工装带铁墩的钢梁门架图
3 结语
利用上述技术优化驳船靠泊和分段堆放后，驳船靠泊和分段的堆放更有序；特制门架的使用解决了大型分段运出六号码头的障碍，使得码头整体的运行效率得到提升；降低了驳船靠泊码头的管理难度；增加了码头分段堆场的周转效率；增加了分段的储备量；码头的抗风险能力得到改善，为后道工序的稳定生产
提供了有力保障。
参考文献
[1]蔡平平, 陈斌. 造船成组技术在生产设计中的应用[J]. 船海工程,
2014, 43(a01).
[2]肖光鼎. 浅谈成组技术与计算机辅助设计的应用[J]. 计算机光盘软件 与应用, 2011(24).
[3]李新宏, 刘芳芳. 成组技术及其在工业生产中的应用[J]. 2010.[4]杨洲. 船舶装卸重大件货物方案设计研究[D]. 大连海事大学, 2015.
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