浅谈半潜船的下潜稳性和标准制定

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1、浅谈半潜船的下潜稳性和标准制定　　摘要：半潜船与其它船型相比，装载工况比较复杂。由于其货种的特殊性，使得稳性问题成为设计中的一个重大挑战。目前国际海事组织（IMO）和国际船级社协会（IACS）对该种船型都没有统一的技术规范。本文结合实船下潜操作经验，利用GHS软件对半潜船的下潜稳性作简要分析，并得出了初步的结论。　　关键词：半潜船；稳性；标准　　中图分类号：U661.4文献标志码：A　　Abstract：Comparedwithothervessels，theloadingconditionofsemi-submersibleve

2、sselsareextremelycomplex.Duetotheunexpectedcargo，theissueofstabilityisverycriticalinthedesignphase.SofarIMOandIACShavenouniformstandardonit.Inthispaper，basedonpracticalexperienceinsubmergingoperation，thestabilityinsubmergingconditionisanalyzedwiththesoftwareGHSandthep

3、reliminaryconclusionhasbeenconcluded.　　KeyWords：Semi-submersiblevessel；Stability；Standard　　1前言　　半??船起源于上世纪70年代末，主要用于承运超大型货物、整体构件、大型工业模块（如海洋石油钻井平台）、潜艇、游艇、军舰等，这些货物的重量、体积等都远远超出重吊船的承载能力。通常半潜船的型深小、甲板面积大、B/D较大，因而具有独特的船型特点[1]。　　半潜船下潜是其作业的一个重要环节，稳性是考量半潜船能否成功下潜或上浮的一个重要指标。不同于其它

4、船舶，半潜船主体含有大量压载水舱，在作业过程中可能会形成大量的自由液面，而自由液面对船舶稳性有着重大影响，因此有必要对半潜船的稳性开展深入细致的研究。　　半潜船模型及相关参数　　本文以50000DWT半潜船“祥云口”号为例，基于GHS软件对半潜船的空船和载货两种状态的下潜稳性进行初步分析。　　半潜船的三维模型如图1，船舶的主要尺度如表1。　　2空船下潜与上浮过程稳性分析　　半潜船装货前的空船下潜和卸货前的空船起浮，是该型船舶最基本的两种状态。半潜船船宽较大，在甲板淹没之前，半潜船的初稳性和普通油轮类似，即在吃水增加时，横稳心高KM

5、值总体上呈下降趋势，而当达到一定吃水后，KM值又会有小幅回升。在甲板开始淹没后，半潜船的初稳性会出现骤变。　　为了全面分析各项指标对半潜船下潜稳性的影响，下面按平吃水、首倾和尾倾[2]三种下潜状态进行了详细分析。　　横稳心高可表示为：　　式中：KB――浮心垂向位置；　　IX――水线面面积相对于纵向中心线的横向惯性矩；　　――排水体积。　　2.1首倾状态稳性分析　　通常情况下，半潜船在下潜作业时会有些首倾或者尾倾，这样在下潜的过程中能保证足够的稳性，相对平吃水来说更容易作业。图2～图5分别表示半潜船在平吃水和不同首倾吃水差时随吃水变

6、化的、IX、KB、KG和GM曲线。　　根据横稳心计算公式和上面的曲线图，在半潜船首倾下潜时，至甲板开始淹没之前，随着吃水的增加，、IX、KB都逐渐变大；但是随着甲板开始淹没，和KB的增加速率显著变小，IX值则急剧的降低，KG缓缓上升。横向比较不同首倾吃水差的过程，会发现随着首倾吃水差的增加，、KB和KG都没有明显变化，而IX和GM值在甲板开始淹没后的骤变则会慢慢缓解。　　2.2尾倾状态稳性分析　　图7～图11分别表示半潜船在平吃水和不同尾倾吃水差下随吃水变化的、IX、、KB、KG和GM曲线。　　从图表7～图11可以看出，尾倾下潜时

7、与首倾下潜比较相似。甲板入水前，随着船舶吃水增加，且线性增长的速率很大，而IX的增大速率并不明显，GM值继续缓慢降低；甲板入水后，和K的增加速率显著变小，IX值则急剧的降低，GM值继续降低；在不同尾倾角度下潜的情况下，尾倾吃水差越小，GM值下降的速率越快。　　综上所述，当主甲板刚好入水时，若其上没有装载浮力货，水线面将瞬时损失严重，KB和变化不大，而IX急剧变小，从而导致KM迅速变小，船舶稳性大幅减小。随后，由于浮箱和上层建筑对水线面面积的贡献较小，KB、及IX均趋于常数，稳性趋于最低值，一直到下潜至最大吃水。　　同时，通过比较分

8、析平吃水、首倾和尾倾下潜的、IX、KB、KG和GM变化情况，可以看出当主甲板在入水之前和完全入水之后，GM值的变化趋势基本一致。但是，在主甲板入水阶段，通过纵倾可以缓解GM值的下降速率，并且首倾稳性要好于尾倾稳性。　　3装载有浮力货物状态起浮与下潜