摘要：半潜船作为运输大型海洋结构物的特种工程船舶，解决了运输大型海洋结构物的难题。详细介绍半潜船的工作原理、发展历史和国内外拥有半潜船的现状，半潜船滚装/滚卸作业、潜装/潜卸作业、吊装/吊卸作业和滑装/滑卸作业等四种作业方式及其在海上运输方面具有巨大的装货甲板和精准的动力定位系统等独特优势。
关键词：半潜船；海洋工程；应用
引言
近几年来，随着全球经济的发展，世界石油巨头向海洋石油、天然气领域投入大量的资金，海上石油勘探开发活动数量迅速增加，由此催生了对大型海洋结构物的巨大需求，而这些大型海洋结构物具有超大、超重、形状不规则等特点，超出了普通集装箱船以及散货船的结构和技术规范，迫切需要一种能够运输大型海洋结构物的特种工程船，半潜船的出现有效地满足了这一需求。
1.半潜船的基本概念
半潜船指有较大开敞露天载货甲板，艏部或艉部有较高上层建筑或甲板室或浮箱，在装卸货物作业过程中呈半潜状态的船舶。作为一种特种运输船舶，它可以通过调整压载水的水量，使装货甲板潜入水中并到达一定深度，以便将所要承运的大型海洋结构物从指定的位置移到半潜船的装货甲板上，然后将货物运送到目的地，所以在半潜船的船体内有许多压载水舱，可以方便快捷地调节压载水。
2.1驱动与推进技术
柴油机驱动、常规舵浆推进技术与现有的远洋运输船舶和后来改造的半潜船相同，不再赘述。
2.2电力驱动与推进技术
采用 POD 吊舱推进机构，共同的特点是：电动机的轴即是螺旋桨的轴，消除了多级机械传动的功率损失；整个推进器可以 360°旋转，除提供推力外还代替了常用的舵系，并为动力定位提供了良好的条件；可实现模块化制作和安装。目前的单机功率已达数十 MW，电力驱动与推进是半潜船设计与制造的首选方式。以 ABB 为例其电力驱动与推进系统见图 1。
图1 ABB 电力驱动与推进系统示意图
POD 吊舱推进器的简介如下：
Azipod 推进器。ABB 是开发 POD 推进器最早的公司，其产品（Azipod）经过了多艘实船的考验，占据着世界POD 推进器市场的最大份额。典型产品见图2。
图2 ABB 牵引式的推进器
近些年，ABB 公司凭借原有产品的开发经验，通过技术手段提高了 Azipod 的安全性、可靠性以及可维护性，安装新一代 Azipod 产品后，船舶无需进坞即可完成推进系统大部分重要部件的维护工作。目前单机功率最大可达20 MW 以上。图3显示了 XO 系列推进器转速与轴功率的关系。
2.3下潜与上浮技术
半潜船的下潜和上浮功能主要靠压载系统完成，全船设置几十个压载水舱，超过万吨压载水的注入和排除要求在数小时内完成，故系统采用了多台大功率空压机和一定数量的压载水泵，船舶下潜时靠负压向舱内注入压载水，上浮时靠正压排水，压载泵则是针对首尾和甲板以上压载舱的压载水注入和排放设置的。利用空压机排水的好处在于最大限度地将舱底水排净，以减小自由液面对稳性的影响。半潜船的下潜和上浮包括了除航行以外的各种作业工况，并关联到各工况条件下的结构强度和稳性。
图3 XO 系列推进器转速与轴功率关系图
2.4动力定位技术
半潜船除了常规的 GPS 导航系统外，一般配置动力定位系统以适应深海作业。其动力来源为两套主推进器（全回转的性能最好、常规推进靠舵转向的效果稍差）和首尾侧推器。依靠本船的动力克服风、浪和水流的外力使船首维持在一定的方位角内、使整船的位移控制在较小范围内，它是现代计算机技术和自动化控制理论的完美结合。依据现在的技术水平从理论上可以达到通过有关参数的设定可将半潜船指定在世界任何一个港口自动定位和装卸货物。
3.半潜船在海洋工程中的应用
3.1海洋平台的载运
经济的发展离不开能源的供给，随着陆地油气资源的不断减少，人类能源开发的重点也放到了广阔的大海上，海上能源的开发和利用技术也日新月异。海上能源的开发离不开海洋平台，半潜式平台、张力腿平台、浮动式海上生产设施、深海浮筒平台以及钻塔钻井平台等超重、超高、超宽海洋平台越来越多，新建海洋平台由船厂运到油气海域、海洋平台更换位置、海洋平台的返厂修理以及海洋平台的拆除，都需要进行运输作业。由于海洋平台不能拆分，而普通船舶又难以装载海洋平台等特种货物，早期采用了直接拖航的方法，但这种方法易造成海洋平台的损坏，后来发展到利用半潜驳船拖航，但由于半潜驳船不具备自航能力，不便进行远距离运输。半潜船运输则具备了直接拖航和半潜驳船拖航不具备的优势，可以安全、精确、短周期地完成海洋平台运输任务。特别是半潜船装备的动力定位系统还可以很好地协助完成海洋平台的精确安装作业。
3.2港口门机的载运
随着世界经济的发展，各个国家不断加大对港口的建设，港口门机的运输量不断加大，特别是随着大型和超大型集装箱船数量的不断增加，配套港口门机臂长达60米左右。目前门机的运输方式主要利用叉装船，滚上滚下，而叉装船由于其专用性很强，揽货有其局限性，并且运输门机的尺寸受到限制。而半潜船同样可以运输此类甚至更大的门机，尺度几乎不受限制，因而也是良好的港口门机运载工具。
3.3挖泥船的远程调遣
随着航运事业的发展以及水利事业的发展需要，航道疏浚工作越来越显示出其重要性。目前大部分挖泥船主要用于内河及沿海港口航道的疏浚任务，其稳性不能满足无限航区的要求，因此挖泥船的长距离调遣必须通过船舶载运而不能通过自航实现。半潜船通过潜装/潜卸作业，可以快速稳定地将挖泥船整船装船，安全、快捷地将挖泥船运送至目的地，提高挖泥船的利用率及其经济效益。
4.结束语
随着全球经济的不断发展，对能源的需求量会越来越大，海洋平台数量会随着海洋开采油气事业的发展大幅度增加，且随着装备制造业和国际贸易的发展，超重、超高、超宽的特种货物不断增加，对特种货物的运输需求也将大幅度增加，因此目前迫切需要一批新型半潜船投放市场，以满足市场对运力的要求，半潜船的市场需求及发展潜力决定了半潜船必将大有发展前途。
参考文献：
[1]蔡睿眸，杨定邦.一种新型半潜船的开发[J].广东造船，2002（1）：1-6.
[2]肖建英.甲板驳船自由浮态滚装大型货物研究[J].中国航海，2009（2）：49-53.
论文作者:谢明江
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/25
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