1、 1 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 海洋平台的安全性与规范设计 前 言 2010 年 4 月中旬，美国的一座 海上钻井平台发生爆炸，造成至少 11 人失踪，另有 7 人重伤。 事故的严重性 远远超过美国政府最初的预期 ,原油泄漏形成了一条长达 100 多公里的污染带，给当地 海洋生态环境造成了严重的影响。目前此次石油泄漏事件已经演变成了美国历史上最严重的石油污染大灾难。 在我国也曾经发生过海洋平台 翻沉 事故中， 1979 年 11 月 25 日，石油部海洋石油勘探局 “ 渤海 2 号 ” 钻井船在渤海湾迁移井位拖航作业途中翻沉，死亡72 人，直接经济损失达 3700 多万元。这是天津市、
2、石油系统建国以来最重大的死亡事故，也是世界海洋石油勘探历史上少见的。 事故发生前， 25 日凌晨 2 点 10 分， 处于拖航过程中的 “ 渤海 2 号 ” ，遭遇 8 9 级大风袭击，海浪涌向甲板 ，致使 通风筒被打断，海水大量涌进泵舱内， 虽然 全船职工奋不顾身，英勇排险，终因险情严重，抢堵无效， 涌进泵舱的大量海水使得 船体很快失去平衡，于 3 点 35 分在东经 119 度 37分 8 秒、北纬 38 度 41 分 5 秒处海面倾倒沉没。船上 74 名职工，除 2 人得救外，其他同志全部遇难。 1982 年 7 月交通部烟台海难救助打捞局，经过一年多的努力 ，将 “ 渤海 2号 ” 沉
3、船分割成 10 大块打捞上岸。主甲板上共有 10 个通风筒，其中，泵舱的四个通风筒 两个进风风筒和两个排风风筒，全部被风浪打掉。事故分析报告给出三个主要原因，原因之一是：没有及时排出压载水或卸载；原因之二是：通风筒的强度不够被打断；原因之三：是平台与沉垫舱没有贴紧。这三条原因共同影响，降低了平台抵抗风浪的能力，使本来能抗 12 级以上风力的 “ 渤海 2 号 ” ，却经不起 8 9 级风（最大的阵风是 10 级）的袭击，致使通风筒被海浪打断后，海水得以大量涌进泵舱，失去平衡、造成翻沉。在这三条中，特别是第一条原因没有及时 排出压载水或卸载是造成 “ 渤海 2 号 ” 翻沉的致命原因。 2 海洋
4、平台设计规范性 “渤海二号”沉船事件，促使我国政府及中国船级社不断加强平台船舶设计的规范性和严密性，从中吸取教训和经验，规范版本逐年不断修改完善。中国船级社在海洋平台设计规范中提出了对通风筒高度和强度的明确要求，并完善了海洋平台应急排水系统的设计。 2.1 通风筒规范设计 对通风筒海损特征调查，发现通风筒及其船体基座法兰均无外来机械撞伤所致的损坏。对法兰及其连接螺栓的检验结果得知，连接螺栓的强度不够，材料为 A3 的 M12 螺栓直径偏小。按规范应采用 M16 60 或 M18 60 螺栓，实际上应用的是 M12 45Q 螺栓，其有效截面只为所需的 48% 50%，不能满足要求；其次是法兰的螺
5、栓孔直径和螺栓公称直径的配合均不符合 GB 标准和 ISO 标准；再者，连接螺栓的预紧力不足，错误地在螺栓头部加装厚 1.5mm 的 A14 平垫圈，因孔大（ 19.0 19.5mm）垫圈小，不能承受螺栓的预紧力，因而增加了交变载荷下的应力，大大地缩短了螺栓的寿命。经交通部新港船厂做的实验，当风浪载荷作用在通风筒上的力达到 30000N 时（此时上浪高度仅为 1.7m），螺栓的六角头将从法兰螺栓孔中被拉出， 造成通风筒被打掉。 因此， CCS规范提出严格要求，如 2006钢质海船入级规范对通风筒要求： （ 1）在位置 1（为在露天的干舷甲板上和后升高甲板上，以及位于从首垂线起船长的四分之一以前
6、的露天上层建筑甲板上的位置）或位置 2（为在位于从首垂线起船长的四分之一以后干舷甲板上至少一个标准上层建筑高度的露天上层建筑甲板上的位置，以及在位于从首垂线起船长的四分之一以前，且在干舷甲板上至少两个标准上层建筑高度的露天上层建筑甲板上的位置），通往干舷甲板或封闭上层建筑甲板以下的处所的通风筒，应设有钢质或其他相当材料的围板 , 其结构应坚固并与甲板牢固地连接。如通风筒围板的高度大于 900mm时 ,则应有专门的支撑。 （ 2）通过非封闭的上层建筑的通风筒 ,应在干舷甲板上设有坚固的钢质或其他相当材料的围板。 3 （ 3）在位置 1的通风筒 ,甲板以上的围板高度应不小于 900mm。 （ 4）
7、在位置 2,甲板以上的围板高度应不小于 760mm。 （ 5）通风筒围板的厚度应按下表选取 ,但不必超过甲板厚度。 （ 6）在位置 1的通风筒 ,其围板高出甲板以上 4.5m,和在位置 2的通风筒 ,其围板高出甲板以上 2.3m,均不必装设封闭装置。 （ 7）除上述（ 6）规定外 ,通风筒 的开口应装设有效的风雨密关闭装置。当载重线船长不超过 100m时 ,关闭装置应永久安装在通风筒围板上；当载重线船长大于 100m时，关闭装置可贮放在所安装的通风筒附近。 2.2 应急排水系统规范要求 由于 “ 渤海 2号 ” 缺乏应急排水系统的设计。 这就使得 “ 渤海 2号 ” 进水后，不能及时启动应急排
8、水系统，从而使得 载荷 加 重，吃水 加 深，干舷 变 低，稳性 变差，破坏了 “ 渤海 2 号 ” 拖航作业完整稳性的要求，严重削弱了该船抗御风浪的生存能力。 同时“ 渤海二号 ”其心脏舱室 机舱、泵舱又毫无遮蔽，是一个没有隔离间的通舱，这种设计上的缺陷，造成通风 筒一旦破损，海水涌入之后，主机也无法启动排水，主机舱缺乏基本保护隔离措施。 根据 2005海上移动平台入级规范，海洋平台面对如此突发事件应及时启动应急排水系统和应急发电设备，规范中规定：海洋平台排水系统设计时必须配置应急的排水系统和应急的发电设备，在主机系统发生故障时，及时应急备用，提高平台在恶劣环境下的安全可靠性。 2.3 舱底
9、水系统 舱底水系统是重要的保船系统，它不仅要求在船舶正常航行时，对水密舱室内生成的舱底水能有效的排除（机器处所的含油舱底水须分离油后排放），而且在紧急情况下，对水密舱室在有限进 水情况下也能进行有效地排水。舱底水的来源大致有： 1. 主机、辅机、设备及管路接头因密封不良渗漏的油、水。 4 2. 尾管密封渗漏的油、水。 3. 从舵机舱向机舱或轴隧泄放的舱底水。 4. 从空压机、空气瓶泄放的凝水，蒸汽分配阀箱和蒸汽管路的泄放水。 5. 空调管路、风管的凝水以及钢质舱壁及管壁的凝水。 6. 清洗滤器、设备零件等的冲洗水。 7. 在水线附近的舱室及甲板的疏排水。 8. 扑灭水灾时的消防水、甲板冲洗水。
10、 9. 对有些特殊的舱室在紧急情况下的灌注水等。 舱底水一般所含油分为 10000mg/L，所含油类几乎多为船上使用的燃油滑油，其密度为 0.85kg/m3 0.96kg/m3、粘度为 4.7mm2/s 240mm2/s（ 50时），残碳量为 0.4% 8.3%（质量百分比）。 矿 /煤船、木炭船、汽车渡船、集装箱船及客船的舱底水较多，每年每艘约100m3 500m3，这是因为甲板冲洗水较多的缘故，而普通货船、渔船的舱底水每年每艘约 30m3 60m3。 总结 综上所述海洋平台系统设计中，每一个细小的设计不遵循规范，都可能造成无法挽回的巨大损失。所以在设计海洋平台时，平台的安全性一定要满足规范
11、的各个细节要求。我 国船级社以钢质海船入级规范为主体，建立了 一系列 规范 ，不断完善和增补规范要求，要求所建的海洋平台必须符合新版规范 ,严格船级审查制度。 参考文献： 1 蒋其铠，“漫漫求索路 _渤海 2 号钻井船翻沉事故原因的追踪”， J.石油科技论坛 2006 年 6 月 2 2005 海上移动平台入级规范 s. 2005 年 3 2006 钢质海船入级规范 s. 2006 年 4 Nomoto T, Aoyama K .Ship definition system in computer integrated design and 5 manufacturingC. In: Vier
12、ia CB, Martins P (eds) Computer applications in the Automation of ship yard operations and ship design VII. Elsevier, Amsterdam, (1992),pp 177-185. 5 Nomoto T, Aoyama K.Product modeling in CIM for shipbuilding and its application for production planning. International C.Symposium on Practical Design of Ships and Mobile Units, (1995) ,pp1389-1398.
