重型薄壁生活区模块整体吊装方案研究

2022-12-03朱波波

江苏船舶 2022年5期

朱波波

(启东中远海运海洋工程有限公司，江苏启东 226200)

0 引言

目前，船舶生活区模块化建造已呈现大型化、轻量化趋势，在满足船员日益增长的空间需求基础上，不断降低结构重量以增加载货量。因此，薄壁高强结构凭借其重量轻、强度大的特点越来越多地被应用到生活区模块设计和建造中。

但是，国内外学者对重型薄壁生活区模块吊装方案的研究较少，大部分仅对生活区模块在使用工况下的强度和变形进行分析，未考虑在吊装工况下的强度和变形。因此，建立重型薄壁生活区模块吊装方案设计流程，对我国船舶行业发展薄壁生活区模块化建造和吊装具有重要的实践意义。本文以某FPSO生活区模块为研究对象，对其整体吊装方案进行设计，并分析吊装强度，总结吊装作业流程，形成了一套完整的吊装设计、校核和操作流程，从而实现重壁生活区模块化建造，缩短整船建造周期。

1 生活区模块水上吊装方案选择

FPSO生活区模块主要参数如下：长21.6 m，宽40.5 m，高33.3 m，吊装重量22 630 kN；自下而上分为8层，采用薄壁梁板结构形式，壁板厚度8 mm，甲板厚度7 mm。

FPSO生活区模块在码头前沿完成总装和调试后，使用大型浮吊整体吊装到FPSO主船体上。水上吊装方案有联排小吊耳吊装方案和大刚度一体吊排吊装方案2种[1]。联排小吊耳吊装方案吊耳制作安装简单，但需新购大量吊索具，费用巨大，吊索具生根和拆除工作量大，且刚度小，易引起薄壁结构屈曲变形和撕裂，吊装安全无法保证。大刚度一体吊装方案吊排刚度大、变形小、安全性高，因此，本文拟采用大刚度一体吊排吊装方案。吊装方案见图1。

图1 大刚度一体吊排吊装方案

2 生活区模块水上吊装方案设计

2.1 模块重量重心计算

称重油缸配合称重传感器，将完工后的生活区模块整体顶起。通过称重传感器读取每个油缸处的支反力，根据油缸相对坐标原点的位置和支反力，积分求出生活区模块总重量和重心位置，见表1。

表1 模块重量重心

2.2 吊点载荷计算

假设大刚度一体吊排A、B、C、D的吊点载荷分别为WA、WB、WC、WD，根据力和力矩平衡，可计算得到各吊点载荷WA=4 910 kN，WB=4 900 kN，WC=6 420 kN，WD=6 400 kN。

2.3 大刚度一体吊排设计

大刚度一体吊排最大载荷为6 420 kN，采用双吊耳设计，由主板、面板和扶强肘板组成。吊耳主板厚度为60 mm，生活区围壁厚为8 mm，对接板板厚差不大于1倍且板条宽度不小于300 mm，吊耳主板与围壁间采用30、15 mm钢板过渡[2]，见图2。吊耳配8 000 kN标准卸扣，卸扣销轴直径为240 mm，开口为300 mm，弓高为660 mm。销轴直径需大于等于90%吊耳孔直径，吊耳总厚度需大于75%卸扣开口宽度，吊耳外圆弧半径需大于2倍吊耳直径[3]。吊耳内孔直径取250 mm，总厚度取225 mm，外圆弧半径取500 mm。

图2 吊排板厚过渡方法(单位：mm)

2.4 吊索具设计与校核

浮吊配有4只7 750 kN吊钩，每只吊钩上挂1根钢丝绳圈。绳圈两头通过卸扣连接到大刚度一体吊排吊耳上，绳圈左右2股绳分别套在吊钩左右2个沟槽内，以保证绳圈两头受力相等，见图3。为保证吊索具吊装安全，按照卸扣系数载荷<卸扣安全载荷[3]要求校核钢丝绳、卸扣强度。校核结果如下：总吊装系数1.54，吊装载荷3 700 kN，系数载荷5 700 kN，绳圈安全载荷6 970 kN，绳圈使用系数0.81，卸扣系数载荷5 700 kN，卸扣安全载荷8 000 kN，卸扣使用系数0.71。绳圈使用系数和卸扣使用系数均满足规范要求。