自升式海上勘探平台设计要点研究(2)

3.2 空船重量限制

为了减轻结构重量，平台主船体采用高强度钢并用/NASTRAN 软件建立整船有限元模型，通过计算分析平台各作业工况下的应力分布情况，然后根据计算结果优化结构尺寸，使得结构既满足强度要求，保证平台的安全性，又不至于强度富裕过大，增加结构重量。

设计阶段为了及时掌握结构重量重心信息，采用NAPASTEEL 软件建立全船结构模型，将全船的钢结构（板材、骨材）等结构全部反映出来，可以快速地得到全船的重量重心，也可提取不同规格的结构重量，为船厂掌握全船钢料信息提供支撑。严格按照程序送审设计图纸，单位充分评估平台各部重量。

3.3 冲桩系统设计

冲桩系统的设计主要用于拔桩前后冲刷桩靴表面，防止拔桩时由于吸附力太大造成事故。该平台冲桩系统包含高压水冲桩和低压水冲桩。

高压冲桩水由1 台高压冲桩泵从海水箱吸水并经管路输送至各桩腿附近，然后通过由壬连接软管与桩腿上冲桩由壬接头连接，而实现高压水冲桩。低压冲桩水则由消防泵提供，消防水经管路输送至桩腿附近后通过由壬连接软管与桩腿上冲桩由壬接头连接，而实现低压水冲桩。

每条桩腿上每间隔3m 设有一对冲桩开口，共设有13 对冲桩孔。每个冲桩孔上分别设有至桩靴上环和下环冲桩由壬接头各1个，由壬接头尺寸为10 cm。桩靴上下表面均设有冲桩喷嘴，每个表面设有6个DN32 冲桩喷嘴。桩靴表面冲桩喷嘴处设置DN80 半弧形护管，护管两端设置封板并使封板与桩靴表面留有 10mm 流水孔间隙。该护管除起到导流以使冲桩水沿桩靴表面冲刷外，还起到保护作用，以防止喷嘴堵塞。

3.4 噪声与振动控制

各种船舶及海上平台是一个相对封闭的工作和生活环境，由振动源引起的船舶结构振动和噪声源引起的空气噪声和结构噪声不仅影响长期工作和生活在平台上的人员的休息，也容易引起精神疲劳，从而工作效率下降。另外，产生噪声的振源是造成平台结构疲劳破坏的根源之一，不利于机电设备的正常运行，对平台的使用寿命和安全性产生影响。为实现减振降噪，该平台主要采取如下技术手段。1）从布置上进行优化处理，通过对工作区与居住区进行合理划分，相互不干涉不影响，特别是将主要振动噪声源（机舱）与居住区的隔离布置，使得本平台区域划分明确，有利于振动和噪声的隔绝。 2）船体结构进行有限元分析评估船体低阶固有频率， 避免和主要动力设备发生共振。3）噪声源与其他公共服务区相邻限界面局部敷设隔音隔热绝缘。 4）在海上试验过程中，测试全船的局部振动响应和舱室噪声，全面验证减振降噪的效果。

3.4.1 振动控制

3.4.1.2 设备振动控制

机舱内的发电机、空压机和各类泵等在工作时产生的振动是船舶最大的振动源，柴油机、空压机等设备振动能量主要集中于低频，属于人体最敏感的频率范围，设备振动能量激起船体钢结构振动，传递到平台各处所，处理方式主要是合理加强设备基座。

3.4.1.2 平台振动控制

平台振动是结构随时间做周期性运动，这种运动会对结构产生交变应力，加速结构的疲劳损伤，轻则引起乘员及船员的不适，重则影响机器设备的正常工作，甚者造成结构的疲劳破坏，从而降低船舶的使用寿命。设计时应将平台主题整体模态频率和舱室局部模态频率避开柴油机、电站的扰动频率，避免出现共振；结构布置上，应注重结构的环闭形式，保证钢质舱壁在高度和长度上尽量延伸。

该平台所采用的主要结构减振措施有5个。 1）提高各层甲板的剪切刚度，有效提高纵向振动固有频率； 各层侧壁应尽量上下对齐； 适当位置设置上下对齐的内围壁； 对于上端围壁在甲板下无法设置围壁处，应设置桁材或大肘板，增加剪切面积。 2）提高各层甲板的支承刚度。 上层建筑的围壁应尽可能设于有足够刚性的舱壁上，各层围壁宜设在同一垂直面内，各上层建筑的内围壁、扶强材和支柱也应尽可能设在同一垂直面内。 3）避免设计大面积的板架和大跨度的梁。 大面积板架会造成频率减低，使板架固有频率降低并接近叶频发生共振；本船考虑设置部分中间短舱壁或增加支柱，从而提高整体板架的固有频率，避免局部振动。 4）避免大跨度板格。 如层高较高，板格的长边会较长，固有频率较低，对此应在中间设置水平桁或等高筋，能够有效提高板格频率，控制板格的振动。5）机舱内应合理设计船侧、甲板、平台等的扶强结构，主机基座与船底纵桁的连接应均匀过渡，且在机舱内避免纵向呈折角线，机座应尽可能延伸到机舱前、后壁。

文章来源：《地质与勘探》 网址: http://www.dzyktzz.cn/qikandaodu/2021/0219/515.html