沉墊排水對(duì)坐底式移動(dòng)平臺(tái)起浮的影響

沉墊排水對(duì)坐底式移動(dòng)平臺(tái)起浮的影響

平臺(tái)易傳輸是平臺(tái)易傳輸技術(shù)的一個(gè)重要過(guò)程，也是平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中最危險(xiǎn)的過(guò)程。各個(gè)船級(jí)社對(duì)平臺(tái)在沉浮過(guò)程中的穩(wěn)性和其它與平臺(tái)安全有關(guān)的性能都有明確的要求。在對(duì)平臺(tái)起浮相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行多方面的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn),有一些細(xì)節(jié)問(wèn)題對(duì)平臺(tái)的起浮具有很大的影響。如能夠把這些問(wèn)題處理好,對(duì)平臺(tái)的起浮作業(yè)是非常有益的。1平臺(tái)起浮的能力對(duì)于坐底式移動(dòng)平臺(tái),沉墊在其起浮作業(yè)中具有舉足輕重的位置,是平臺(tái)在漂浮狀態(tài)下浮力的主要提供者。在起浮時(shí),平臺(tái)脫離海底土壤以前,要依靠沉墊提供的浮力來(lái)克服土壤的吸附力;平臺(tái)離開土壤以后,要依靠沉墊來(lái)提供浮力將平臺(tái)扶正、漂起。因而,坐底式移動(dòng)平臺(tái)要求具有尺寸相適應(yīng)的沉墊。在平臺(tái)的起浮作業(yè)中,要解決的一個(gè)重要問(wèn)題是如何克服海底土壤的吸附力,將平臺(tái)從海底浮起來(lái)。當(dāng)抗滑樁等定位、固定裝置提升起來(lái)之后,阻礙平臺(tái)起浮的主要是平臺(tái)的重量(W)和海底泥土的吸附力(F)。平臺(tái)起浮的動(dòng)力來(lái)自于沉墊產(chǎn)生的浮力(T),只有當(dāng)T≥W+F得到滿足時(shí),平臺(tái)才能脫離海底逐漸浮起來(lái)。而T則來(lái)自于平臺(tái)的有效排水體積,其大小由沉墊淹沒(méi)水中的體積來(lái)決定。因此要求沉墊具有相當(dāng)?shù)捏w積,以提供足夠的有效浮力來(lái)克服平臺(tái)的重力和吸附力。通常,起浮時(shí)平臺(tái)的重量基本是一定的,而由于平臺(tái)坐底時(shí)間長(zhǎng)短不同,海底土壤情況千差萬(wàn)別,吸附力F的大小差別很大,一般要求提供有效浮力的沉墊體積有較大的裕量。當(dāng)平臺(tái)起浮時(shí),由于傾斜,平臺(tái)的穩(wěn)性會(huì)受到損失。要保證平臺(tái)能夠安全起浮,還要滿足平臺(tái)的穩(wěn)性要求。按照中國(guó)船級(jí)社《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范》的規(guī)定,平臺(tái)在整個(gè)沉浮過(guò)程中,最小橫穩(wěn)性高度GM應(yīng)當(dāng)不小于0.15m。GM可以根據(jù)下面公式計(jì)算。GM=KB+BM+KG式中KB、BM、KG分別為平臺(tái)傾斜狀態(tài)下的浮心高度、穩(wěn)性半徑以及重心高度。其中KB取決于淹沒(méi)在水中的浮體的體積和形狀,BM通過(guò)以下公式計(jì)算BM=I/?式中I為水線面的橫向慣性矩,?為排水體積。如平臺(tái)傾斜時(shí)水線面是方形,則有BM=I/?=a×b3/12/?其中a、b分別為水線面的長(zhǎng)度和寬度,b取決于沉墊的寬度,a取決于平臺(tái)傾斜的角度以及沉墊型深。要保證有足夠大的GM,必須保證KB和BM足夠大。而這些都與沉墊的長(zhǎng)、寬、高有關(guān)。因此,保證沉墊一定體積的前提下,還要保證沉墊長(zhǎng)、寬、高相互之間的匹配,才能保證平臺(tái)起浮過(guò)程中具有足夠的穩(wěn)性。2平臺(tái)起浮時(shí)的補(bǔ)救措施當(dāng)平臺(tái)完全著底以后,為了加大平臺(tái)的對(duì)地壓力,從而增大平臺(tái)與海底之間的摩擦力,防止平臺(tái)在風(fēng)浪作用下的滑移,平臺(tái)沉墊中要設(shè)置一些壓載艙,以便注入海水增加平臺(tái)的重量來(lái)達(dá)到增加摩擦力的目的。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),沉墊中除了必要的油艙、水艙、泵艙等艙室外,應(yīng)當(dāng)全部設(shè)計(jì)成壓載艙,配置給排水管系,而不設(shè)置空艙。這樣,一方面可以最大限度地增加平臺(tái)坐底后的重量,另一方面,在平臺(tái)坐底后萬(wàn)一有沉墊艙室破損的情況可以有補(bǔ)救措施。如果空艙破損,由于沒(méi)有吸排水管系,進(jìn)入艙中的水無(wú)法排除,會(huì)造成平臺(tái)起浮時(shí)的重量增加和浮力損失,給起浮作業(yè)造成困難。如果破損的是壓載艙,就可以利用吸排水系統(tǒng)將進(jìn)入艙中的水排出,減小平臺(tái)起浮時(shí)的重量增加和浮力損失。同時(shí),在滿足相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,應(yīng)當(dāng)盡量減小壓載艙的尺寸,特別時(shí)減小壓載艙的橫向尺寸。因?yàn)樵谄脚_(tái)起浮過(guò)程中壓載艙中的壓載水不可能完全排出,這些剩余的水在平臺(tái)縱傾起浮時(shí)就會(huì)形成自由液面,從而減小平臺(tái)的初穩(wěn)性高。平臺(tái)在起浮過(guò)程中的初穩(wěn)性高度是比較小的,因而對(duì)自由液面的影響是非常敏感的。所有的自由液面對(duì)初穩(wěn)性高的影響可以表達(dá)為δh=∑wnixΔδh、wn、ix和Δ分別為初穩(wěn)性高的降低量、壓載艙內(nèi)的液體重量、壓載艙液面的橫向慣性矩以及平臺(tái)的總排水量。當(dāng)壓載艙的尺寸減小,特別時(shí)橫向尺寸減小以后,∑wnix。會(huì)隨著減小,從而減小對(duì)平臺(tái)初穩(wěn)性的影響。同時(shí),減小壓載艙的尺寸后,即使有壓載艙出現(xiàn)破裂的情況,對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)性損失的程度也會(huì)減小,從而減小對(duì)平臺(tái)起浮的影響。3部壓載艙的吸水性坐底式移動(dòng)平臺(tái)起浮時(shí)一般采取縱向傾斜起浮的方法,而且起浮過(guò)程中由于可能碰到的破艙、平臺(tái)載荷不均衡等問(wèn)題,也會(huì)引起平臺(tái)的橫向傾斜。這樣,壓載艙吸水口的設(shè)置就應(yīng)當(dāng)滿足平臺(tái)無(wú)論向哪個(gè)方向傾斜,都能夠使較低位置的壓載水容易排出,利于平臺(tái)恢復(fù)平浮。所以,在縱向上,艏部壓載艙的吸水口要布置在壓載艙偏向艏部的一端,而艉部壓載艙的吸水口要布置在壓載艙偏向艉部的一端;橫向上,左舷壓載艙的吸水口要偏向左舷,右舷壓載艙的吸水口要偏向右舷,這樣利于平臺(tái)傾斜后較低一端壓載水的排出。4測(cè)深孔呼吸孔的強(qiáng)度測(cè)深孔與呼吸孔的設(shè)計(jì)在整個(gè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)中不是很重要的環(huán)節(jié),但也是不可忽視的細(xì)節(jié)。首先,測(cè)深孔的位置要設(shè)計(jì)得當(dāng),使其不能被?？康拇芭龅胶蛽p壞,同時(shí)在起浮過(guò)程中又能夠清楚地測(cè)量出各個(gè)壓載艙中的水深,以便于在起浮過(guò)程中遇到問(wèn)題能夠根據(jù)各個(gè)壓載艙中水量的多少采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法。其次,測(cè)深孔與呼吸孔都要有一定的強(qiáng)度。如果其強(qiáng)度不夠,不能抵御海浪、海流的沖擊或者意外載荷的沖擊,發(fā)生損壞而引起壓載艙的進(jìn)水,這對(duì)起浮作業(yè)是非常不利的。第三,測(cè)深孔在各個(gè)壓載艙中的位置應(yīng)當(dāng)與吸水孔一致,因?yàn)楫?dāng)由于種種原因使壓載艙的吸水系統(tǒng)失效時(shí),利用壓縮空氣等外界的幫助也可以通過(guò)測(cè)深孔將壓載艙中的水排出。5平臺(tái)的滑移產(chǎn)生滑移的原因坐底式移動(dòng)平臺(tái)對(duì)海底地基的承載力、平整度和坡度都有一定的要求,因此在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于這些都應(yīng)當(dāng)給予明確說(shuō)明和要求。如果地基的坡度太大,譬如超過(guò)5%,就會(huì)使平臺(tái)坐底后產(chǎn)生較大角度的傾斜,可能引起平臺(tái)的滑移,而滑移過(guò)程中如平臺(tái)“栽”到泥里面,起浮作業(yè)的工作量就會(huì)增加很多。如地基的承載力不夠,使平臺(tái)入泥的深度超過(guò)設(shè)計(jì)深度,就可能發(fā)生起浮時(shí)因?yàn)槟嗤廖搅^(guò)大而難以起浮的情況。如地基的平整度不好,具有較大的局部凹凸現(xiàn)象,可能會(huì)造成平臺(tái)沉墊結(jié)構(gòu)的破壞,引起沉墊漏水,造成起浮的困難。平臺(tái)設(shè)計(jì)中,一方面要限制地基的平整度,另一方面要使平臺(tái)結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度克服地基凹凸帶來(lái)的影響。6正常工作,難以完成正常作業(yè)平臺(tái)起浮時(shí)具有一定的角度,因此要求平臺(tái)上的設(shè)備,比如壓載泵、各種儀表、動(dòng)力設(shè)備等,在平臺(tái)傾斜一定角度后,仍然能夠正常工作,否則平臺(tái)難以完成正常的起浮作業(yè)。坐底式移動(dòng)平臺(tái)的主機(jī)和應(yīng)急發(fā)電