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昨天我们提到了一艘巨无霸海工船“Pioneering Spirit”号（点此访问），这艘号称全球最大、最贵的双体海工船长382米，宽124米，船体之间间距59米，起重能力约为48000吨，同时还具备铺管能力，在韩国大宇建造，总造价约为30亿美金。 这艘船从萌芽到最终建成共跨越了28年，设计概念可追溯至1987年，最早由Allseas公司创始人兼设计师Edward Heerema设计。 建成后的“Pioneering Spirit”号可以进行退役平台的拆除（可以把平台上部模块整体拆除，并可以把下部导管架部分整体拔出拖走），平台模块安装和海底管线铺设。船体由两艘油轮一样的船体并联在一起成为一艘双体船。起重系统要求可以在北海恶劣海况下正常工作，可以拆除 10000t 以上的平台上部模块，最大可拆除 70m 高的导管架。 设计过程 Allseas 是一家瑞士公司，成立于 1985 年，是当前世界上最大的海洋油气田开发平台安装及管路铺设承包商，拥有六艘自行设计的海工作业船舶，参与过大量的海洋工程项目。于 1987 年 Allseas 提出 Pioneering Spirit 设计概念，到 2010 年 6 月正式签订船体建造合同，耗时 20 余年，凝聚了 Allseas 设计人员大量心血，最终定型船体不但漂亮而且功能异常强大，给海工施工市场带来更多的期待。 当然从整个设计过程中，我们也可以去分析，体会其设计理念和方法，力争提升我们自己的设计能力。这里简要讲述一下其设计过程。 Pioneering Spirit 原来的名字是 Pieter Schelte ，取自于海上起重船设计先驱 Pieter Schelte Heerema (1908 – 1981)。后因涉及纳粹船名被多个国际组织抗议而改为现名。  1987 年设计概念↑ 1987 年提出设计概念，是想把两艘大型油轮改造成起重系统。当时北海石油产量有下 降趋势，有越来越多的平台将被拆除，Allseas 此时提出 Pioneering Spirit 设计概念。最早的设 计思路是，把两艘大型油轮（VLCC）在艏部连接在一起，形成一个巨大的“U”型结构， 作业时船体可以包围平台结构实施作业。此时满足此船要求的 VLCC 非常多，并且价格较便宜。  1999 年设计概念↑ 1999 年成立专门资助完善该项目（Excalibur Engineering）的概念设计。主要由于北海 海域海洋平台操作成本大幅增加，使一些较老的平台维护费用过高，致使公司负债，这就使 得平台拆除越来越具有市场。由此 Allseas 通过成立专门机构以加快设计进程。  2004 年设计概念↑ 到了 20 世纪末，用大厚度低碳钢板建造的 VLCC 逐渐淡出市场，船东普遍采用高强度 薄钢板，这样的 VLCC 应经不能满足 Pioneering Spirit 性能要求，自行提出船体方案，更具可行性。 Allseas 提出了自己的船体设计方案，在设计过程中研究了北海海域不同结构形式的平 台，推翻了原来的设计方案，经过六年多的努力于 2001 年终于设计出了几乎可以对所有平 台顺利实施拆除作业拆除方案，船体的各部分也做了很大改进。船体设计方案时在船艉安装 大型拉升系统，比在船侧加拉升系统更具应用性。并且为了满足深水作业要求，定位方式由 多点系泊换成动力定位。 2004 年提出新的设计方案，船长为360m。  2007 年改动后方案↑ 2007 年，升降系统由门架式改为摆动梁架式。  最终方案↑ 2008 年，最终确定船体结构方案。在此期间为了使船舶具有更大的作业能力，船体长 度改为 382m，完成主船体及梁的基础设计工作。 随着市场的发展，需求的扩大，设计工作完成后，Pioneering Spirit 也具备了海工施工船 舶在投资建造前必须考虑的两个因素： 市场。大型平台拆除强大的市场需求，过去 20 年为了等待这个市场，建造计划 一推再推，不过现在这个市场已经越来越大。 资金。目前公司具有充足的现金流，可以得到银行的大额度贷款。 在过去几年内，很多平台安装合同商和设计所都提出了自己的大型起重系统（主要用于平台拆除作业），但有与种种原因大部分计划都已经搁置，而 Pieter Schelte 方案技术优势、适应性和可行性凸显。最终赢得了建造的机会，2013 年可以一睹其风采。 结构形式 Pioneering Spirit 主船体有两艘船体构成，尾部相连，在首部形成以个“U”型空隙，从而实施平台上部模块拆卸安装工作。  Pioneering Spirit 船体三维效果图↑  工作原理 船艏处，对称装有 8 个起重臂，用于平台模块拆卸安装。 船艉处，装有一个摆动梁架式起重机，用来实施导管架拆卸安装。 工作流程 利用该船可以非常方便的实施平台拆装作业，下边以一导管架平台拆除为例介绍其工 作流程（安装过程基本与此相反），整个导管架拆除工作分两部分，上铺平台模块拆除和导 管架拆除。 上部平台模块拆除： 根据拆卸项目，选择适宜的施工季节和天气，按照施工进度表，到待拆平台实施作业。  迁航就位↑  “包围”平台上部模块 船体移至导管架平台附近，通过“U”型豁口实现对平台包围。↑  起重设施与上部模块连接↑  起重设施与上部模块连接↑ 实施上部平台提升作业 将上部模块放在驳船上拖走，平台上午模块拆除完成。接下来实施导管架拆除工作↑ 尾部提升装置对准导管架↑ 提升装置通过钢索与导管架连接↑ 实施导管架提升作业↑ 导管架拉到船体甲板运走 由整个拆除过程可见，对于导管架平台上部模块及导管架的拆除 Pioneering Spirit 可以实施一次性操作完成，展示了其强大的作业能力。↑ 性能优点 Pioneering Spirit 可以实施海上平台安装、拆除作业，海底管线铺设作业，有着无可替代 的性能优点。 ▲成本更低。Pioneering Spirit 有十分强大的起重能力，平台模块可以一次性拆除，不 必要对平台做分段切割，大大缩短工程时间和工程成本；海洋平台建造时可以采 用更大的分段，甚至整个上部模块整体建造，不设分段，大大缩减平台模块建造 成本，使平台安装更为高效、便捷。 ▲平台再利用。其强大的起吊能力可以对平台一次性整体拆除，保持了平台模块的 完整性，方便对平台模块再利用。 ▲作业更安全。其一次性起吊，大幅缩短安装，拆除施工时间，人员操作时间大大 缩短，减小作业人员安全风险。 ▲强大的铺管能力。该船铺管设备可以使其实施浅水、深水、超深水铺管作业。张 紧器张力可达 2000 吨是世界最大铺管船 Solitaire 的两倍。 ▲更好的适航性。强大动力系统使其有很高的迁航速度（14 节/秒）；先进的三级 DP 定位能力，水动力广顺的船体外形，起重时运动补偿系统，可以使其在非常 恶劣的海况下(3.5m 波高)实施安全作业；其抗冰性（抗冰性船体入级）可以使其 工作在两极海域；相对较小的吃水，可以作业于浅海海域，使得该船几乎可以到 任何地方施工作业。 设计建造 Allseas 于 1987 年提出设计概念，前期的概念设计工作一直由 Allseas 完成。 2007 年 2 月 Allseas 批准建造 Pioneering Spirit。该项目总投资计划 16.956 亿美金。计划在远东进行船体建造，并在欧洲完成设备安装调试。计划 2010 年交船。并对船体发电站系统提出询价邀请，大致在 1.304 亿美金，共包括 8 台柴油发动机，8 台发电机和 12 套螺旋桨 推进器。 2007 年 4 月 Allseas 正式批准在未来一年内建造该船。签订 86 MW 发电机建造合同（包括螺旋桨推进器和动力装置）。并对远东的一些船厂进行评估及价格谈判。计划于 2008年初建造该船，2010 年可以服役。 2007 年 9 月 Allseas 和荷兰的 Imtech Marine & Offshore 签订合同，后者将为 Pioneering Spirit 提供自动化装置及基础设施工艺技术。根据合同 Imtech 将提供整个动力及自动化系 统设备包及船用设施技术工艺，包括电力推进装置的驱动器及变压器、电源管理系统、发电 机设备、配电系统、整个船体管理系统及整个自动化解决方案，负责这些设备的运营调试， 并且负责第三方提供的推进器及发电系统的工程管理工作。设计，工程建造，安装，试车将 与 2007 年开始，整船计划于 2011 交付使用。 2008 年 6 月 Allseas 与 ThyssenKrupp Mannex 签订 1.44 亿美元的合同。根据合同 ThyssenKrupp Mannex 将为 Allseas 生产 39,683 吨高强度钢，用以建造 Pioneering Spirit，并将 于 2009 年和 2010 年交货。 2009 年 2 月 Allseas 与 Deltamarin 签订 Pioneering Spirit 详细设计合同。合同中包括船体 结构、船体建造、生活起居设施和系统工程（包括铺管、电气、仪表、加热、通风及空调设 备）。详细设计将于 2010 年 3 月完成。按计划整船将于 2013 年完工，交付使用。 2009 年 11 月 Allseas Group 完成船体基本设计。公司计划于 2010 年初正式签订船体建造合同。起重系统的基本设计也将于 2009 年年底完成。 2010 年 6 月 开始在韩国大宇船厂建造，全船总造价约近30亿美元。 2014 年 10月 2014年10月完成试航。 2015 年 1月 2015年1月8日抵达鹿特丹港作最后的舾装工作。 |
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