錨泊定位

一般的船舶包括鉆井船由于側(cè)向的面積通常大于首向面積，因而錨索布置成對側(cè)向提供較大支持的形式。但對于半潛式鉆井平臺，由于首向和側(cè)向暴露面積近似相同，作用在半潛式平臺上的環(huán)境力在各個方向上差別不是很大，因此半潛式鉆井平臺采用輻射狀錨泊進(jìn)行定位時可以不考慮作業(yè)區(qū)域環(huán)境力的方向，錨索的布置一般均采用對稱形式。對于實際作業(yè)海域環(huán)境條件比較有規(guī)律，操作者對環(huán)境條件比較清楚時，則可以根據(jù)占優(yōu)勢風(fēng)、流和波浪的方向選擇良好的錨索布置，將錨索集中于一側(cè)的強(qiáng)有力的不對稱形式，這種布錨方式在實際中也得到不少成功的應(yīng)用。

圖 1 所示為幾種典型的布錨方式，其中最常用的是 8 點 30°~60°（圖 1-1A）和 8 點對稱（圖 1-1B）。某些地區(qū)，強(qiáng)的風(fēng)或流來自可以預(yù)見的方向時，則如圖 1-1G所示的不對稱布置方式已經(jīng)得到成功的應(yīng)用。當(dāng)半潛式鉆井平臺附近有管系或者航道時，有時使用如圖 1-1H 所示的不對稱布錨方式。

而近些年，隨著半潛式鉆井平臺作業(yè)水深的不斷加大，作業(yè)環(huán)境的不斷惡化，颶風(fēng)及強(qiáng)熱帶風(fēng)暴災(zāi)害性天氣的頻繁出現(xiàn)，國際上對于半潛式鉆井平臺的錨泊定位系統(tǒng)的可靠性及安全性提出了更高的要求。因此，有些新建或者改造的平臺項目已經(jīng)出現(xiàn)了 12 點錨泊系統(tǒng)的形式 。

錨

半潛式鉆井平臺的錨泊定位系統(tǒng)采用的錨一般為拖曳式大抓力錨。早期用得較多的有DANFORTH錨、LWT錨等。隨著海洋工程的發(fā)展，新型的抓力更大的錨不斷出現(xiàn)，諸如FLIPPER DELTA錨、BRUCE-TS錨、STEVPRIS系列錨等。與普通大抓力錨相比，這些錨的抓重比更大，如Stevpris MK6錨在淤泥中的抓重比可達(dá)約44，在中等硬度的粘土中抓重比可達(dá)約60，在硬土中可達(dá)約80。大抓重比拖曳錨的開發(fā)，推動了深水半潛式鉆井平臺錨泊定位的配套技術(shù)。圖2為常用的幾種大抓力錨形式。

錨索

深水半潛式鉆井平臺錨泊定位所采用的錨索都是組合形式，其形式主要可分為:鋼絲繩一錨鏈組合系統(tǒng)、錨鏈一鋼絲繩一錨鏈組合系統(tǒng)或者錨鏈一合成纖維索一錨鏈組合系統(tǒng)。國際上多數(shù)深水半潛式鉆井平臺采用錨索的多是錨鏈與鋼絲繩組合的形式。錨索組成中的錨鏈、鋼絲繩及合成纖維索特點如下：

(1)錨鏈錨鏈在海上作業(yè)中已顯示出其經(jīng)久耐用的特性，它在適度的剛性下具有較好彈性并且耐磨，在海床土質(zhì)中摩擦系數(shù)最高，為保證和增加拖曳錨的抓力起到至關(guān)重要的作用。深水半潛式鉆井平臺通常采用R級高強(qiáng)度系泊錨鏈。隨著錨鏈等級不斷提高，早期的R3和R3S錨鏈通常用作錨頭前的一段連接臥鏈，R4、R4S錨鏈在錨纜組合中使用最多。

(2)鋼絲繩用于錨泊定位的鋼絲繩典型結(jié)構(gòu)形式如圖3。海洋工程裝置通常采用精煉梨鋼(IPS)和高級精煉梨鋼(EIPS)、單股鋼絲繩芯((IWRC)的6股、8股圓股鋼絲繩，這些鋼絲繩受力時會產(chǎn)生扭矩。為達(dá)到防扭的目的，防扭轉(zhuǎn)(螺旋股型和多股型)的鋼絲繩得以應(yīng)用，通過幾層鋼絲(或幾束鋼絲)反向纏繞，鋼絲繩受力時不會產(chǎn)生很大的扭矩，因此對于永久式錨泊定位系統(tǒng)是很具吸引力的。

(3)合成纖維索由于缺乏長期使用的經(jīng)歷，合成纖維索一直沒有被廣泛應(yīng)用于平臺錨泊系統(tǒng)。高性能合成材料做成的各種錨索的認(rèn)識尚處于研究階段。近年來，已經(jīng)有移動式鉆井平臺開始使用合成纖維索作為錨索。合成纖維索由于其自身在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那疤嵯戮哂兄亓枯p的優(yōu)點，在防腐蝕方面國際上先進(jìn)的合成索生產(chǎn)廠也有了有效的解決措施，隨著進(jìn)一步的研究和使用經(jīng)歷，有可能在將來得到廣泛的應(yīng)用。

錨機(jī)或絞車

錨機(jī)/絞車的用途是放出和回收鏈(纜)時控制其運動速度，錨泊時預(yù)緊和調(diào)節(jié)鏈(纜)張力。深水半潛式鉆井平臺的錨泊定位系統(tǒng)配備的錨機(jī)或錨絞車，需要綜合考慮錨索的形式、拋/起錨方式及平臺質(zhì)量控制、布置空間等方面的要求，主要有臥式錨機(jī)、錨絞車及組合錨機(jī)。

臥式錨機(jī)通常為組合形式，有雙聯(lián)、三聯(lián)和四聯(lián)組合錨機(jī)，即兩臺、三臺或四臺錨機(jī)串聯(lián)在一起，被同一套動力裝置驅(qū)動。臥式錨機(jī)主要適用于鏈錨絞車為滾筒式錨絞車或牽引式絞車(或稱摩擦滾筒絞車)的纜一鏈系統(tǒng)。

滾筒式錨絞車的滾筒表面設(shè)置鋼絲繩槽以控制第一層鋼絲繩的位置，且配置排纜器，其主要缺點是隨著錨索直徑及長度的增加，絞車的尺寸會非常大，同時各層鋼絲繩的工作負(fù)荷、支持負(fù)荷和速度都是不同的，內(nèi)層拉力大、速度慢，外層則相反。

牽引式絞車由兩個平行的帶槽滾筒組成，鋼絲繩在兩個滾筒上繞幾圈(一般為6~8圈)，鋼絲繩與滾筒間的摩擦提供鋼絲繩的拉力和支持力，而通過摩擦滾筒的鋼絲繩貯存在專用的儲繩卷車上，從而解決了滾筒式錨絞車因鋼絲繩層次不同導(dǎo)致拉力和速度變化的問題。

導(dǎo)向輪

導(dǎo)向輪用于改變鏈(纜)的運動方向，根據(jù)錨索類型及所配置的錨機(jī)不同，可分為導(dǎo)鏈器、導(dǎo)纜器及導(dǎo)索器。導(dǎo)鏈器用于錨鏈；導(dǎo)纜器用于鋼絲繩；導(dǎo)索器既能用于錨鏈又能用于鋼絲繩 。

錨泊定位是指用錨及錨鏈、錨纜將船或浮式結(jié)構(gòu)物系留于海上，限制外力引起的漂移，使其保持在預(yù)定位置上的定位方式，常用于鉆井船或半潛式鉆井平臺上，目的在于限制和減小它們在風(fēng)、浪、流作用下的運動，以減少由于過度運動所造成的停鉆時間。風(fēng)、浪、流可能來自不同方向，一般采用呈輻射狀的多點錨泊系統(tǒng)。為最大限度地減小運動，在強(qiáng)度許可條件下將每根索鏈盡量收緊。一般多用鏈，因鏈較重，吸收動載荷的能力較強(qiáng)。錨泊定位水深通?？蛇_(dá)200~300米，更大的水深則可用索或上段為索、下段為鏈的索鏈組合系統(tǒng)，其水深可達(dá)800～900米。但深水中亦有采用動力定位者，或錨泊定位與動力定位并用，淺水時用錨泊定位，深水時用動力定位，或以錨泊定位為主，大風(fēng)浪時使用動力定位協(xié)助。

按錨泊線與船體接觸點的數(shù)目來分類，則錨泊系統(tǒng)可分為單點錨泊系統(tǒng)、兩點錨泊系統(tǒng)和多點錨泊系統(tǒng)。

錨泊定位單點錨泊系統(tǒng)

單點錨泊（Single Point Mooring，SPM）系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛的錨泊方式。實際中，船舶或海洋結(jié)構(gòu)物能夠圍繞著單個軸自由轉(zhuǎn)動，使得自身所受的風(fēng)、浪、流阻力始終最小的錨泊系統(tǒng)均為單點錨泊系統(tǒng)。單點錨泊系統(tǒng)最早于二十世紀(jì)四十年代由美國海軍發(fā)明，為戰(zhàn)艦的海上加油提供服務(wù)。當(dāng)前裝卸原油的終端設(shè)備上，主要使用懸鏈?zhǔn)絾吸c錨泊系統(tǒng)來定位超大型油輪，作為纜式單點錨泊系統(tǒng)的代表產(chǎn)品，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

單點錨泊又被稱為“浮動的碼頭”，在不斷變化的自然環(huán)境作用下，浮筒始終供給水平回復(fù)力，確保浮體的穩(wěn)定。當(dāng)浮體受到外力而偏離期望位置時，錨鏈上的張力會隨之增大，用以抵御外力來維持浮體穩(wěn)定。由于浮體可于水平面內(nèi)繞轉(zhuǎn)臺任意轉(zhuǎn)動，則其對不同方向的環(huán)境外力有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此設(shè)計時可相應(yīng)減小錨泊系統(tǒng)的尺寸。單點錨泊系統(tǒng)的優(yōu)點是操作方便、安全、可靠性高,特殊情況下能及時實施解脫,確保人身安全；缺點是其技術(shù)較為復(fù)雜且制造成本較高。

錨泊定位兩點錨泊系統(tǒng)

兩點錨泊系統(tǒng)是船舶或浮體通過2個單錨腿浮筒來完成的艏艉錨泊。它最大的特點是能省去單點錨泊中的旋轉(zhuǎn)接頭，且整個系統(tǒng)可采用國內(nèi)設(shè)計與施工的傳統(tǒng)組件。缺點是船舶保持固定方向，不能轉(zhuǎn)動，則船舶難以抵御較強(qiáng)力度的橫向環(huán)境力，所以此系統(tǒng)只適用于自然條件溫和或外載荷方向較單一的海洋工程。有的項目工程中可用兩點錨泊系統(tǒng)增補(bǔ)和替換單點錨泊系統(tǒng)。

錨泊定位多點錨泊系統(tǒng)

多點錨泊系統(tǒng)常用于定位要求高或者定位水域非常狹小的情況下。它的定位效果較好,但由于多點錨泊系統(tǒng)下的浮體不能隨著環(huán)境力無約束地轉(zhuǎn)動和移動，在強(qiáng)自然環(huán)境力作用下時，錨泊系統(tǒng)將承受較大的錨泊力。此外，根據(jù)力學(xué)原理，如果錨泊系統(tǒng)中各錨泊鏈間的夾角偏大，將會使得錨泊鏈張力較大。因此，錨泊力與浮體運動是多點錨泊系統(tǒng)研究中需要考慮的兩個重要方面。在實際工程中，多點錨泊系統(tǒng)常應(yīng)用于海況平穩(wěn)的區(qū)域(如非洲西部),也常應(yīng)用于環(huán)境力方向較單一的海域。

多點錨泊系統(tǒng)的類型有：多浮筒式錨泊，多應(yīng)用于岸邊船靠泊；擴(kuò)展式錨泊，多用于移動式鉆井裝置的定位，其實現(xiàn)方式是向鉆井裝置的四周海域拋出多根錨泊線。鋪管船等工程船舶在海上或江河中作業(yè)時也經(jīng)常采用多點錨泊系統(tǒng)定位和移位 。

拋錨方式取決于平臺設(shè)置的錨機(jī)形式(臥式錨機(jī)，錨絞車，組合錨機(jī))、拖船的功能及操作者的判斷。深水半潛式鉆井平臺常用的拋錨方式有兩種：常規(guī)拋錨及預(yù)拋錨方式。

錨泊定位常規(guī)拋錨方式

設(shè)置組合錨機(jī)的平臺，錨泊定位所需的所有錨索(鋼絲繩和錨鏈)全部存放在平臺上。與單一錨鏈或單一鋼纜拋錨方式相同。拋錨時，拖船攜錨連帶錨鏈加鋼纜，拖至預(yù)定錨點將錨下放到海床上，然后平臺錨機(jī)收錨索使錨嚙人泥底。錨拋好后，進(jìn)行錨抓力試驗，再調(diào)整平臺位置并放松錨索至預(yù)張力?；厥諘r，平臺先放松錨索，由拖船將錨拔出后，再回收錨索，直到錨頭放在錨架上。

優(yōu)點：在不同的作業(yè)水深，可通過組合錨機(jī)調(diào)節(jié)錨索的長度實現(xiàn)定位。在初始定位及回收時拖船只需要進(jìn)行簡單的拋/起錨作業(yè)即可。

缺點：對于錨泊設(shè)備要求較高，需要配備質(zhì)量較大的組合錨機(jī)，全部設(shè)備需要占用相當(dāng)大的立柱空間或甲板空間。

錨泊定位預(yù)拋錨方式

設(shè)置臥式錨機(jī)及鏈一纜一鏈錨索或錨絞車及纜一鏈系統(tǒng)的平臺，錨泊定位所需的部分錨索(鋼絲繩、錨鏈)存放在拖船上。在平臺到達(dá)井位前，拖船在井場預(yù)先將所有錨拋在設(shè)定的錨位，當(dāng)平臺到達(dá)后，拖船將預(yù)拋錨的錨索與平臺自帶的錨索進(jìn)行對接，然后，平臺錨機(jī)或錨絞車將錨索收緊，完成常規(guī)拋錨方式的相關(guān)程序即可實現(xiàn)定位。結(jié)束作業(yè)時，拖船將預(yù)拋錨的錨索與平臺自帶錨索脫開即可。

優(yōu)點：平臺所配備的錨泊設(shè)備簡單，一般只需要配備臥式錨機(jī)或錨絞車，平臺上保留用于與預(yù)拋錨部分相連接的錨鏈或鋼絲繩。

缺點：當(dāng)平臺經(jīng)常在不同水深海域作業(yè)時，需要根據(jù)水深情況預(yù)先確定預(yù)拋錨部分的錨索長度。尤其在深水情況下，大量的錨索需要由平臺拖船來存放，因此對拖船的要求較高 。2100433B

首尾錨泊，是指船舶首尾各拋一錨的錨泊方法。其最大特點是:當(dāng)風(fēng)流方向變化較大時，不會使船發(fā)生回旋，故常用于有潮汐漲落、水域狹窄、缺乏回旋余地的河港水道。操縱時先頂流拋首錨，松鏈至計劃長度的兩倍處，再拋尾錨，并調(diào)整兩錨鏈長度，使船舶處于適中的位置。

在水域中，根據(jù)水深、底質(zhì)、避風(fēng)等條件選定的，專供船舶拋錨停泊及供船隊編組的地點。如:船泊在港口或錨泊地系泊裝貨和卸貨。

錨具(船首兩側(cè)各有艏錨一具，另有備有錨、流錨及小型錨等);錨纜(系錨的粗繩或鐵鏈);錨鏈孔(艏之兩旁各有一小孔，以備起錨時將錨鏈由此孔收進(jìn)，錨則緊貼于外之鋼板上)。2100433B

錨泊設(shè)備是為了使船舶能牢靠的拋錨停泊在港口而設(shè)立的，除了保證船只拋錨停泊之外，錨泊設(shè)備還可以在某些特定的情況下，協(xié)助操縱船舶。 錨泊設(shè)備主要布置在艦船首部，除小船外，常設(shè)有兩只首錨，稱為主錨。較大的船舶還加設(shè)備用(主)錨，在有些船上另沒一只尾錨。

錨泊設(shè)備的布置主要是確定錨鏈筒、止鏈器、起錨機(jī)和錨鏈艙的位置，關(guān)鍵是錨鏈筒。

錨泊設(shè)備錨鏈筒布置時需考慮：

1）拋錨時，能依靠錨自身的重量，毫無阻礙地從錨鏈筒中拋出。

2）起錨時，在錨鏈的拉力作用下，錨干能被順利地拉入錨鏈筒，而不受阻礙。

3)舷邊鏈孔的位置應(yīng)高出水面有充分的距離，否則引起水沫飛濺，而增加船舶阻力。

4）起錨時，即使船舶向另一舷傾斜5度左右，錨爪也不會卡住首柱或龍骨。

5）錨干被拉進(jìn)錨鏈筒后，其錨爪應(yīng)能緊貼船外板，錨頭緊貼凸緣。

6）錨鏈筒應(yīng)有充分長度，至少能容納全部錨干，通常要求連錨鏈轉(zhuǎn)環(huán)一起納入。

錨泊設(shè)備錨鏈筒位置的確定：

可用甲板鏈孔的位置（B2，A2），及錨鏈筒的軸線的傾角（β，α）來決定。

β：在35°~45°之間，有球鼻首的大型船在40°~50°之間。

α：影響舷側(cè)出口位置，通常在10°左右，有球鼻首的大型船在20°~25°之間。

錨鏈筒的布置，以上各參數(shù)的選擇是否適當(dāng)，將直接影響拋起錨性能之優(yōu)劣。

有時專門制作實樣大小的木制錨及錨鏈筒模型，驗證拋起錨過程是否能順利進(jìn)行，錨爪與錨穴是否能完全貼合。

錨泊設(shè)備錨鏈艙的布置：

1、需考慮錨鏈筒、止鏈器及錨機(jī)的位置。

2、艙底盡量低，以利于船體的穩(wěn)性。

3、錨鏈艙面積小，有利于錨鏈的自動盤存。

4、圓筒形艙更接近錨鏈的自然堆放形式。