專利名稱：具有豎直開口的海上作業(yè)船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供海上作業(yè)用的船，這種船在船體上具有一個或多個豎直開口，所謂船井?，F(xiàn)今，例如被用作鉆探船的船體上的開口是很常見的，它們單獨和分別地出現(xiàn)，并用于各種作業(yè)。在某些情況下要求在接近于這樣一個船井處設(shè)置固定安裝好的設(shè)備以便進行特定的作業(yè)。這可以是例如一臺轉(zhuǎn)臂起重機，一臺用于將諸如POV放入海中和提出的升降設(shè)備，或者是用于通過這些船體上的開口進行作業(yè)的其他設(shè)備。
通常將諸開口沿船的縱向中心線設(shè)置并且其可以具有各種截面形狀和尺寸，但它們常常是矩形的或近似矩形的，而且如果存在幾個開口，則將它們沿船的縱向中心線一個接著一個地設(shè)置并且其可以具有同樣的截面形狀和尺寸。如果諸開口不是用于特定的作業(yè)，則可將它們建在船的內(nèi)部以便對船的航行具有影響。
當(dāng)船遭受由波浪或其他負(fù)荷引起的應(yīng)力作用時，矩形的開口對尤其是甲板和船體底板中的應(yīng)力分布具有影響。在某些區(qū)域，可能出現(xiàn)產(chǎn)生應(yīng)力集中的凹口，在這里應(yīng)力水平可以大大地高于甲板或船體底板中的平均應(yīng)力。特別是在矩形開口的各個角落處將產(chǎn)生應(yīng)力集中，即使這些角落設(shè)計成盡可能減小凹口效應(yīng)也是如此。也有可能通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計托板和局部加強件來緩解這種情況，但應(yīng)力集中系數(shù)將常常是很大的，并且應(yīng)力集中系數(shù)為2決非是少見的。
當(dāng)設(shè)計和建造一鉆探船時，將有必要考慮到這樣的局部應(yīng)力集中，并且它們形成計算特別是船的疲勞壽命的基礎(chǔ)。在某些工況下，諸如在北海(North Sea)的長期作業(yè)，疲勞可能是確定一鉆探船的常用橫截面尺寸的一項決定性準(zhǔn)則。實際上，這意味著甲板和船體底板的尺寸必須被大大地增大以滿足其抗疲勞能力的要求。除了生產(chǎn)過程更為復(fù)雜以外，這也將涉及顯著較高的成本。而且，當(dāng)例如一臺通過船體開口使用的轉(zhuǎn)壁起重機被固定安裝在應(yīng)力集中區(qū)域、或接近這樣的區(qū)域時，負(fù)荷情況和應(yīng)力分布將更為復(fù)雜和易變。當(dāng)確定這類固定設(shè)備的位置時，有利的是應(yīng)力和應(yīng)力集中應(yīng)當(dāng)是最小的和盡可能均勻的而沒有局部應(yīng)力集中，或具有在這些方面的潛在性。這還可以形成制造上更簡單的結(jié)構(gòu)，它又將有助于降低與船的制造有關(guān)的成本。
關(guān)于甲板和船體底板中應(yīng)力分布的一般見解是，當(dāng)船遭受由波浪和其他負(fù)荷引起的應(yīng)力時，甲板和船體底板中的應(yīng)力將隨距船的橫向中性軸線的距離而近似線性地增大。換句話說，設(shè)置在距離船的橫向中性軸線最遠(yuǎn)處的甲板和船體底板將具有最高的應(yīng)力水平。而且，由于甲板和船體底板的結(jié)構(gòu)，只要在這樣的結(jié)構(gòu)中包含有產(chǎn)生凹口效應(yīng)的部分，在局部應(yīng)力集中處應(yīng)力就會被加大。這些部分可以是尖銳的角落、開口、焊接的設(shè)備等。因此，基于這些因素，顯然有兩種用于減小應(yīng)力集中的解決辦法，其一是減小甲板和船體底板中的凹口效應(yīng)，而另一解決辦法致力于確定在(例如是矩形的)開口部位的甲板和船體底板相對于船的橫向中性軸線的位置及其結(jié)構(gòu)，本發(fā)明以此為目標(biāo)。
本發(fā)明涉及在權(quán)利要求1的前序部分中所披露的一種船，它具有在權(quán)利要求1的特征部分中所披露的特征。本發(fā)明的另外一些實施方案披露于其它的權(quán)利要求中。
如果船的具有供船井用的開口的甲板和船體底板設(shè)置在更接近于橫向中性軸線的位置，則平均應(yīng)力水平將是較低的，并且由凹口引起的應(yīng)力集中將是較小的。這又將是在確定甲板和船體底板的尺寸、特別是就動負(fù)荷和疲勞壽命方面確定尺寸時的一個主要依據(jù)。在具有船井的鉆探船中，如本申請所包含的，在穿過甲板和船體底板的通口或所謂船井的部位由于凹口將總是存在應(yīng)力集中問題。通過將這些甲板和船體底板、或選擇性地僅僅將甲板或船體底板向船的橫向中性軸線方向移位，將得到較低的平均應(yīng)力水平。這將產(chǎn)生較小的應(yīng)力峰值，從而有助于降低對板厚的要求，它又導(dǎo)致船的費用較低。
在所建議的結(jié)構(gòu)中，在船井邊緣的甲板(在上甲板上)和底板將是連續(xù)的而沒有任何導(dǎo)致凹口且從而引起應(yīng)力集中的開口。
本發(fā)明現(xiàn)在將參照以下附圖詳加說明

圖1為通過船的中心線截取的具有三個船井的船體的側(cè)面剖視圖，其中在各個船井之間的甲板和船體底板按照本發(fā)明被移位；圖2為通過船的中心線截取的具有一個船井的船的側(cè)面剖視圖，其中在船井的后方和前方的甲板和船體底板按照本發(fā)明的一個實施方案被移位；
圖3為通過中心線截取的具有一個船井的船的側(cè)面剖視圖，其中甲板和船體底板按照本發(fā)明的一個實施方案被移位；圖4為圖1所示船體的頂視圖；圖5為圖2所示船體的頂視圖；圖6為圖3所示船體的頂視圖；圖7為在具有一雙底和雙甲板的船的船井中心區(qū)的橫截面圖，其中甲板和船體底板是按照本發(fā)明設(shè)置的；圖8為在具有一雙底和雙甲板的船的船井中心區(qū)的橫截面圖，其中甲板和船體底板是按照本發(fā)明設(shè)置的；圖9為在具有一單底和單甲板的船的船井中心區(qū)的橫截面圖，其中甲板和船體底板是按照本發(fā)明設(shè)置的；以及圖10為在具有一雙底但非雙甲板的船的船井中心區(qū)的橫截面圖。船井處的甲板按照本發(fā)明被移位。
本發(fā)明的一個實施方案以通過船體的中心線截取的側(cè)面剖視圖示于圖1中，該船體具有三個沿縱向方向一個接著一個地定位的貫穿的豎直開口，也通稱為船井。按照本發(fā)明，在各個開口2之間的甲板區(qū)8和船體底板區(qū)4以這樣的方式移位，即甲板8被向下向船的橫向中性軸線20方向移位，且同樣地，船體底板4相對于其余的船體底板向船的橫向中性軸線20方向移位。這也可以由圖4看出，那里以頂視圖示出與圖1所示的同樣的構(gòu)造，其中各開口或船井2沿船的中心線定位，其間具有甲板區(qū)8。陰影線所示的甲板區(qū)8因而已被移到平均應(yīng)力水平較低的區(qū)域，并且由于這樣的定位，將減小在角落等處的凹口效應(yīng)的影響。
圖2為通過中心線截取的具有一個船井2的船體的側(cè)面剖視圖。船井每側(cè)的甲板區(qū)分成區(qū)域9和10。它們都相對于其余的甲板向船的橫向中性軸線20方向移位。而且，船體底板5和6也已在豎直方向上朝船的橫向中性軸線20移位。如同圖1中區(qū)域4、8的移位，這在甲板和船體底板中引起較低的平均應(yīng)力水平。圖2中的技術(shù)方案與圖1中的不同在于，在這種情況下在船井2的前邊緣和后邊緣處的甲板和船體底板區(qū)都已被移位，而在圖1中僅僅是在各個船井之間的區(qū)域被移位。除了這兩種技術(shù)方案以外，在具有多于一個船井的船中這兩種技術(shù)方案的結(jié)合是可能的，其中在各船井之間的甲板和船體底區(qū)域可以向船的橫向中性軸線20方向移位，同時在一排船井的前邊緣和后邊緣處的甲板和船體底區(qū)域也可以向船的橫向中性軸線20方向移位。圖2中的技術(shù)方案也以頂視圖的形式示于圖5中，其中清楚地示出在船井2的前端和后端處的甲板區(qū)9和10僅僅覆蓋船甲板區(qū)域的一部分。甲板9和10的移位以及船體底板5和6的移位都逐步分段設(shè)置以便使甲板9和船體底板5與甲板10和船體底板6相比在豎直方向上更多地向船的橫向中性軸線20方向移位。這是為了進一步減小凹口效應(yīng)，從而，除了使甲板區(qū)和船體底區(qū)域移向較低的平均應(yīng)力水平的區(qū)域以外，這又有助于減小它們結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中。
另一可供選擇的實施方案披露于圖3中，該圖示出通過中心線截取的具有一個船井2的船體的側(cè)面剖視圖，并且在船井的后側(cè)和前側(cè)處的甲板區(qū)按照本發(fā)明在甲板區(qū)11a和11b處被移位。而且，在船井2的前側(cè)和后側(cè)處的船體底板區(qū)在船體底板7a和7b處被移位。與圖2中所披露的技術(shù)方案不同，在移位的區(qū)域與其余的周圍甲板和船體底板區(qū)之間的接合部由一近似直線傾斜的平面7b、11b表示，該傾斜的平面也是用于減小船井環(huán)繞區(qū)域中的凹口效應(yīng)的一個設(shè)計模型。除了甲板區(qū)向船的平均應(yīng)力水平較低的橫向中性軸線20方向移位以外，這將有助于減小環(huán)繞船井2的區(qū)域中的應(yīng)力集中。圖3的技術(shù)方案也以頂視圖的形式示于圖6中。
按照本發(fā)明，甲板或船體底板朝向船的橫向中性軸線20方向的移位程度可以按照所希望的平均應(yīng)力水平改變，同時與船的設(shè)計有關(guān)的實際依據(jù)占主要的將是關(guān)于確定這些甲板和船體底板的位置。
圖7示出具有一雙底和“雙”甲板以及一個在中央設(shè)置的船井2的船的橫截面圖。按照本發(fā)明，在船井的前側(cè)和/或后側(cè)處的甲板區(qū)和船體底區(qū)域相對于其余甲板區(qū)和船體底區(qū)域向船的橫向中性軸線方向移位。在圖7中，在雙甲板和雙底結(jié)構(gòu)中這是通過除去上甲板和下船體底板實現(xiàn)的，借以將甲板區(qū)域和船體底區(qū)域沿豎直方向移到下甲板和上船體底板的位置。環(huán)繞船井的局部應(yīng)力凹口已被移到在橫截面中平均應(yīng)力水平較低的位置。如果這樣的位移達(dá)到使平均應(yīng)力水平降低20～40％，則粗略地估計它可以具有將疲勞壽命提高約100～200％的效果。
圖8還示出具有一個船井2的船體的橫截面圖，其中設(shè)置有一個雙甲板和一個雙底。在這種情況下，通過在雙甲板構(gòu)造中的上甲板與下甲板之間設(shè)置一單獨的甲板水平面、以及在雙底構(gòu)造中的上底與下底之間也設(shè)置一單獨的船體底水平面，可以使在船井每側(cè)的甲板區(qū)和船體底區(qū)域沿豎直方向上向船的橫向中性軸線方向移位。
圖9示出具有船井2的船體的橫截面圖，其中設(shè)置有一單甲板和一單船體底。在這種情況下，在船井每側(cè)的甲板區(qū)和船體底區(qū)域的移位與任何的下甲板水平面或上船體底水平面無關(guān)，這里僅僅是通過將甲板區(qū)和船體底區(qū)域的一部分沿豎直方向朝船的橫向中性軸線方向移位而獲得了本發(fā)明有利的效果。甲板區(qū)和船體底區(qū)域的位移不需要是對稱的，即不需要它們向橫向中性軸線方向移動相同的距離。同樣，沒有必要使甲板區(qū)和船體底區(qū)域都移位，這種情況示于圖10。該圖示出具有船井2的船體的橫截面圖，其中只有甲板區(qū)已沿豎直方向朝船的橫向中性軸線方向移位。
在上述各示例性實施方案的范圍內(nèi)，具有一個或多個船井的船都是可能的，其中在這些船井之間的一個或多個區(qū)域可以沿豎直方向朝船的橫向中性軸線方向移位。位移不需要關(guān)于中性軸線是對稱的，即甲板和船體底板不需要移動相同的距離，或者只有其中一個沿豎直方向移位。而且，如果具有多于兩個的船井，它可以適合于在不同的船井之間具有不同的豎直移位。不論設(shè)置在船體中的船井有多少，它可以適合于使得在位于最靠近船尾的船井后方的甲板區(qū)和船體底區(qū)域移位，并且使得在沿縱向方向上最前面的船井前方的甲板區(qū)和船體底區(qū)域移位。船的這些移位不需要是同樣大小的，也不需要與幾個船井之間的甲板和/或船體底板的任何位移相關(guān)聯(lián)。位于沿縱向方向上的兩末端處的船井之后方和前方的甲板和船體底板的豎直方向位移還可以與在移位區(qū)域與其余甲板和/或船體底區(qū)域之間的逐步分段直線接合部或近似弧形接合部相結(jié)合。
權(quán)利要求
1．一種海上作業(yè)用的船，在其船體中具有一個或多個完全貫穿或部分貫穿的開口(船井)，其特征在于，在或基本上在開口和/或開口附近的其他區(qū)域之間的甲板和/或船體底區(qū)域相對于其余船甲板和/或船體底區(qū)域移位到距船的橫向中性軸線更近的位置處。
2．按照權(quán)利要求1的船，其特征在于，處在其余的船甲板及船體底區(qū)域與基本上移位的區(qū)域之間的區(qū)域是逐步分段的。
3．按照權(quán)利要求2的船，其特征在于，處在位于船的開口處的發(fā)生移位的甲板及船體底區(qū)域與其余甲板和/或船體底區(qū)域之間的區(qū)域是逐步分段成一段或多段的。
4．按照權(quán)利要求2的船，其特征在于，處在位于船的開口處的發(fā)生移位的甲板和/或船體底區(qū)域與其余甲板和/或船體底區(qū)域之間的區(qū)域具有近似直線接合部的形狀。
5．按照權(quán)利要求2的船，其特征在于，處在位于船的開口處的發(fā)生移位的甲板和/或船體底區(qū)域與其余甲板和/或船體底區(qū)域之間的區(qū)域具有近似弧形接合部的形狀。
全文摘要
一種海上作業(yè)用的船,在其船體中具有一個或多個豎直開口(船井),其中在或基本在開口和/或開口附近的其他區(qū)域之間的甲板和/或船體底區(qū)域相對于其余的船甲板和/或船體底區(qū)域移位到距船的橫向中性軸線更近的位置。在其余或其它甲板區(qū)和船體底區(qū)域與基本上移位的區(qū)域之間的區(qū)域是逐步分段的。或者,在位于船的開口處的發(fā)生移位的甲板區(qū)和/或船體底區(qū)域與其余甲板區(qū)和/或船體底區(qū)域之間的區(qū)域可以分成一段或多段,或可以成形為近似直線的或弧形的接合部。
文檔編號B63B3/14GK1295523SQ99804596
公開日2001年5月16日 申請日期1999年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月5日
發(fā)明者K·賽弗森, A·斯梅達(dá)爾 申請人:海特克系統(tǒng)有限公司