本专题主要研究内容包括:研究世界上典型钻井船主体结构的结构布置、材料选用原则、结构构件尺寸的规范计算方法、总强度分析方法和疲劳寿命分析方法;以 PRD12000 钻井船工程项目为研究对象,对其进行总强度分析研究,掌握深水钻井船总强度分析方法,并研究月池大开口对主体结构总强度的影响规律;研究并形成适用于钻井船的结构设计方法与流程、总强度分析流程和疲劳寿命分析流程;针对目标钻井船的总体布置,进行合理的结构布置、结构尺寸确定,绘制目标钻井船基本设计图样和技术文件;完成目标船的波浪载荷直接预报、总强度和疲劳寿命评估。
研究的主要关键技术包括:
钻井船总强度分析技术;
钻井船疲劳寿命分析技术。
结构设计载荷研究
钻井船漂浮于海上,需要承受风、浪、流等环境载荷以及由船体运动产生的惯性载荷,这些载荷是船体结构设计的基础。在这些环境载荷中,对于船体结构而言,波浪载荷是主要成份;而对于船体主甲板上的高耸井架结构而言,风载荷和惯性载荷则占主导地位。将船体自身载荷分为静水载荷和波浪载荷。静水载荷由装载确定,不同的装载工况会产生不同的静水弯矩和静水剪力。因此合理的配载,也是降低静水载荷、进而减轻钢料重量的重要内容。
根据规范对于液舱深舱舱壁平台或者水密舱壁平台的不同要求,可以计算设计船体结构构件的钢板板厚、骨材尺寸以及桁材尺寸。在这一构件尺寸设计过程中,液舱透气管高度、舱深、设计吃水以及破损水线高度是决定设计载荷的主要参数,在构件尺寸确定阶段应尽量保证这些决定性参数不会发生较大变化。甲板设计载荷是钻井船完成其功能的重要设计基础。除了规范要求的甲板设计载荷外,还需要根据功能布置的不同,由业主在技术规格书中明确规定不同区域的甲板设计载荷。各层甲板、平台根据甲板设计载荷计算板厚、骨材尺寸以及桁材尺寸。
研究团队由中国船舶集团有限公司第七○八研究所
上海船厂船舶有限公司的数余名专家组成。研究团队按照“关键技术取得突破,研究成果拓展应用”的总体思路,考虑我国南海油气开发背景,并结合国际市场需求,分阶段实施深水钻井船的研发。本项目研究分为“深水钻井船设计与建造关键技术研究”、“1500 米水深钻井船工程化应用研究”和“3000米水深钻井船开发设计”三个阶段开展。
项目申请并授权专利 12 件,其中发明专利 3 件,实用新型专利 9 件。发表论文 20 篇,其中 4 项为硕士论文。完成软件著作权登记 2 项。
评价单位:“科创中国”高端装备产业科技服务团 (中国造船工程学会)
评价时间:2022-11-02
综合评价
深水钻井船自主研发项目研究成果有力支撑了 1500 米水深钻井船工程项目,完成了国内首次自主设计、总装建造深水钻井船,经济效益显著,实现了核心技术和设备系统的自主可控;开发的 3000 米深水钻井船基本设计方案通过了挪威船级社审查认可,总体技术指标达到了国际先进水平,部分技术指标达到国际领先水平。深水钻井船自主研发项目的成功实施,打破了少数发达国家在深水钻井船设计建造领域的垄断,填补了国内自主设计建造深水钻井船的空白,推动了我国深水钻井装备技术的创新和发展,标志着我国进入了高端海洋工程装备设计、制造领域,提升了我国在高端海洋工程装备领域的综合竞争力。
该项目投入时间较长,虽未在产品化商业化实现规模销售。但该成果产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控,技术含量较高,与同类系统相比竞争优势较大。
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