专利名称：具有竖直开口的海上作业船的制作方法
技术领域：
本发明涉及供海上作业用的船，这种船在船体上具有一个或多个竖直开口，所谓船井。现今，例如被用作钻探船的船体上的开口是很常见的，它们单独和分别地出现，并用于各种作业。在某些情况下要求在接近于这样一个船井处设置固定安装好的设备以便进行特定的作业。这可以是例如一台转臂起重机，一台用于将诸如POV放入海中和提出的升降设备，或者是用于通过这些船体上的开口进行作业的其他设备。
通常将诸开口沿船的纵向中心线设置并且其可以具有各种截面形状和尺寸，但它们常常是矩形的或近似矩形的，而且如果存在几个开口，则将它们沿船的纵向中心线一个接着一个地设置并且其可以具有同样的截面形状和尺寸。如果诸开口不是用于特定的作业，则可将它们建在船的内部以便对船的航行具有影响。
当船遭受由波浪或其他负荷引起的应力作用时，矩形的开口对尤其是甲板和船体底板中的应力分布具有影响。在某些区域，可能出现产生应力集中的凹口，在这里应力水平可以大大地高于甲板或船体底板中的平均应力。特别是在矩形开口的各个角落处将产生应力集中，即使这些角落设计成尽可能减小凹口效应也是如此。也有可能通过适当地设计托板和局部加强件来缓解这种情况，但应力集中系数将常常是很大的，并且应力集中系数为2决非是少见的。
当设计和建造一钻探船时，将有必要考虑到这样的局部应力集中，并且它们形成计算特别是船的疲劳寿命的基础。在某些工况下，诸如在北海(North Sea)的长期作业，疲劳可能是确定一钻探船的常用横截面尺寸的一项决定性准则。实际上，这意味着甲板和船体底板的尺寸必须被大大地增大以满足其抗疲劳能力的要求。除了生产过程更为复杂以外，这也将涉及显著较高的成本。而且，当例如一台通过船体开口使用的转壁起重机被固定安装在应力集中区域、或接近这样的区域时，负荷情况和应力分布将更为复杂和易变。当确定这类固定设备的位置时，有利的是应力和应力集中应当是最小的和尽可能均匀的而没有局部应力集中，或具有在这些方面的潜在性。这还可以形成制造上更简单的结构，它又将有助于降低与船的制造有关的成本。
关于甲板和船体底板中应力分布的一般见解是，当船遭受由波浪和其他负荷引起的应力时，甲板和船体底板中的应力将随距船的横向中性轴线的距离而近似线性地增大。换句话说，设置在距离船的横向中性轴线最远处的甲板和船体底板将具有最高的应力水平。而且，由于甲板和船体底板的结构，只要在这样的结构中包含有产生凹口效应的部分，在局部应力集中处应力就会被加大。这些部分可以是尖锐的角落、开口、焊接的设备等。因此，基于这些因素，显然有两种用于减小应力集中的解决办法，其一是减小甲板和船体底板中的凹口效应，而另一解决办法致力于确定在(例如是矩形的)开口部位的甲板和船体底板相对于船的横向中性轴线的位置及其结构，本发明以此为目标。
本发明涉及在权利要求1的前序部分中所披露的一种船，它具有在权利要求1的特征部分中所披露的特征。本发明的另外一些实施方案披露于其它的权利要求中。
如果船的具有供船井用的开口的甲板和船体底板设置在更接近于横向中性轴线的位置，则平均应力水平将是较低的，并且由凹口引起的应力集中将是较小的。这又将是在确定甲板和船体底板的尺寸、特别是就动负荷和疲劳寿命方面确定尺寸时的一个主要依据。在具有船井的钻探船中，如本申请所包含的，在穿过甲板和船体底板的通口或所谓船井的部位由于凹口将总是存在应力集中问题。通过将这些甲板和船体底板、或选择性地仅仅将甲板或船体底板向船的横向中性轴线方向移位，将得到较低的平均应力水平。这将产生较小的应力峰值，从而有助于降低对板厚的要求，它又导致船的费用较低。
在所建议的结构中，在船井边缘的甲板(在上甲板上)和底板将是连续的而没有任何导致凹口且从而引起应力集中的开口。
本发明现在将参照以下附图详加说明
图1为通过船的中心线截取的具有三个船井的船体的侧面剖视图，其中在各个船井之间的甲板和船体底板按照本发明被移位；图2为通过船的中心线截取的具有一个船井的船的侧面剖视图，其中在船井的后方和前方的甲板和船体底板按照本发明的一个实施方案被移位；
图3为通过中心线截取的具有一个船井的船的侧面剖视图，其中甲板和船体底板按照本发明的一个实施方案被移位；图4为图1所示船体的顶视图；图5为图2所示船体的顶视图；图6为图3所示船体的顶视图；图7为在具有一双底和双甲板的船的船井中心区的横截面图，其中甲板和船体底板是按照本发明设置的；图8为在具有一双底和双甲板的船的船井中心区的横截面图，其中甲板和船体底板是按照本发明设置的；图9为在具有一单底和单甲板的船的船井中心区的横截面图，其中甲板和船体底板是按照本发明设置的；以及图10为在具有一双底但非双甲板的船的船井中心区的横截面图。船井处的甲板按照本发明被移位。
本发明的一个实施方案以通过船体的中心线截取的侧面剖视图示于图1中，该船体具有三个沿纵向方向一个接着一个地定位的贯穿的竖直开口，也通称为船井。按照本发明，在各个开口2之间的甲板区8和船体底板区4以这样的方式移位，即甲板8被向下向船的横向中性轴线20方向移位，且同样地，船体底板4相对于其余的船体底板向船的横向中性轴线20方向移位。这也可以由图4看出，那里以顶视图示出与图1所示的同样的构造，其中各开口或船井2沿船的中心线定位，其间具有甲板区8。阴影线所示的甲板区8因而已被移到平均应力水平较低的区域，并且由于这样的定位，将减小在角落等处的凹口效应的影响。
图2为通过中心线截取的具有一个船井2的船体的侧面剖视图。船井每侧的甲板区分成区域9和10。它们都相对于其余的甲板向船的横向中性轴线20方向移位。而且，船体底板5和6也已在竖直方向上朝船的横向中性轴线20移位。如同图1中区域4、8的移位，这在甲板和船体底板中引起较低的平均应力水平。图2中的技术方案与图1中的不同在于，在这种情况下在船井2的前边缘和后边缘处的甲板和船体底板区都已被移位，而在图1中仅仅是在各个船井之间的区域被移位。除了这两种技术方案以外，在具有多于一个船井的船中这两种技术方案的结合是可能的，其中在各船井之间的甲板和船体底区域可以向船的横向中性轴线20方向移位，同时在一排船井的前边缘和后边缘处的甲板和船体底区域也可以向船的横向中性轴线20方向移位。图2中的技术方案也以顶视图的形式示于图5中，其中清楚地示出在船井2的前端和后端处的甲板区9和10仅仅覆盖船甲板区域的一部分。甲板9和10的移位以及船体底板5和6的移位都逐步分段设置以便使甲板9和船体底板5与甲板10和船体底板6相比在竖直方向上更多地向船的横向中性轴线20方向移位。这是为了进一步减小凹口效应，从而，除了使甲板区和船体底区域移向较低的平均应力水平的区域以外，这又有助于减小它们结构中的应力集中。
另一可供选择的实施方案披露于图3中，该图示出通过中心线截取的具有一个船井2的船体的侧面剖视图，并且在船井的后侧和前侧处的甲板区按照本发明在甲板区11a和11b处被移位。而且，在船井2的前侧和后侧处的船体底板区在船体底板7a和7b处被移位。与图2中所披露的技术方案不同，在移位的区域与其余的周围甲板和船体底板区之间的接合部由一近似直线倾斜的平面7b、11b表示，该倾斜的平面也是用于减小船井环绕区域中的凹口效应的一个设计模型。除了甲板区向船的平均应力水平较低的横向中性轴线20方向移位以外，这将有助于减小环绕船井2的区域中的应力集中。图3的技术方案也以顶视图的形式示于图6中。
按照本发明，甲板或船体底板朝向船的横向中性轴线20方向的移位程度可以按照所希望的平均应力水平改变，同时与船的设计有关的实际依据占主要的将是关于确定这些甲板和船体底板的位置。
图7示出具有一双底和“双”甲板以及一个在中央设置的船井2的船的横截面图。按照本发明，在船井的前侧和/或后侧处的甲板区和船体底区域相对于其余甲板区和船体底区域向船的横向中性轴线方向移位。在图7中，在双甲板和双底结构中这是通过除去上甲板和下船体底板实现的，借以将甲板区域和船体底区域沿竖直方向移到下甲板和上船体底板的位置。环绕船井的局部应力凹口已被移到在横截面中平均应力水平较低的位置。如果这样的位移达到使平均应力水平降低20～40％，则粗略地估计它可以具有将疲劳寿命提高约100～200％的效果。
图8还示出具有一个船井2的船体的横截面图，其中设置有一个双甲板和一个双底。在这种情况下，通过在双甲板构造中的上甲板与下甲板之间设置一单独的甲板水平面、以及在双底构造中的上底与下底之间也设置一单独的船体底水平面，可以使在船井每侧的甲板区和船体底区域沿竖直方向上向船的横向中性轴线方向移位。
图9示出具有船井2的船体的横截面图，其中设置有一单甲板和一单船体底。在这种情况下，在船井每侧的甲板区和船体底区域的移位与任何的下甲板水平面或上船体底水平面无关，这里仅仅是通过将甲板区和船体底区域的一部分沿竖直方向朝船的横向中性轴线方向移位而获得了本发明有利的效果。甲板区和船体底区域的位移不需要是对称的，即不需要它们向横向中性轴线方向移动相同的距离。同样，没有必要使甲板区和船体底区域都移位，这种情况示于图10。该图示出具有船井2的船体的横截面图，其中只有甲板区已沿竖直方向朝船的横向中性轴线方向移位。
在上述各示例性实施方案的范围内，具有一个或多个船井的船都是可能的，其中在这些船井之间的一个或多个区域可以沿竖直方向朝船的横向中性轴线方向移位。位移不需要关于中性轴线是对称的，即甲板和船体底板不需要移动相同的距离，或者只有其中一个沿竖直方向移位。而且，如果具有多于两个的船井，它可以适合于在不同的船井之间具有不同的竖直移位。不论设置在船体中的船井有多少，它可以适合于使得在位于最靠近船尾的船井后方的甲板区和船体底区域移位，并且使得在沿纵向方向上最前面的船井前方的甲板区和船体底区域移位。船的这些移位不需要是同样大小的，也不需要与几个船井之间的甲板和/或船体底板的任何位移相关联。位于沿纵向方向上的两末端处的船井之后方和前方的甲板和船体底板的竖直方向位移还可以与在移位区域与其余甲板和/或船体底区域之间的逐步分段直线接合部或近似弧形接合部相结合。
权利要求
1．一种海上作业用的船，在其船体中具有一个或多个完全贯穿或部分贯穿的开口(船井)，其特征在于，在或基本上在开口和/或开口附近的其他区域之间的甲板和/或船体底区域相对于其余船甲板和/或船体底区域移位到距船的横向中性轴线更近的位置处。
2．按照权利要求1的船，其特征在于，处在其余的船甲板及船体底区域与基本上移位的区域之间的区域是逐步分段的。
3．按照权利要求2的船，其特征在于，处在位于船的开口处的发生移位的甲板及船体底区域与其余甲板和/或船体底区域之间的区域是逐步分段成一段或多段的。
4．按照权利要求2的船，其特征在于，处在位于船的开口处的发生移位的甲板和/或船体底区域与其余甲板和/或船体底区域之间的区域具有近似直线接合部的形状。
5．按照权利要求2的船，其特征在于，处在位于船的开口处的发生移位的甲板和/或船体底区域与其余甲板和/或船体底区域之间的区域具有近似弧形接合部的形状。
全文摘要
一种海上作业用的船,在其船体中具有一个或多个竖直开口(船井),其中在或基本在开口和/或开口附近的其他区域之间的甲板和/或船体底区域相对于其余的船甲板和/或船体底区域移位到距船的横向中性轴线更近的位置。在其余或其它甲板区和船体底区域与基本上移位的区域之间的区域是逐步分段的。或者,在位于船的开口处的发生移位的甲板区和/或船体底区域与其余甲板区和/或船体底区域之间的区域可以分成一段或多段,或可以成形为近似直线的或弧形的接合部。
文档编号B63B3/14GK1295523SQ99804596
公开日2001年5月16日 申请日期1999年2月3日 优先权日1998年2月5日
发明者K·赛弗森, A·斯梅达尔 申请人:海特克系统有限公司