艺无止境:以系统化、系列化的思维设计海洋平台
COSLPROSPECTOR已成为中集海工的一个重要的里程碑,基于对已交付平台的进一步总结和后续新建多座半潜式平台,中集来福士研发团队在更加自信的前进着,不断迈向新的征途。
系列化设计能力开启深水半潜式平台批量化建造的新篇章
COSLPROSPECTOR平台是中集来福士建造的挪威北海系列半潜式平台的第四座,在COSL系列四座平台的基础上研发人员进行了总结与改进,通过自主研发和对外合作的方式又推出了新的船型GM4-D。GM4-D船型一经推出就获得了国际客户的认可,目前该型平台已有三座开工在建。系列化的设计能力推动力深水半潜式平台的批量化建造模式的实现,而系列化的平台被国际客户结构才是真正标志着中集海工已经在国际海工的高端市场得到主流客户的认可。
通过与哈尔滨工程大学、中国船舶科学研究中心合作所完成的水动力数值仿真分析、3座半潜式平台的模型实验,中集来福士的研发团队积累了较为丰富的平台总体性能优化的数据库和经验。在COSL系列半潜式钻井平台从COSLPIONEER到COSLPROSPECTOR四座平台的基础上,升级改进并研发出的同样适用挪威北海作业的GM4-D系列半潜式钻井平台,其总体运动性能进一步提高,可进行钻井作业窗口从COSLPROSPECTOR平台的96.58%进一步提高到了98%,而研发中的最新一型北海系列平台更是进一步提高到了99.33%,这意味着该平台交付后几乎可以实现在北海的全天候工作。
基于GM4-D系列,中集来福士还探讨了一种新的技术合作模式,通过和靠近并熟悉作业海域的研发团队共同研发,提升了平台对目标海域的适用性和商业价值的同时拥有该平台的80%的知识产权,为我国在高端海工产品研发的国际合作做了一次有益的、成功的尝试。
在研发设计的同时,设计人员与生产人员密切互动,提出了“大模块陆地建造”、“浮船坞整体下水”、“两万吨模块合拢”、“深水码头完整预调试”的高效半潜式平台建造四步法,并把该建造模式理念贯彻到产品设计过程中去,目前COSLPROSPECTOR平台从合同签署到交付总计35个月,这是目前该类平台建造周期的世界记录。
形成自有规范体系,打造国际海工最高标准
挪威北海设计标准中的NORSOK规范,代表了国际海上油气工程方面的最高标准。在第一座平台COSLPIONEER的设计建造过程中,由于对NORSOK规范缺乏了解,我们为此吃了很多苦,走过了很多曲折的道路。
而到了COSL系列第四座平台COSLPROSPECTOR,通过对前三座平台的总结,我们已经开始对挪威北海中深水半潜式钻井平台这种船型、对挪威北海规范驾轻就熟,形成了深刻的理解,锻炼出了国内对此经验最为丰富的团队。此次满足挪威NORSOK标准的COSLPROSPECTOR平台的交付,创造了国际上同类设计建造标准下半潜式钻井平台交付周期的一个记录,领先于韩国、新加坡等海工发达国家,代表了国际上挪威北海规范标准应用于海工装备设计建造的先进水平,使得中国在深水平台总装建造方面形成了与新加坡、韩国三足鼎力的格局。
设计中的另外一座平台是全新的第七代超深水半潜式钻井平台FRIGSTAD D90,这是全球第一座第七代半潜式钻井平台,也是全球在建的最大的半潜式钻井平台,属于半潜式平台里面的巨无霸,对研发设计团队提出了更大的挑战。第七代平台在工作海域更深、钻井能力更强的同时提出了全球适用性的要求,全球适用性的目标要求技术人员对巴西、墨西哥湾、英国北海、中国南海等多个典型海域的海况情况,以及所在国的法规及标准的适用性都做出一个系统的分析与平衡,这样才能使平台功能在各个海域都能够得到充分发挥。研发人员针对FRIGSTAD D90平台适用各个海域的、总计超过百万字的法规进行了系统梳理,从而形成了一套船厂独有的设计规范和标准,做到了该平台、乃至后续平台在适应工作海域所在国相关法规不漏、不超的设计目标。
细处着眼、精雕细琢,设计通过优化设计细节保障产品质量
所有的设计都是要通过生产过程转成产品,一个把问题留给生产人员的设计团队不是一个合格的团队。
为了提高设计质量、保障生产效率,设计团队提出了110%完整度三维设计的理念,在三维环境中构建每一个零部件,同时通过三维仿真模拟建造次序,在三维环境中进行虚拟建造,保证每一个零件、每一个设备都能够在现场按照最优的次序的安装、组建、焊接。
而上文提到的第七代FRIGSTAD D90平台由于身形庞大,国外结构专家建议采用较大面积的高强度超厚板。但是从工程意义上来说,高强超厚板在结构设计上是要尽量避免出现,因为这类钢板在具备高强度的同时必然降低了钢板的韧性,在焊接过程中极易出现微裂纹,一旦出现微裂纹就会给平台留下极大的安全隐患。听从国外专家的意见就会给生产带来极大的麻烦,中集来福士的研发人员没有盲从国外专家的建议,依靠自己的经验多次尝试,进行了平台的结构节点优化,成功的降低了关键区域的板厚,避免了大面积高强超厚板的使用。
结束语:打造国际化的海工研发平台,圆梦中集海工
目前中集海工已经形成系列化、批量化的建造能力,在未来的两年里,中集来福士将陆续交付3座作业于挪威北海的深水半潜式钻井平台(GM4-D系列)、2座超深水半潜式钻井平台,将使中集来福士半潜式平台的交付业绩达到14座。这种批量化的深水半潜式平台设计、建造、交付能力,将有力的支撑我国南海开发的战略需求,也将成为我国“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”战略的重要组成部分。
中国的海工研发设计还是刚刚起步,中国的海工产业还缺乏经验、缺乏方法、缺乏体系,这些事情仅仅靠中集来福士一个研发团队的力量是远远不够的,中集来福士研发团队已经开始与国内外高校、研究院所、船级社、关键系统供应商等海工同行建立起更广泛的合作与协同,一个国际化的海工研发合作平台正在烟台成形。
中集海工研发之路依旧漫长,为了这一份伟大的事业,我们愿风雨兼程。