“梦想”号结构研发团队:从设计蓝图到钢铁之躯

编者按


前不久,我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列。作为“梦想”号的研发设计单位,中国船舶集团第七〇八研究所独立完成了该船的方案设计、初步设计以及详细设计。从立项论证到建成入列,第七〇八研究所研发团队十年砥砺征程,突破了众多核心关键技术,自主研发了具有完全自主知识产权的大洋钻探船。

所官微开辟“铸‘梦’者”专栏,记录“梦想”号研发团队发扬开拓创新、团结协作、攻坚克难、勇攀高峰精神,以及“梦想”号这一大国重器的先进性和背后的故事。今天,一起来看看第七〇八研究所“梦想”号结构研发团队如何打造“梦想”号的钢铁之躯~

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随着“梦想”号大洋钻探船的建成入列,这艘我国完全自主设计、具有国际领先水平的大洋钻探船逐渐被人所知,而承载着“梦想”号功能与使命的钢铁之躯以及这背后默默付出的结构专业研发团队,还有很多不为人知的故事。
“梦想”号的结构设计堪称一场复杂而艰难的挑战之旅,当“梦想”成为现实,回首过去,点点滴滴都凝聚着研发团队的智慧与担当。




注重全局

严格确保结构安全

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“梦想”号大洋钻探船与常规钻井船不同,除了具备海洋油气钻井功能之外,还具备大洋科学钻探、取心和对岩心的船载实验功能,作业系统更加复杂,空间布置更为紧凑,要在相对有限的空间内合理布置船舶系统、钻采系统和船载实验室等,同时对安全性、舒适性、美观性等方面都提出了更高要求,给结构设计带来了巨大挑战。研发团队始终秉承“以使用功能为主导、结构安全为底线”的原则,在深入了解各个系统功能和作业场景的基础上,因地制宜地规划结构布局,并通过大量计算分析验证和优化结构设计方案,在满足使用功能的同时严格确保结构安全性,实现两者之间的完美协同,为“梦想”号可在16级超强台风条件下安全生存、6级海况条件下正常作业提供了坚实保障。



精打细算

合理控制结构重量


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空船重量重心控制对大洋钻探船的可变载荷和总体性能指标的实现至关重要,而船体结构重量占空船重量的一半以上,因此船体结构的重量重心控制是全船重量重心控制工作中的重中之重。在方案论证和初步设计阶段,研发团队凭借丰富的设计经验,结合三维设计技术精准预报了结构的重量重心;在详细设计过程中,实时监控各分段的重量重心,采用轻量化的设计理念,开展大量复杂而精细的计算分析与优化工作,力求在结构性能与重量之间找到平衡点。通过对结构重量重心的精打细算,“梦想”号实船结构重量重心与控制目标相比,重量偏差小于5‰,重心高度降低了1.5%,纵向和横向位置偏差控制在2‰以内,真正做到了把好钢用在刀刃上,为“梦想”号圆满完成全船重量重心控制目标进而实现可变载荷、稳性安全、自持力、续航力等性能指标提供了关键支撑。

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敢为人先

大胆坚持自主创新


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“梦想”号采用完全独立自主研发模式,期间克服了重重困难,结构设计也不例外。钻台是井架、转盘等钻采设备的重要载体,钻台上设备众多、接口复杂,而过去常常依赖于国外的基本设计或第三方设计。在“梦想”号项目中,结构专业研发团队勇挑重担,主动承担了钻台结构的设计任务,并创新性地提出了钻台与主船体结构一体化设计的理念。在设计前期即通过合理规划钻台与主船体结构的主桁框架、连接位置与连接形式,优化载荷传递路径;后期采用一体化建模分析技术,评估复杂海洋环境及作业载荷下钻台与主船体结构相互作用下的结构性能,并根据评估结果有针对性地进行结构优化设计。此外,针对总载荷高达2000余吨的液压钻机基座,大胆采用了箱型钻台结构设计,满足了液压钻机对钻台结构变形控制的严苛要求,将变形值控制在1‰以内。正是因为研发团队敢为人先、勇于创新的精神,为“梦想”号独立自主研发设计提供了有力支撑。

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坚持不懈

携手推进项目进度


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“梦想”号功能复杂、系统繁多,结构设计工作量非常大,研发团队敢打敢拼,遇到困难毫不退缩。在“梦想”号进入详细设计的关键时期,正赶上新冠疫情的高发期,突如其来的居家隔离打乱了原本有条不紊的设计节奏。然而研发团队并没有因此而懈怠,相反更加斗志昂扬,想法设法克服面临的重重困难。团队成员中很多都是年轻父母,居家办公期间还要辅导小孩上网课,负责家庭每天的饮食起居,同时还积极响应号召争做社区志愿者……工作强度和心理压力比平时更高。为了确保项目进度,研发团队牺牲了休息时间,经常后半夜还在线上讨论技术问题。正是在困难面前毫不退缩,发扬了“开拓创新、团结协作、攻坚克难、勇攀高峰“梦想”号精神,对各类技术问题快速响应,最终保质保量地完成研发设计任务,确保了项目的顺利推进。

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“十年磨一剑”,从最初方案构想变成设计蓝图,再从设计蓝图变成钢铁之躯,“梦想”已然成真。承载着全球科学家“打穿地壳、进入地球深部”的科学梦想,向着深蓝,“梦想”即将启航。


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策划:党群工作部、海工部