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从两岛到三岛，再到可移动式浮箱，浅谈半潜船推进系统的设计变迁

半潜船作为特种运输船舶 ， 其最大的特点是能利用浮装/浮卸或码头滑装/滑卸（滚装/滚卸）大型货物 ， 以及浮托安装海洋平台 。 然而 ， 根据运营商的不完全统计 ， 实际半潜船的航行运输工况占据整个运营时间的90% 。 这意味着半潜船的推进系统设计 ， 除了考虑特种作业时的适用范围 ， 还要考虑长途运输的经济性 。 在另一面 ， 随着半潜船的发展 ， 其在布局上也发生着变化 ， 从早期的两岛式逐步过渡到三岛甚至四岛；浮箱也从固定式朝着可移动式或分离式方向发展 ， 而这些变化必然引起推进系统的变化 。 今天笔者就基于半潜船推进系统的设计要求 ， 以布局变化为切入点 ， 浅谈推进系统的设计变迁 。
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半潜船港口滑装大型模块
两岛式半潜船
早期的半潜船大多是以油轮、散货船等船型改建而来 ， 改建的方式基本上都是保留船艏和船艉 ， 中间的货舱部分切除上半部分 ， 并重新安装载货甲板 。 在外观上 ， 该型半潜船两头高中间低；而在半潜吃水时 ， 仅有艏部和艉部仍在吃水线以上 ， 因此称为两岛式或艏艉式 。
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两岛式半潜船
两岛式半潜船的推进系统
由于两岛式半潜船大多是用货船改建而来 ， 且艉部的机舱部分基本得以保留 ， 因此基本保留了原有货船的推进系统 。 传统货船普遍采用低速柴油机直接驱动螺旋桨的推进形式 ， 那么两岛式半潜船的推进系统也基本上是由低速柴油机直接驱动螺旋桨的形式 。 这种推进形式由于采用了低速柴油机和直接传动 ， 所以具有油耗低传动效率高的优点 ， 能满足半潜船长途运输经济性的要求 。
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直接传动的船舶推进系统
两岛式半潜船存在的问题
改建而来的两岛式半潜船 ， 虽然成本低 ， 且航行经济性好 ， 但是由于船型限制存在很大局限性 。 第一个限制是：由于艏艉两岛的存在 ， 货物只能从舷侧装入 ， 超长的货物装不进去 ， 货物的长度将受到限制 。 第二个限制是：两岛式半潜船的驾驶室大多设置在艉部 ， 对货物高度有一些要求；当运输超高的货物时 ， 驾驶室视线被遮挡 ， 只能增设艏楼辅助驾驶或观察瞭望装置来改进 ， 操作使用上明显不便 ， 安全性受到很大影响 。 正因为这些问题 ， 使两岛式半潜船在货源竞争上不具优势 ， 所以正逐步淡出半潜船主力运输市场 。
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两岛式半潜船运输海洋平台 ， 艏部设有辅助驾驶
三岛式半潜船
三岛式半潜船是当下半潜船的主流形式 ， 它的特点是艏部设有高大的艏楼 ， 艉部左右各有一个浮箱 。 该型半潜船的优点是：驾驶室设在艏楼解决了货物遮挡视线的问题；艉楼变为两个浮箱增大了甲板面积；艉部两个浮箱之间的间距保证货物能从艉部装入 ， 也可以运输超长的货物 。 三岛式半潜船根据艉部浮箱的不同可以分为固定式、移动式和分离式等 。
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三岛式半潜船运输超长的货物
三岛式半潜船的推进系统（固定式艉部浮箱）
从布置的角度来说 ， 船舶的机舱布置靠后 ， 对推进系统有利 ， 所以三岛式半潜船的机舱一般设置在艉部 。 然而 ， 艉部取消了艉楼 ， 意味着机舱只能设置载货甲板以下 ， 这样机舱的高度将受到很大的限制 ， 而对于低速主机而言 ， 高度普遍偏高 ， 因此会面临安装高度不够的窘境 。 为了克服这一问题 ， 三岛式半潜船只能选用高度更低的中、高速柴油机作为主机 ， 因此该型船舶的推进系统基本是由中速柴油机经齿轮箱减速再驱动螺旋桨的形式 。 至于机舱通风以及主机排气的问题则可通过艉部固定的浮箱来实现 。
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艉部浮箱作为烟囱
三岛式半潜船的推进系统（可移动式艉部浮箱）
为了进一步提高货物装载的灵活性 ， 越来越多的三岛式半潜船采用可拆卸移动式艉部浮箱 。 可拆卸式的浮箱 ， 无法布置机舱风道和排气管；而为了保证半潜船甲板装载 ， 甲板上不允许有任何伸出主甲板的管路 ， 这样推进系统的设计将遭遇很大困难 。 为此 ， 采用可移动式艉部浮箱的半潜船多采用电力推进形式 ， 把主机布置在艏楼或艏楼 ， 机舱通风和主机排气利用艏楼来实现；螺旋桨则由布置在艉部的推进电机驱动 。
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移除艉部浮箱 ， 实现艉部滚装大型货物
吊舱式推进器
吊舱式推进器（POD）是伴随着电力推进的发展而产生 ， 其设计理念是对电力推进形式的创新发展 。 该推进器主要由支架、吊舱和螺旋桨等部件组成 ， 其中吊舱通过支架悬挂在船体下面 ， 支架上端与船体连接处采用了回转轴承 ， 推进电机置于吊舱内部直接驱动舱体前端或者后端的螺旋桨 。 吊舱式推进器主要的优势有：一是 ， 拥有全向推进能力 ， 能大大改善船舶的操纵性和机动性；二是 ， 省去传动轴 ， 且螺旋桨在均匀的伴流中工作 ， 推进效率高 。 鉴于以上 ， 可以说吊舱式推进器是兼顾动力定位和航行运输工况较好的推进器 ， 因此在半潜船的应用上极具潜力 。
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吊舱式推进器
结语
从两岛到三岛 ， 甚至四岛 ， 反映了半潜船的上建是朝着小型化的方向发展 ， 这对于推进系统布置的灵活性要求会越来越高 ， 传统的轴传动的推进系统显然是无法满足要求的 。 而电力推进的出现 ， 给半潜船推进系统的设计带来质的飞跃 ， 也给新型推进器的应用带来无限可能 ， 将是半潜船推进系统发展的主流方向 。 不过无论如何发展 ， 半潜船的推进系统都应考虑特种作业时的适用范围 ， 以及长途运输的经济性 。
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世界最大半潜船“DockwiseVanguard”号 ， 属于四岛式半潜船
参考资料：《半潜船工程设计》《舰船新型推进系统》《船舶动力装置原理与设计》《船舶电力推进系统》
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【从两岛到三岛，再到可移动式浮箱，浅谈半潜船推进系统的设计变迁】作者：小船人的梦想2020年4月18号


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