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產業知識專欄
船為什麼會長腳?看懂自升式船舶 (Jack-up Vessel) 如何站穩海上
看過風力機安裝船(WTIV)的人,可能會注意到一個奇特的設計:船身周圍竟然豎著數支細長的「腳」,施工時甚至把整艘船抬到海面之上。這些腳有什麼作用?為什麼好好的船不浮在水上,反而要把自己「站」起來?
答案就在自升式船舶(Jack-up Vessel)的設計原理。
從一艘船,變成海上施工平台
自升式船舶最大的特色,就是船身配置數支可上下移動的樁腿(Jack-up Legs)。航行時,樁腿會收起,船舶可以正常航行或由其他船舶拖帶;抵達作業位置後,再將樁腿逐步向海床下降。
樁腿最底端通常設有面積較大的樁靴(Spud Can),它就像替樁腿穿上一雙大鞋,增加與海床的接觸面積,降低樁腿持續陷入海床的程度。
當樁腿與海床建立足夠支撐後,船上的自升系統(Jacking System)開始運作。此時樁腿的位置相對固定,系統反過來將船體沿著樁腿向上抬升,直到船身離開海面。
簡單來說,就是:樁腿下降 → 接觸海床 → 建立支撐 → 船體升高。
為什麼不浮在海上施工?
船本來就會浮,為什麼還要大費周章把它升起來?關鍵就在於海浪造成的船體運動。
一般船舶漂浮在海面時,會隨著波浪產生升沉(Heave)、橫搖(Roll)與縱搖(Pitch)。但離岸風力機安裝需要把數百甚至上千公噸的設備吊起,並在高空精準對位;如果船體持續晃動,會大幅增加吊裝作業的困難與風險。
自升式船舶將船體升離海面後,主要重量由站立於海床的樁腿承受,可大幅降低波浪直接造成的船體運動,讓它從「漂浮的船」轉變成相對穩定的海上施工平台。
這也是許多風力機安裝船採用自升式設計的重要原因。
有腳就能在哪裡都站起來嗎?
並不是。Jack-up作業與水深及海床地質密切相關。
工程團隊必須事先了解海床土壤強度、地形與障礙物,評估樁靴(Spud Can)是否能安全承受船舶與吊裝作業產生的載重。
抵達作業位置後,也不是單純「把腳放下去」而已。實務上還需經過定位、樁腿下放、預壓(Preloading)、船體抬升等程序,確認海床能提供足夠支撐後,才能進一步展開大型吊裝。
因此,那幾支看似奇特的長腳,其實是自升式船舶進行海上工程的重要關鍵。
下一次看到風力機安裝船高高站在海面上時,就可以知道:它不是擱淺,而是把自己變成了一座臨時的海上施工平台。
參考資料
• Guide to an offshore wind farm | An informative resource for offshore wind(包括照片來源)
• Wind Turbine Installation Vessels (WTIV) | DNV
• Numerical modeling and analysis of the dynamic motion response of an offshore wind turbine blade during installation by a jack-up crane vessel - ScienceDirect
