9 000DWT油船设计

王剑平,肖芝财

(1.江苏省船舶设计研究所有限公司,江苏镇江 212003;2.南京长航凤凰货运有限公司,江苏南京 210015)

0 引言

2004～2008年间,国际油价频繁上涨,国际油运市场异常火爆。由于当时的国际经济形势的影响,国际成品油船新造船的数量明显增多。这一时间段,国际上三大主流运输船(即散货船、油船、集装箱船)市场同样非常火热。

2007年江苏省船舶设计研究所有限公司开发、设计了9 000DWT油船,设计任务为初步设计、详细设计以及生产设计(部分)。本船于 2009年3月建造竣工并交付新加坡船东,船舶的各项主要设计指标均达到设计要求,目前已投入运营近 1年的时间,各方面性能均表现优良。

1 设计要求和设计理念

本船签署了详尽的《技术规格书》作为商务合同的主要技术附件。本船的新加坡船东长期从事油运工作,拥有多艘万吨级的成品油船,船东对这类油船有明确的技术要求、使用要求。因此,本船的方案设计、报审设计工作,主要是根据船东的具体要求和相应的规范进行的。

本船适用的规范主要有:《BV钢质海船入级规范》,《无线电通信政府规则》,《IMO A749稳性决议》,《新加坡商船条例》,《国际海上人命安全公约》(SOLAS),《国际载重线公约》(1996),《国际船舶吨位丈量规则》(1969),《国际避碰规则》,《MARPOL 73/78》以及最新的修正案,《国际海事劳工公约》以及其他现行有效的国际通行法规。

在船型选择上,经过多方案比较,最终从船舶经济效益最大化的角度考虑,选择了侧视形状呈 L形的船型——即将本船的货油舱区域设计到尽可能大;同时兼顾本船的基本配置要求,尽量压缩尾部机舱和上层建筑的空间。

本船可以装载闪点小于 60℃的多种油品,入法国 BV船级社。本船配置双机、双桨、双舵,主船体为双底、双壳钢质全焊接结构,带首侧推,挂新加坡国旗,无限航区航行。本船主要用于新加坡附近海域油品运输、加油业务以及无限航区油运业务。

2 总体布置

本船的布置首先需要满足《技术规格书》的要求,同时还必须满足规范对船舶的强度、稳性、防火、救生、防污染等多方面的要求。经过方案比较,最终确定本船的主要设计参数如下:

总长110.0m,垂线间长105.045m,型宽18.6m,型深10.0m,设计吃水7.4m,满载吃水(结构吃水) 7.9m,定员17人;主机选用6DKM-26型,台数2台,功率为1 618kW,转速为750r/min;设计载重量约9 000t;在7.4m设计吃水、90%最大持续功率、足够的水深以及小风浪的情况下,设计航速约12kn。

本船的总体布置如图 1所示,详细布置分述如下:

2.1 主甲板以下

Fr152为防撞舱壁。Fr152向首为首尖舱兼压载舱,首尖舱下部布置首侧推舱,首尖舱中部嵌有锚链舱。

Fr145～Fr152为第一压载舱。Fr33～Fr145布置3对(共 6个)海水压载舱,左右对称。这 3对压载舱也作为中间 5对货油舱及 2个污油水舱的双底、双舷保护舱。Fr35-Fr145布置5对(共10个)货油舱,左右对称。Fr35～Fr46左右对称布置2个污油水舱。全船 10个货油舱加上 2个污油水舱的总容积为10 305.8m3,按98%装载量、0.88t/m3密度计,共可装载货油8 887.7t。

Fr5～Fr35为机泵舱。Fr29～Fr35为泵舱,从尾楼甲板垂直贯通至舱底。Fr5～Fr29为机舱,共设有2层平台甲板,布置有若干个重油舱、轻油舱、滑油舱、污油水舱、淡水舱等液舱,中间甲板以上还设有泡沫舱、空调机室、公共盥洗室和机舱监视室。根据现有的液舱配备,本船的续航力为 15d,相当于航速12kn时,航程4 320nmile。机泵舱里布置有主机、齿轮箱、轴系、主发电机、热油锅炉、货油泵等船舶的主要设备。

图1 9000DWT总布置图

艉～Fr5中间甲板以上为舵机舱,下部为压载水舱。

2.2 主甲板以上

Fr143～首为首楼甲板,首楼甲板下布置有储物间、油漆间、首储物间、液压泵单元和锚链舱。首楼甲板以上布置有锚机、绞缆机、系泊设备以及桅杆等设备。

Fr33～Fr145为货油舱区域,设有从尾楼甲板通往首楼甲板的步桥,以及1台0.98t×22m的悬臂式输油管吊。

2.3 尾楼甲板以上尾楼区域

尾楼甲板与居住甲板之间,布置有单人间 3间,双人间 2间,餐厅、厨房、粮食库、公共盥洗室、更衣室各1间;还设有货油控制室和二氧化碳室;烟囱和内部主梯道垂直贯穿舱室空间。

居住甲板与桥楼甲板之间,布置单人间 6间,医务室和公共盥洗室各1间;还设有储物间1间;内部主梯道垂直贯穿舱室空间。

桥楼甲板与航行甲板之间,布置船长室、轮机长室、单人间各 1间,其中船长室和轮机长室设有专门的盥洗室;还设有应急发电机室、蓄电池室和储物间各1间;内部主梯道垂直贯穿舱室空间。

航行甲板与罗经甲板之间,布置驾驶室、办公室、卫生间各1间。

罗经甲板以上设有主桅杆,布置船名牌、探照灯、天线等电气设备。

根据《SOLAS公约》关于液货船相应条款的要求:本船除驾驶室围壁以外,Fr29尾楼甲板室前壁以及Fr29向尾4.3m长度范围内的外侧壁均要求A60级耐火分隔,并且此范围内不应设有通往货油区域的开口。因此,本船在Fr29尾楼甲板室前壁面向货油舱区域的窗户,均为A60级固定式耐火玻璃窗;且在前述范围内,均未开设风雨密门。

根据《SOLAS公约》关于液货船相应条款的要求:本船在居住甲板设有救助艇 1艘(带回转式吊艇架);20人气胀式救生筏 2只,其中 1只为抛投式,另 1只为吊艇架降落式。在桥楼甲板设有全封闭抛落式耐火救生艇1艘(带起落架)。

整艘船的总体布置简洁、紧凑、大气,线条流畅、外形美观。

3 型线特点

本船傅氏数为0.198,属于中低速商船,且需要大的载货量、较大的排水量,故选用0.761的方形系数。对于中低速肥大船型,球鼻首能减少首底涡旋,降低形状阻力,故本船采用了 SV型球首。舯横剖线的形状为平底U形,舯剖面系数为0.991,设计水线面系数为0.859。前体横剖线为U-V-球首逐步过渡形,后体横剖线主要为 U形。为了方便尾轴施工,本船设有左右对称的变圆弧形轴隧。

4 船体结构

本船主船体为双底、双壳、钢质、全焊接、混合骨架形式结构,Fr33～Fr145货油舱区域采用纵骨架式,其余部分为横骨架式结构。

本船在 Fr5、Fr29、Fr35、Fr61、Fr81、Fr101、Fr121、Fr145、Fr152共设置9道水密横舱壁,以满足分舱、稳性、结构强度等要求。

本船结构使用材料主要为BV-A级船用碳素结构钢,其化学成分和机械性能满足 BV船级社的要求。选用的焊接材料均满足 BV规范要求,且焊接材料均持有BV证书。

主机座、热油锅炉、甲板机械等大型设备底座均按规范要求设计结构。在这些大型设备底座下以及强受力部位的船体结构予以局部加强。

船舶的总纵强度和船体局部强度是本船设计的关键之一。为此,本船采用ARGOS软件,计算本船的《装载手册》,并对各种状态下船舶承受的弯矩和剪力进行计算。局部强度采用有限元分析的方法进行计算。通过各种典型结构的计算结果分析,本船结构强度完全满足规范要求。

因本船的结构扶强材均安装在货油舱内部,根据“国际船级社协会”(IACS)相应条款的要求:“2006年 1月 1日或以后建造的 500总吨及以上的油船需要在货油舱内设置永久检验通道(PMA)”,本船在货油舱内距基线7.9m高度水平设置钢质全焊接检验通道,形式为角钢框架 +方钢踏步+圆钢扶手;在首部压载舱也设置了结构形式类似的检验通道。设置永久检验通道是这类油船的特点之一。

关于PMA,因为是近几年刚开始设置,在船东、船级社之间存在2种不同的观点:一种观点是因为检查人员携带的重量很小,且PMA结构不参与船体结构强度计算,因此需要减小PMA的结构强度和重量,尽量多载货;另一种观点为PMA的结构强度非常重要,需要达到与本船主体结构一致的板厚与强度,从而使PMA与主船体具有同样的使用寿命。本船最终选择了第一种方案,即使这样,本船还是额外增加了约26t的空船钢料重量。

5 船舶建造

由于建造厂的门式行车最大吊重仅为80t,故在决定本船的分段划分时,综合考虑了本船的结构、布置上的特点,板材规格以及船厂的实际情况,最终全船共划分成86个分段(分片)。最大的底部分段重量近80t,最小的平面舱壁分片仅3.8t。整艘船舶在船台上以“DB03双层底分段”为大合拢基准段,采用分片、分段相结合的“岛式”合拢方法,顺序向首尾发展直至整船成形。

整艘船的焊接尽可能多地使用了自动焊、半自动焊,对接焊缝尽可能多地使用了二氧化碳单面焊双面成形的焊接工艺。根据规范的要求,在大合拢处、强受力构件处等焊接部位采用碱性低氢型焊条(焊丝)焊接,其余部位采用酸性焊条(焊丝)焊接。

6 结语

根据实船倾斜试验结果,本船的完整稳性和破损稳性均满足规范要求;BV船级社核准的夏季载重线为7.9m,最大载重量为9 338t(7.9m吃水),总吨位为 5 219。本船设计选用大侧斜螺旋桨,试航航速为12.08kn(7.4m设计吃水)。以上船体主要性能指标均超过本船《技术规格书》的要求。本船在轻载、压载、满载等各种载况下的浮态正常,其他船体主要性能(回转、操纵、直航、惯性、抛起锚、噪音等)测试结果也全部合格。

本船于 2009年 3月顺利投入使用,正常运营近一年以来,船舶在各方面的性能表现均令人满意。