32万吨级VLCC换代开发技术亮点

中国船舶及海洋工程设计研究院 尚保国

近年来，随着国际规则规范的频繁更新，以及航运界对节能船舶的迫切需求，MARIC在国家工信部精品船型课题的支持下，对VLCC船型进行了换代开发，研发出节能、安全、环保的新一代VLCC船型，并接获了批量订单。其为招商轮船量身设计的最新一代31.8万吨VLCC首制船已经交付使用，运行良好。

由于国内外VLCC的设计都已经比较成熟，新一代VLCC研发工作主要集中于当前刚刚生效，或即将生效并对VLCC设计产生较大影响的国际规范规则上，以此为突破口，保证开发的船型能够在今后一段时间内具备较强的竞争力，形成真正的精品船型。

通过与国内外主流船东深入交流，充分考虑用户需求，融入船东的建议，根据市场需求动态调整开发方向，使换代开发船型与市场需求保持一致，确保开发船型的市场生命力。

通过搜集、整理、消化国际上技术形态、设计理念较为先进的VLCC技术并加以融会贯通，运用了MARIC在VLCC课题成果与以往设计方面的经验，对国内外最新VLCC先进船型的技术指标进行分析对比，并召开多次VLCC船型专家研讨会，使换代开发船型的技术指标与时俱进，赶超日韩，具有较强的市场竞争力及较长的生命周期。

我国自主研发、自行设计建造的32万吨级VLCC“凯杜”号

目前市场上船东特别关注油耗指标，同时新造船的EEDI指标要求于2013年1月1日生效，因此新开发的船型必须重点考虑，这既是规范的要求，也是船东降低营运成本的市场需求。

在国际上首次采用VLCC直立船首，结合线型优化、节能装置应用、G型主机优化、大直径螺旋桨优化等多种节能手段，能效达到国际先进水平；高载货能力，载重量318500吨，货舱舱容358000m3；结构优化设计大幅降低空船重量，提升了船型的建造经济性和营运经济性；实船验证的全船振动噪音性能优异，满足最新的噪声标准；前瞻性地研究了HCSR对VLCC的影响和满足HCSR要求的设计方案；配置了压载水处理装置，低硫油舱等，满足最新环保要求；压载舱防泥沙沉积设计，设置压载舱溢流舱。

以能效设计为核心的总体设计。在EEDI规范生效及燃油价格不断上涨的背景下，现有船舶的总体设计思路较以往将有所变化，对船舶的整体性能的平衡提出了更高的要求。EEDI指数及主机日油耗是目前用于衡量船舶能效水平最重要的两个指标。通过对船舶能效设计指数(EEDI)及船舶主机日油耗的深入研究，探寻了其内部规律及改进方法，对改善能效设计指数、降低船舶油耗水平的途径进行论证分析，得出改善能效的方法主要有以下途径：线型水动力优化；节能装置应用；大直径螺旋桨优化；降低空船重量（降低方形系数）；主机单位油耗优化（主机选型、主机选点、负荷模式）。通过以上对改善能效设计指数、降低船舶油耗水平途径的论证分析，我们找出了具体的能效优化措施，并在船型优化中加以贯彻，使换代开发船型较原型船的能效水平有了大幅度的提升。

以结构优化为核心的结构设计。以减轻结构重量为首要目标，通过满足CSR的描述性分析技术、基于整个货舱范围的舱段有限元分析技术、以及基于全船范围有限元模型的振动分析技术，对32万吨级VLCC开发船型的结构设计进行优化研究。从结构的整体布置到构件尺寸和材料的合理选取，多方面、多角度寻求优化空间；深入研究CSR规范要求，对决定构件尺寸的影响因素进行分析，得出优化设计思路；通过理论分析与多方案比较，在节省重量的同时兼顾工艺，得到优化的设计方案。

新一代VLCC重点对以下四个方面进行优化分析与设计，达到减轻结构重量的目的：构件布置、高强度钢应用、船首底部砰击区结构、甲板室及翼桥区域结构。

通过以CSR为核心的结构设计关键技术研究，使换代开发船型在保证结构强度和振动性能的前提下，满足CSR的结构重量较原型船减轻约6.3%，为能效水平的提升提供保证；同时有效地较低了钢料成本。

通过对HCSR主要技术内容的跟踪研究，以及对目标船型符合HCSR的验证计算得到的货舱段修改方案，使换代开发船型能基本满足即将生效的新的结构共同规范；并掌握了其对空船重量和能效水平的影响。

还有，就是满足环保规范要求的系统优化。船舶的环境污染问题将成为未来影响船舶营运市场的重要因素。通过对以环保公约要求为核心的环保规范研究，在换代船型具体的技术设计中积极反映相关要求，增加必要的设备，并从总体上进行合理的布置和系统优化设计。对于尚未正式生效的环保规范或船级社的绿色护照和环保船级要求，提出合理的解决方案，掌握了超大型油船满足最新环保要求的解决途径。

新一代VLCC还对重点对以下方面进行了研究：压载水处理装置的配置；SOX排放解决方案研究；NOX排放解决方案研究；绿色护照和环保船级。

另外，在此船型基础上，还可以根据不同船东个性化要求，准备不同主尺度、不同航速、不同主机选择和不同系统配置方案，提供量身设计。