2.2万DWT浅吃水油船设计分析

肖建华，　周柏利，　夏　添，　张博宇，　刘　伟

(大连中远船务工程有限公司，辽宁 大连 116113)

2.2万DWT浅吃水油船设计分析

肖建华，周柏利，夏添，张博宇，刘伟

(大连中远船务工程有限公司，辽宁 大连 116113)

摘要:为给浅吃水油船的设计提供参考，以某公司在建的2.2万DWT浅吃水肥大型油船为例，简要介绍了该船的船型特点、主尺度、总布置、型线设计、结构设计以及轮机电气设计，并介绍了其设计的独特性。

关键词:油船；船型特点；总布置；型线设计；结构设计

0引言

大连中远船务工程有限公司为新加坡某成品油营运公司建造的2.2万DWT油船,主要营运新加坡附近等东南亚航线。这些航线普遍存在水深较浅的特点，船舶所有人要求船舶在远洋运输的基础上又具备加油船功能。考虑到这些特点，在建造该船时采用扁平、肥大、浅吃水设计，同时“扁平”型设计也有利于减少静水弯矩和波浪弯矩，从而节省船体钢材。

1概述

1.1船型

该2.2万DWT油船为双机、双桨、双艉鳍、单甲板、方艉、双层底、双壳的艉机型船舶，设有倾斜艏柱。由2台中速柴油机通过减速齿轮箱驱动四叶定距桨推进，并设有2台由液压舵机驱动的襟翼悬挂舵。货油舱和污油舱为双底双壳结构；机舱为双层底结构，置于货油舱和泵舱之后。

该船航区为无限航区，适于运载闪点在60 ℃以下的散装重燃油、柴油等成品油，主要设计为每次只装载1种或2种油类。

该船安装了毂帽鳍、节能导管装置和襟翼舵，能够改善推进性能、船舶的应舵性能和回转性能。

1.2主尺度及主要参数(见表1)

表1　2.2万DWT油船主尺度及主要参数

1.3总布置与稳性

图1　货舱及边压载舱布置图

该船既有远洋运输功能，又具备加油船功能。其货舱及边压载舱布置见图1。图1中：货油舱采用整体式液舱、双壳双底结构，其纵、横舱壁均采用垂直槽结构形式，共有6对货油舱(左、右舷)和1对污油舱(左、右舷)，其中污油舱在满载出港工况下也可兼做货油舱；双层底和边舱为6对专用压载水舱(左、右舷)，其高度和宽度在满足MARPOL公约要求的前提下，满足航行工况稳性计算中螺旋桨浸没的要求。

为满足船舶所有人的使用要求，详细计算了包括进坞、螺旋桨检修、正常压载进出港、重压载进出港、不同组合的隔舱装载设计吃水和结构吃水进出港、均质装载设计吃水和结构吃水进出港、低密度均质装载设计吃水和结构吃水进出港、MARPOL公约强制要求工况、IMO URS11强制要求的工况，船体梁总纵强度均能满足各个工况的要求，初稳性高度均满足各个工况的要求，且有较大裕度。

由载重线公约定义可知，该船属A型船;根据公约要求和设计经验，该船选用B型干舷;其破舱稳性选用确定性法计算，计算软件为NAPA。在150 m<船长<225 m的艉机型船的机舱前后壁各有一破损的前提下，校核不同组合的隔舱装载设计吃水和结构吃水进出港、均质装载设计吃水和结构吃水进出港工况的破舱稳性，经过NAPA计算，船船底部和舷侧无论何处出现破损,剩余浮力均能满足要求。

2型线设计及模型试验验证

考虑到船舶所有人营运的航道具有浅吃水的特点，船舶所受的粘性阻力与兴波阻力将不同于在深水水域中航行时的情况，主要体现在水与船体的相对速度增大；同时，船体兴波的情况亦将受到影响，致使船的航态和阻力性能等均发生变化，即发生浅水效应。

根据浅吃水扁平型设计以及Vs<0.5(gh^0.5)时，浅水中的阻力值较深水中的阻力值没有明显增加的理念，设计了型线并进行了前期计算流体力学的初步验证(见图2)，其快速性将利用船模试验来验证。

图2　型线图

船模试验依据CB*/Z 326—1982一般排水量船模阻力试验方法、CB/T 346—1997螺旋桨模型敞水试验方法以及CB/Z 239—2008常规排水型船模双桨自航试验方法进行；试验水池为某研究所基础研究部水池；试验过程及结果见图3～图5。

图3　船模艉部轮廓

图4　实船艉部轮廓

图5　船模拖航试验

根据试验结果绘制曲线(见图6～图8)。

图6　有效功率曲线

图7　剩余阻力系数曲线

图8　敞水性征曲线

由图6～图8可知，服务航速为11.0 kn时的总阻力和有效功率。结果表明：船舶的快速性和日油耗均达到了船舶所有人的要求。另外，若航速超过13 kn,则阻力会明显增加，因此该船的设计航速不宜超过13 kn, 实际选定的营运最大航速为12.5 kn。

3船体结构设计

图9　中横剖面图

该船的规范船长为148.2 m，船宽为36.0 m，长宽比<5，需要对其营运过程中的最大中拱、中垂波浪弯矩和剪力做直接水动力分析，并结合静水弯矩对船体梁总纵强度进行校核，其波浪弯矩和剪力的直接水动力分析不同于常规船。此外，该船两柱间长(149.8 m)和规范船长(148.2 m)均<150 m，无需满足共同油船结构规范CSR，仅满足NK钢制海船规范即可，巧妙地减少了共同结构规范带来的额外钢结构重量，增大了载重吨，提高了船厂的建造利润和船东的营运利润。

由于该船所装载的货物均为成品油类，要求其密度不超过1.025 t/m3; 结构构件规范校核以及三舱段强度直接计算均按照该最小要求密度(1.025 t/m3)进行核算，通过选用不同的纵骨间距，在满足船体梁强度的同时兼顾最小的空船结构重量。经过反复验算，纵骨间距选用800 mm，其典型结构见图9。

该船的结构设计特点为：

(1) 船体较宽，为保证其总纵强度满足规范要求，全船均采用纵骨架式；

(2) 舯部位置设置一道垂直槽型纵舱壁，考虑到上甲板垂直槽型纵舱壁的刚性支撑，设置上顶墩; 底部为双层底结构,已经能够形成一个刚性支撑，无需再设置下顶墩；

(3) 底部结构不同于普通油轮,额外增加一道旁桁材；

(4) 根据国际海上人命安全公约检验(SOLAS PMA)要求，舷侧压载舱利用结构构件作为一道检验通道，从而满足建造过程中的结构强度要求，以及日后营运检验的需求。

4轮机及电气设计

图10　压载水处理装置管线连接图

作为常规成品油船，其轮机布置、管系设计以及电气设计无特殊的地方，但是根据船舶所有人的要求，该船安装了压载水处理装置。

目前强制要求普通商船安装压载水处理装置的条件还未达到，大多数的船舶都只是在设计阶段于机舱内预留压载水处理装置空间，以备日后压载水公约生效后安装。为了海洋环境的友好，该船先于规范要求,安装了压载水处理装置系统，其原理是过滤+紫外线(UV)照射。压载过程见图10，压载水首先通过压载泵,经过滤滤掉尺寸>50 μm的杂质及生物；随后通过UV单元，将其他微小生物消灭后注入压载舱。船舶排载过程中，压载泵将压载水从舱内抽出,不再经过过滤器，而是直接通过UV单元再次杀菌后排出。经过该装置处理过的压载水不会产生有害物质，不会对海洋造成二次污染,不会对压载舱及管路等造成腐蚀。此外，采用压缩空气对滤器进行反冲洗,UV功率可根据压载水流量自动变频调整，因此能同时达到节能的效果。

5结语

通过对2.2万DWT油船这一指定船型的设计进行分析，简要介绍了该船的设计特点、总体设计、型线设计、船模试验、型线快速性验证、结构设计和轮机电气设计的亮点，限于篇幅，不一一进行详细分析、展开，为以后的浅吃水油船设计提供一些有价值的建议。

参考文献：

[1]冯大奎, 叶恒奎,杨向晖，等.超浅吃水肥大船舶首部线型优化[J]. 中国造船, 2009，50(3):180-185.

[2]邱伟强.VLCC结构优化设计研究[J]. 上海造船, 2006(4):13-15.

[3]NK, Rules and Regulations for the Classification of Ships[R]. Tokyo: Nippon Kaiji Kyokai, 2013.

[4]DNV, Common Structural Rules for Double Hull Oil Tanker[R]. Olso: Det Norske Veritas, 2012.

我国船舶自动识别系统正式上线

船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)信息服务平台近日正式上线运行。今后，公众可通过该平台，免费了解和掌握航行于我国沿海和内河水域船舶的实时动态数据。

AIS由陆基岸台和船载电台构成，在船—船、船—岸之间采集和交换船舶实时位置、航向、航速等船舶航行动态信息，船舶尺度、所载货物等船舶静态信息和相关的安全信息。据交通运输部海事局介绍，AIS平台可提供我国及全球部分水域的船舶交通实况的综合服务。

按照国际公约及相关标准要求，交通运输部海事局已在我国建设了402座AIS岸基台站，覆盖全国沿海及内河高等级航道和相关水域。

收稿日期：2014-11-28

作者简介：肖建华(1979—)，男，辽宁葫芦岛人，工程师，主要从事CSR大型油轮、FPSO、绿色环保型OSU的设计与研究。

文章编号：1674-5949(2015)01-027-05

中图分类号：U662

文献标志码：A

Design and Analysis of 22 000 DWT Tanker

XiaoJianhua，ZhouBaili，XiaTian，ZhangBoyu，LiuWei

(COSCO (Dalian) Shipyard Co., Ltd, Dalian 116113,China)

Abstract:This paper briefly introduces the typical design idea, the main particulars and general arrangement, the hull form design and structural design, and the machinery and electrical designs. The exclusive characteristics of 22,000 DWT tanker built in the company is presented.

Key words:tanker; ship type; general arrangement; hull form design; structure design