9 000DWT油船設(shè)計(jì)

王劍平,肖芝財(cái)

(1.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司,江蘇鎮(zhèn)江 212003;2.南京長航鳳凰貨運(yùn)有限公司,江蘇南京 210015)

0 引言

2004～2008年間,國際油價(jià)頻繁上漲,國際油運(yùn)市場(chǎng)異?；鸨?。由于當(dāng)時(shí)的國際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響,國際成品油船新造船的數(shù)量明顯增多。這一時(shí)間段,國際上三大主流運(yùn)輸船(即散貨船、油船、集裝箱船)市場(chǎng)同樣非?；馃帷?/p>

2007年江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司開發(fā)、設(shè)計(jì)了9 000DWT油船,設(shè)計(jì)任務(wù)為初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)設(shè)計(jì)(部分)。本船于 2009年3月建造竣工并交付新加坡船東,船舶的各項(xiàng)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,目前已投入運(yùn)營近 1年的時(shí)間,各方面性能均表現(xiàn)優(yōu)良。

1 設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)理念

本船簽署了詳盡的《技術(shù)規(guī)格書》作為商務(wù)合同的主要技術(shù)附件。本船的新加坡船東長期從事油運(yùn)工作,擁有多艘萬噸級(jí)的成品油船,船東對(duì)這類油船有明確的技術(shù)要求、使用要求。因此,本船的方案設(shè)計(jì)、報(bào)審設(shè)計(jì)工作,主要是根據(jù)船東的具體要求和相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行的。

本船適用的規(guī)范主要有:《BV鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》,《無線電通信政府規(guī)則》,《IMO A749穩(wěn)性決議》,《新加坡商船條例》,《國際海上人命安全公約》(SOLAS),《國際載重線公約》(1996),《國際船舶噸位丈量規(guī)則》(1969),《國際避碰規(guī)則》,《MARPOL 73/78》以及最新的修正案,《國際海事勞工公約》以及其他現(xiàn)行有效的國際通行法規(guī)。

在船型選擇上,經(jīng)過多方案比較,最終從船舶經(jīng)濟(jì)效益最大化的角度考慮,選擇了側(cè)視形狀呈 L形的船型——即將本船的貨油艙區(qū)域設(shè)計(jì)到盡可能大;同時(shí)兼顧本船的基本配置要求,盡量壓縮尾部機(jī)艙和上層建筑的空間。

本船可以裝載閃點(diǎn)小于 60℃的多種油品,入法國 BV船級(jí)社。本船配置雙機(jī)、雙槳、雙舵,主船體為雙底、雙殼鋼質(zhì)全焊接結(jié)構(gòu),帶首側(cè)推,掛新加坡國旗,無限航區(qū)航行。本船主要用于新加坡附近海域油品運(yùn)輸、加油業(yè)務(wù)以及無限航區(qū)油運(yùn)業(yè)務(wù)。

2 總體布置

本船的布置首先需要滿足《技術(shù)規(guī)格書》的要求,同時(shí)還必須滿足規(guī)范對(duì)船舶的強(qiáng)度、穩(wěn)性、防火、救生、防污染等多方面的要求。經(jīng)過方案比較,最終確定本船的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下:

總長110.0m,垂線間長105.045m,型寬18.6m,型深10.0m,設(shè)計(jì)吃水7.4m,滿載吃水(結(jié)構(gòu)吃水) 7.9m,定員17人;主機(jī)選用6DKM-26型,臺(tái)數(shù)2臺(tái),功率為1 618kW,轉(zhuǎn)速為750r/min;設(shè)計(jì)載重量約9 000t;在7.4m設(shè)計(jì)吃水、90%最大持續(xù)功率、足夠的水深以及小風(fēng)浪的情況下,設(shè)計(jì)航速約12kn。

本船的總體布置如圖 1所示,詳細(xì)布置分述如下:

2.1 主甲板以下

Fr152為防撞艙壁。Fr152向首為首尖艙兼壓載艙,首尖艙下部布置首側(cè)推艙,首尖艙中部嵌有錨鏈艙。

Fr145～Fr152為第一壓載艙。Fr33～Fr145布置3對(duì)(共 6個(gè))海水壓載艙,左右對(duì)稱。這 3對(duì)壓載艙也作為中間 5對(duì)貨油艙及 2個(gè)污油水艙的雙底、雙舷保護(hù)艙。Fr35-Fr145布置5對(duì)(共10個(gè))貨油艙,左右對(duì)稱。Fr35～Fr46左右對(duì)稱布置2個(gè)污油水艙。全船 10個(gè)貨油艙加上 2個(gè)污油水艙的總?cè)莘e為10 305.8m3,按98%裝載量、0.88t/m3密度計(jì),共可裝載貨油8 887.7t。

Fr5～Fr35為機(jī)泵艙。Fr29～Fr35為泵艙,從尾樓甲板垂直貫通至艙底。Fr5～Fr29為機(jī)艙,共設(shè)有2層平臺(tái)甲板,布置有若干個(gè)重油艙、輕油艙、滑油艙、污油水艙、淡水艙等液艙,中間甲板以上還設(shè)有泡沫艙、空調(diào)機(jī)室、公共盥洗室和機(jī)艙監(jiān)視室。根據(jù)現(xiàn)有的液艙配備,本船的續(xù)航力為 15d,相當(dāng)于航速12kn時(shí),航程4 320nmile。機(jī)泵艙里布置有主機(jī)、齒輪箱、軸系、主發(fā)電機(jī)、熱油鍋爐、貨油泵等船舶的主要設(shè)備。

圖1 9000DWT總布置圖

艉～Fr5中間甲板以上為舵機(jī)艙,下部為壓載水艙。

2.2 主甲板以上

Fr143～首為首樓甲板,首樓甲板下布置有儲(chǔ)物間、油漆間、首儲(chǔ)物間、液壓泵單元和錨鏈艙。首樓甲板以上布置有錨機(jī)、絞纜機(jī)、系泊設(shè)備以及桅桿等設(shè)備。

Fr33～Fr145為貨油艙區(qū)域,設(shè)有從尾樓甲板通往首樓甲板的步橋,以及1臺(tái)0.98t×22m的懸臂式輸油管吊。

2.3 尾樓甲板以上尾樓區(qū)域

尾樓甲板與居住甲板之間,布置有單人間 3間,雙人間 2間,餐廳、廚房、糧食庫、公共盥洗室、更衣室各1間;還設(shè)有貨油控制室和二氧化碳室;煙囪和內(nèi)部主梯道垂直貫穿艙室空間。

居住甲板與橋樓甲板之間,布置單人間 6間,醫(yī)務(wù)室和公共盥洗室各1間;還設(shè)有儲(chǔ)物間1間;內(nèi)部主梯道垂直貫穿艙室空間。

橋樓甲板與航行甲板之間,布置船長室、輪機(jī)長室、單人間各 1間,其中船長室和輪機(jī)長室設(shè)有專門的盥洗室;還設(shè)有應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、蓄電池室和儲(chǔ)物間各1間;內(nèi)部主梯道垂直貫穿艙室空間。

航行甲板與羅經(jīng)甲板之間,布置駕駛室、辦公室、衛(wèi)生間各1間。

羅經(jīng)甲板以上設(shè)有主桅桿,布置船名牌、探照燈、天線等電氣設(shè)備。

根據(jù)《SOLAS公約》關(guān)于液貨船相應(yīng)條款的要求:本船除駕駛室圍壁以外,Fr29尾樓甲板室前壁以及Fr29向尾4.3m長度范圍內(nèi)的外側(cè)壁均要求A60級(jí)耐火分隔,并且此范圍內(nèi)不應(yīng)設(shè)有通往貨油區(qū)域的開口。因此,本船在Fr29尾樓甲板室前壁面向貨油艙區(qū)域的窗戶,均為A60級(jí)固定式耐火玻璃窗;且在前述范圍內(nèi),均未開設(shè)風(fēng)雨密門。

根據(jù)《SOLAS公約》關(guān)于液貨船相應(yīng)條款的要求:本船在居住甲板設(shè)有救助艇 1艘(帶回轉(zhuǎn)式吊艇架);20人氣脹式救生筏 2只,其中 1只為拋投式,另 1只為吊艇架降落式。在橋樓甲板設(shè)有全封閉拋落式耐火救生艇1艘(帶起落架)。

整艘船的總體布置簡(jiǎn)潔、緊湊、大氣,線條流暢、外形美觀。

3 型線特點(diǎn)

本船傅氏數(shù)為0.198,屬于中低速商船,且需要大的載貨量、較大的排水量,故選用0.761的方形系數(shù)。對(duì)于中低速肥大船型,球鼻首能減少首底渦旋,降低形狀阻力,故本船采用了 SV型球首。舯橫剖線的形狀為平底U形,舯剖面系數(shù)為0.991,設(shè)計(jì)水線面系數(shù)為0.859。前體橫剖線為U-V-球首逐步過渡形,后體橫剖線主要為 U形。為了方便尾軸施工,本船設(shè)有左右對(duì)稱的變圓弧形軸隧。

4 船體結(jié)構(gòu)

本船主船體為雙底、雙殼、鋼質(zhì)、全焊接、混合骨架形式結(jié)構(gòu),Fr33～Fr145貨油艙區(qū)域采用縱骨架式,其余部分為橫骨架式結(jié)構(gòu)。

本船在 Fr5、Fr29、Fr35、Fr61、Fr81、Fr101、Fr121、Fr145、Fr152共設(shè)置9道水密橫艙壁,以滿足分艙、穩(wěn)性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。

本船結(jié)構(gòu)使用材料主要為BV-A級(jí)船用碳素結(jié)構(gòu)鋼,其化學(xué)成分和機(jī)械性能滿足 BV船級(jí)社的要求。選用的焊接材料均滿足 BV規(guī)范要求,且焊接材料均持有BV證書。

主機(jī)座、熱油鍋爐、甲板機(jī)械等大型設(shè)備底座均按規(guī)范要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在這些大型設(shè)備底座下以及強(qiáng)受力部位的船體結(jié)構(gòu)予以局部加強(qiáng)。

船舶的總縱強(qiáng)度和船體局部強(qiáng)度是本船設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。為此,本船采用ARGOS軟件,計(jì)算本船的《裝載手冊(cè)》,并對(duì)各種狀態(tài)下船舶承受的彎矩和剪力進(jìn)行計(jì)算。局部強(qiáng)度采用有限元分析的方法進(jìn)行計(jì)算。通過各種典型結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果分析,本船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完全滿足規(guī)范要求。

因本船的結(jié)構(gòu)扶強(qiáng)材均安裝在貨油艙內(nèi)部,根據(jù)“國際船級(jí)社協(xié)會(huì)”(IACS)相應(yīng)條款的要求:“2006年 1月 1日或以后建造的 500總噸及以上的油船需要在貨油艙內(nèi)設(shè)置永久檢驗(yàn)通道(PMA)”,本船在貨油艙內(nèi)距基線7.9m高度水平設(shè)置鋼質(zhì)全焊接檢驗(yàn)通道,形式為角鋼框架 +方鋼踏步+圓鋼扶手;在首部壓載艙也設(shè)置了結(jié)構(gòu)形式類似的檢驗(yàn)通道。設(shè)置永久檢驗(yàn)通道是這類油船的特點(diǎn)之一。

關(guān)于PMA,因?yàn)槭墙鼛啄陝傞_始設(shè)置,在船東、船級(jí)社之間存在2種不同的觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)是因?yàn)闄z查人員攜帶的重量很小,且PMA結(jié)構(gòu)不參與船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算,因此需要減小PMA的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和重量,盡量多載貨;另一種觀點(diǎn)為PMA的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度非常重要,需要達(dá)到與本船主體結(jié)構(gòu)一致的板厚與強(qiáng)度,從而使PMA與主船體具有同樣的使用壽命。本船最終選擇了第一種方案,即使這樣,本船還是額外增加了約26t的空船鋼料重量。

5 船舶建造

由于建造廠的門式行車最大吊重僅為80t,故在決定本船的分段劃分時(shí),綜合考慮了本船的結(jié)構(gòu)、布置上的特點(diǎn),板材規(guī)格以及船廠的實(shí)際情況,最終全船共劃分成86個(gè)分段(分片)。最大的底部分段重量近80t,最小的平面艙壁分片僅3.8t。整艘船舶在船臺(tái)上以“DB03雙層底分段”為大合攏基準(zhǔn)段,采用分片、分段相結(jié)合的“島式”合攏方法,順序向首尾發(fā)展直至整船成形。

整艘船的焊接盡可能多地使用了自動(dòng)焊、半自動(dòng)焊,對(duì)接焊縫盡可能多地使用了二氧化碳單面焊雙面成形的焊接工藝。根據(jù)規(guī)范的要求,在大合攏處、強(qiáng)受力構(gòu)件處等焊接部位采用堿性低氫型焊條(焊絲)焊接,其余部位采用酸性焊條(焊絲)焊接。

6 結(jié)語

根據(jù)實(shí)船傾斜試驗(yàn)結(jié)果,本船的完整穩(wěn)性和破損穩(wěn)性均滿足規(guī)范要求;BV船級(jí)社核準(zhǔn)的夏季載重線為7.9m,最大載重量為9 338t(7.9m吃水),總噸位為 5 219。本船設(shè)計(jì)選用大側(cè)斜螺旋槳,試航航速為12.08kn(7.4m設(shè)計(jì)吃水)。以上船體主要性能指標(biāo)均超過本船《技術(shù)規(guī)格書》的要求。本船在輕載、壓載、滿載等各種載況下的浮態(tài)正常,其他船體主要性能(回轉(zhuǎn)、操縱、直航、慣性、拋起錨、噪音等)測(cè)試結(jié)果也全部合格。

本船于 2009年 3月順利投入使用,正常運(yùn)營近一年以來,船舶在各方面的性能表現(xiàn)均令人滿意。