9 000DWT油船設計

王劍平,肖芝財

(1.江蘇省船舶設計研究所有限公司,江蘇鎮江 212003;2.南京長航鳳凰貨運有限公司,江蘇南京 210015)

0 引言

2004～2008年間,國際油價頻繁上漲,國際油運市場異?；鸨?。由于當時的國際經濟形勢的影響,國際成品油船新造船的數量明顯增多。這一時間段,國際上三大主流運輸船(即散貨船、油船、集裝箱船)市場同樣非?；馃?。

2007年江蘇省船舶設計研究所有限公司開發、設計了9 000DWT油船,設計任務為初步設計、詳細設計以及生產設計(部分)。本船于 2009年3月建造竣工并交付新加坡船東,船舶的各項主要設計指標均達到設計要求,目前已投入運營近 1年的時間,各方面性能均表現優良。

1 設計要求和設計理念

本船簽署了詳盡的《技術規格書》作為商務合同的主要技術附件。本船的新加坡船東長期從事油運工作,擁有多艘萬噸級的成品油船,船東對這類油船有明確的技術要求、使用要求。因此,本船的方案設計、報審設計工作,主要是根據船東的具體要求和相應的規范進行的。

本船適用的規范主要有:《BV鋼質海船入級規范》,《無線電通信政府規則》,《IMO A749穩性決議》,《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則》(1969),《國際避碰規則》,《MARPOL 73/78》以及最新的修正案,《國際海事勞工公約》以及其他現行有效的國際通行法規。

在船型選擇上,經過多方案比較,最終從船舶經濟效益最大化的角度考慮,選擇了側視形狀呈 L形的船型——即將本船的貨油艙區域設計到盡可能大;同時兼顧本船的基本配置要求,盡量壓縮尾部機艙和上層建筑的空間。

本船可以裝載閃點小于 60℃的多種油品,入法國 BV船級社。本船配置雙機、雙槳、雙舵,主船體為雙底、雙殼鋼質全焊接結構,帶首側推,掛新加坡國旗,無限航區航行。本船主要用于新加坡附近海域油品運輸、加油業務以及無限航區油運業務。

2 總體布置

本船的布置首先需要滿足《技術規格書》的要求,同時還必須滿足規范對船舶的強度、穩性、防火、救生、防污染等多方面的要求。經過方案比較,最終確定本船的主要設計參數如下:

總長110.0m,垂線間長105.045m,型寬18.6m,型深10.0m,設計吃水7.4m,滿載吃水(結構吃水) 7.9m,定員17人;主機選用6DKM-26型,臺數2臺,功率為1 618kW,轉速為750r/min;設計載重量約9 000t;在7.4m設計吃水、90%最大持續功率、足夠的水深以及小風浪的情況下,設計航速約12kn。

本船的總體布置如圖 1所示,詳細布置分述如下:

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(共 6個)海水壓載艙,左右對稱。這 3對壓載艙也作為中間 5對貨油艙及 2個污油水艙的雙底、雙舷保護艙。Fr35-Fr145布置5對(共10個)貨油艙,左右對稱。Fr35～Fr46左右對稱布置2個污油水艙。全船 10個貨油艙加上 2個污油水艙的總容積為10 305.8m3,按98%裝載量、0.88t/m3密度計,共可裝載貨油8 887.7t。

Fr5～Fr35為機泵艙。Fr29～Fr35為泵艙,從尾樓甲板垂直貫通至艙底。Fr5～Fr29為機艙,共設有2層平臺甲板,布置有若干個重油艙、輕油艙、滑油艙、污油水艙、淡水艙等液艙,中間甲板以上還設有泡沫艙、空調機室、公共盥洗室和機艙監視室。根據現有的液艙配備,本船的續航力為 15d,相當于航速12kn時,航程4 320nmile。機泵艙里布置有主機、齒輪箱、軸系、主發電機、熱油鍋爐、貨油泵等船舶的主要設備。

圖1 9000DWT總布置圖

艉～Fr5中間甲板以上為舵機艙,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物間、油漆間、首儲物間、液壓泵單元和錨鏈艙。首樓甲板以上布置有錨機、絞纜機、系泊設備以及桅桿等設備。

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

2.3 尾樓甲板以上尾樓區域

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;還設有貨油控制室和二氧化碳室;煙囪和內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,醫務室和公共盥洗室各1間;還設有儲物間1間;內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、輪機長室、單人間各 1間,其中船長室和輪機長室設有專門的盥洗室;還設有應急發電機室、蓄電池室和儲物間各1間;內部主梯道垂直貫穿艙室空間。

航行甲板與羅經甲板之間,布置駕駛室、辦公室、衛生間各1間。

羅經甲板以上設有主桅桿,布置船名牌、探照燈、天線等電氣設備。

根據《SOLAS公約》關于液貨船相應條款的要求: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長度范圍內的外側壁均要求A60級耐火分隔,并且此范圍內不應設有通往貨油區域的開口。因此,本船在Fr29尾樓甲板室前壁面向貨油艙區域的窗戶,均為A60級固定式耐火玻璃窗;且在前述范圍內,均未開設風雨密門。

根據《SOLAS公約》關于液貨船相應條款的要求:本船在居住甲板設有救助艇 1艘(帶回轉式吊艇架);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潔、緊湊、大氣,線條流暢、外形美觀。

3 型線特點

本船傅氏數為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。對于中低速肥大船型,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,舯剖面系數為0.991,設計水線面系數為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,本船設有左右對稱的變圓弧形軸隧。

4 船體結構

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

本船在 Fr5、Fr29、Fr35、Fr61、Fr81、Fr101、Fr121、Fr145、Fr152共設置9道水密橫艙壁,以滿足分艙、穩性、結構強度等要求。

本船結構使用材料主要為BV-A級船用碳素結構鋼,其化學成分和機械性能滿足 BV船級社的要求。選用的焊接材料均滿足 BV規范要求,且焊接材料均持有BV證書。

主機座、熱油鍋爐、甲板機械等大型設備底座均按規范要求設計結構。在這些大型設備底座下以及強受力部位的船體結構予以局部加強。

船舶的總縱強度和船體局部強度是本船設計的關鍵之一。為此,本船采用ARGOS軟件,計算本船的《裝載手冊》,并對各種狀態下船舶承受的彎矩和剪力進行計算。局部強度采用有限元分析的方法進行計算。通過各種典型結構的計算結果分析,本船結構強度完全滿足規范要求。

因本船的結構扶強材均安裝在貨油艙內部,根據“國際船級社協會”(IACS)相應條款的要求:“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設置永久檢驗通道(PMA)”,本船在貨油艙內距基線7.9m高度水平設置鋼質全焊接檢驗通道,形式為角鋼框架 +方鋼踏步+圓鋼扶手;在首部壓載艙也設置了結構形式類似的檢驗通道。設置永久檢驗通道是這類油船的特點之一。

關于PMA,因為是近幾年剛開始設置,在船東、船級社之間存在2種不同的觀點:一種觀點是因為檢查人員攜帶的重量很小,且PMA結構不參與船體結構強度計算,因此需要減小PMA的結構強度和重量,盡量多載貨;另一種觀點為PMA的結構強度非常重要,需要達到與本船主體結構一致的板厚與強度,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,綜合考慮了本船的結構、布置上的特點,板材規格以及船廠的實際情況,最終全船共劃分成86個分段(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。整艘船舶在船臺上以“DB03雙層底分段”為大合攏基準段,采用分片、分段相結合的“島式”合攏方法,順序向首尾發展直至整船成形。

整艘船的焊接盡可能多地使用了自動焊、半自動焊,對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。根據規范的要求,在大合攏處、強受力構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 結語

根據實船傾斜試驗結果,本船的完整穩性和破損穩性均滿足規范要求;BV船級社核準的夏季載重線為7.9m,最大載重量為9 338t(7.9m吃水),總噸位為 5 219。本船設計選用大側斜螺旋槳,試航航速為12.08kn(7.4m設計吃水)。以上船體主要性能指標均超過本船《技術規格書》的要求。本船在輕載、壓載、滿載等各種載況下的浮態正常,其他船體主要性能(回轉、操縱、直航、慣性、拋起錨、噪音等)測試結果也全部合格。

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