3 600DWT雙尾鰭供油船總體設計

王國強

（上海船舶研究設計院，上海 201203）

0 前言

3 600DWT雙尾鰭供油船是中國船舶燃料有限責任公司（簡稱中燃集團）委托上海船舶研究設計院完成方案及詳細設計的一項設計工程。它是在船舶市場比較低迷的時候適應渤海灣、上海、福建等沿海大港燃油供應而產生的，對中燃國內近海供油船的格局有著重要影響。該系列船共17艘，作為中燃集團大連分公司、秦皇島分公司、上海分公司的成品油運輸團隊中相對較大的供油船，對該公司意義重大。

該公司目前主要以2 300 DWT和1 000 DWT供油船為主，已經滿足不了日益增長的燃油運輸要求，而如果增加這些船的數量，則雖然增加了運輸量但會增加營運成本，且這些船運輸覆蓋范圍也很有限。從船型的戰略布置和發展規劃出發，3 600DWT的雙尾鰭供油船既可解決渤海灣區域燃油運輸上的短板，又可兼顧國內近海航運和長江中下游各港口的要求，有效擴大油品運輸區域，營運靈活，因此深得中燃集團好評。

1 船舶基本概況

1.1 船舶航區及用途

本船主要航行于國內近海航區，適合為第5代集裝箱船補充燃油，其出色的操縱性即使航行于內河河道也是很突出的。本船主要用于運輸密度為0.90～0.96 t/m3的燃料油。

1.2 船型

本船為尾機型，起居處所及駕駛室位于尾部，設有完整的尾樓和首樓。中高速柴油機驅動。設有傾斜船首，無球鼻，方尾。本船設5對貨油艙，1對污油水艙。

本船設有一層連續上甲板，布置有首尾樓、救生甲板、駕駛甲板、羅經甲板，主船體自首至尾依次為首尖艙、應急消防泵艙、貨油艙、污油水艙、泵艙、機艙及尾壓載水艙，共同構成全船的橫向水密分割。船員生活區域布置在尾部上甲板、尾樓甲板、救生甲板?？偛贾萌鐖D1所示。

圖1 總布置圖

1.3 船級

本船入中國船級社，入級符號為：

★CSAD雙殼油船，近海航區，Ice Class B，閃點＞60℃，ESP，AFS

★CSMD，BRC

1.4 主要參數

1.5 主推進系統

本船采用雙機雙槳的推進型式，主機選用4沖程、中高速、非可逆型，帶渦輪增壓和增壓空氣冷卻系統，機型為 6230ZC-4，2×960 kW（900 r/min），通過減速齒輪箱及軸系驅動固定螺距螺旋槳。在卸貨油時，主機也可通過前端的增速齒輪箱及軸系驅動貨油泵。在正常航行、進出港和卸貨油工況下，主機能燃用黏度180 cSt的燃料油。

2 主要設計特點

2.1 主尺度

2.1.1 船長

船長L的考慮需著重放在本船營運及建造成本的考慮上。本船在操縱性上要給予充分考慮，縮短船長對其操縱性亦有利，也作為對船長考慮的一個方面。本船Lpp=84.0m，也是考慮了85m以下可不設救生艇的法規要求。

2.1.2 船寬

考慮到主尺度對性能（特別是快速性和穩性）的影響主要依賴于Lpp和B，船寬對船舶穩性影響最大，船寬增加穩性提高。因此，在可接受的L/B、B/D范圍內，只要航道、碼頭等條件允許，船寬盡量做大些。另外從快速性角度來講，淺肥船采用雙尾鰭可有效減阻（見2.2.1），所以B/T可大一些，主要考慮布置的需要和經濟性。在相同吃水條件下雙尾鰭船型允許有較大的船寬及較大的方形系數，其經濟性也比較優越。

2.1.3 型深

本船為A型干舷，在保證船舶穩性、貨艙艙容和主機吊缸高度的條件下，干舷甲板的高度盡量小。型深D減小能夠減小舷側板架的構件和板材尺寸，減小舷側板架的重量，進而影響空船重量，減小營運成本，但這些考慮需要結合本船的干舷、艙容和裝載彎矩。型深D的確定需考慮寬深比B/D，做到穩性、強度和經濟性的合理統一。

本船寬深比B/D=2.113，相比較同類型大小相仿的海船而言略大一點，但也不過分大，這個值會影響貨艙段結構布置上的經濟性。B/D越大，尤其是越接近2.5，船底板架橫向屈曲應力增大的隱患就越明顯［1］，雖然 CCS 要求船長小于 90m［2］的船舶可對屈曲應力不予考慮，但過分增大的寬深比還是會造成屈曲應力上的困擾，也會造成結構重量的增加。另外，過大的寬深比B/D還會造成船舶承受彎矩的能力降低，為了達到預期的彎矩就需要增大甲板和船底板架的剖面模數，這樣也會增加空船重量［1］。B/D越小，雖然船舶承受彎矩的能力很容易就能提高，但型深會取得比較大，造成舷側構件加大，板架加重，反而對結構布置的經濟性不利，同時，初穩性還會受到影響。

2.2 水動力性能

燃料油供應船雙尾鰭線型（見圖2）的選擇，首先考慮的是船東對操縱性的需求。作為供油船，其靈活的操縱性［3］是船東比較在意的一點，所以基于我們曾經批量建造過的600 TEU集裝箱船的優秀雙尾鰭線型，在這艘船上也采用雙尾鰭、雙機、雙槳、雙舵，操縱性極好，后來經過試航也證實了這一點，其航向穩定性也不受影響，船東對此十分滿意。

2.2.1 快速性

本船Fn=0.212，較船東提供的3 000噸級雙尾鰭油船的Fn=0.189偏高，所以在型線上注意了一下去流段的設計。本船將母船線型從第6站開始的尾鰭部分適當向船中延伸1站，從第7站開始，尾鰭長度從船長L的27.9%提高至31.8%，有效增加了后體去流段的長度，再加上方尾效應的影響，去流段得到進一步加長，從而可以減小一部分形狀阻力。在實船營運中可以看到雙尾鰭船型的尾部水面僅稍有漣漪，無太大的尾波。

圖2 型線圖

參閱相關試驗數據顯示［4］，對于寬深比B/T（本船B/T=2.885）更大的船，在這方面的表現會較同等寬深比B/T的單槳或雙尾船優勢更加明顯。

雙尾鰭線型最突出的優點是可以在槳前方形成一股預旋流，更使螺旋槳效率提高。因可獲得較常規雙槳船高得多的伴流（由于較大的周向伴流的影響），而推力減額t不比常規雙槳船的大，這樣就提高了船身效率［5］。

2.2.2 操縱性

本船采用盡可能大的舵面積，雙槳舵面積比達1／29.6以上，操縱非常靈活方便。滿舵時的回轉直徑僅為2.3倍船長，遠小于規范要求的4.5倍船長；全速停船倒車試驗測得的航跡小于IMO規定的15倍船長要求。航向穩定性也令人滿意。實船試航記錄的航行軌跡見圖3。

2.3 兩種雙尾鰭型式的比較

雙尾鰭型線在機艙區域由于機艙布置等原因往往會比單槳船略肥大一些，會導致水線面也跟著增大，KM值增大，對提高穩性比較有利。

雙尾鰭型線尾部流場較單槳船平順，而且不會輕易產生尾部振動的問題［4］。但是如果尾部型線過于開闊，則內部結構垂向連續性不好，又容易產生振動。所以，對于雙尾鰭型線的結構需要考慮結構構件垂向連續性，不能僅限于機艙布置的考慮，這一點至關重要。

目前有兩種常見的雙尾鰭型式，如圖4所示。圖4（a）的雙尾鰭型線本身在結構上實現舷側構件的連續性比較容易一些，能夠很好地過渡，從而降低振動的影響。圖4（b）是出于機艙布置或者浮心位置的需要，型線開闊，有提高穩性增大尾排水量的優勢，但折角線處應力集中的隱患更為明顯一些，在結構加強上需要特別注意到，結構垂向連續性也需要在布置上特別關照，處理不好反而更容易產生振動。綜合考慮，本船采用圖4（a）的型線形式。

圖3 航跡圖

圖4 雙尾鰭型式

3 與同類船舶的比較

表1中提供的3 000 DWT油船是船東2年前為自己的船隊訂購的一型船，掛香港旗，由其他公司設計，采用雙機、雙槳、雙舵、非雙尾鰭，目前營運狀態良好。

由表1數據可以看出，本船即使在航速12.5 kn時，較3 000DWT油船在航速10.0 kn時的油耗還低：每海里主機油耗低1.6%，每載重噸對應的主機日耗油量低10%，而本船航速卻較之大25%。如果將油耗換算到同等航速下，本船的油耗指標將更具優勢。3 600 t供油船航速較高使得它在跨港供油時反應快，尤其受船東青睞。

4 結語

1）在船市低迷的時候對用船客戶的了解和其船隊分布的了解會成為我們船型設計上的一個有利因素，使我們能夠很好地把握客戶需求，進行有針對性的設計。本船改變以往小油船單槳、常規的設計理念，將雙尾鰭線型靈活應用到噸位較小的供油船上，并且從設計優勢、建造成本和客戶的供油船戰略布局的角度給客戶作了一個很好的推介，令客戶滿意。

2）船舶主尺度確定的經濟性需要作為目前船舶設計的重點之一。

3）雙尾鰭線型、寬深比B/D等因素確定時，對結構有一個較清晰的認識，能夠綜合考慮。

4）油耗成本也是航運公司最關心的一部分，雙尾鰭相對于其他雙槳船減阻效果明顯，螺旋槳效率高，使得整船省油效果好，與船東提供的掛香港旗的3 000DWT油船相比較，油耗節省明顯。

表1

5）本船稍加改型即可滿足新加坡等國的供油船規范要求，已有不少中間商前來索取船型資料，前景看好。

［1］王國強，詹明珠.45 000 t散貨船結構設計［J］船舶設計通訊，2008，（2）：42-46.

［2］鋼質海船入級規范［S］.中國船級社，2006.

［3］孫家鵬，王國強，郭晟江，等.新一代自卸水泥船設計特點及關鍵技術［J］.船舶工程，2012，（3）：18-20.

［4］張大有，朱濤，李紹波.雙尾鰭船型研究與發展分析［J］.船舶工程，2006，（6）：58-62.

［5］陸稼玲.雙尾鰭船型研究［J］.船舶設計通訊，1989，（3）：101-111.