肖建華，　周柏利，　夏　添，　張博宇，　劉　偉

(大連中遠船務工程有限公司，遼寧 大連 116113)

2.2萬DWT淺吃水油船設計分析

肖建華，周柏利，夏添，張博宇，劉偉

(大連中遠船務工程有限公司，遼寧 大連 116113)

摘要:為給淺吃水油船的設計提供參考，以某公司在建的2.2萬DWT淺吃水肥大型油船為例，簡要介紹了該船的船型特點、主尺度、總布置、型線設計、結構設計以及輪機電氣設計，并介紹了其設計的獨特性。

關鍵詞:油船；船型特點；總布置；型線設計；結構設計

0引言

大連中遠船務工程有限公司為新加坡某成品油營運公司建造的2.2萬DWT油船,主要營運新加坡附近等東南亞航線。這些航線普遍存在水深較淺的特點，船舶所有人要求船舶在遠洋運輸?shù)幕A上又具備加油船功能。考慮到這些特點，在建造該船時采用扁平、肥大、淺吃水設計，同時“扁平”型設計也有利于減少靜水彎矩和波浪彎矩，從而節(jié)省船體鋼材。

1概述

1.1船型

該2.2萬DWT油船為雙機、雙槳、雙艉鰭、單甲板、方艉、雙層底、雙殼的艉機型船舶，設有傾斜艏柱。由2臺中速柴油機通過減速齒輪箱驅動四葉定距槳推進，并設有2臺由液壓舵機驅動的襟翼懸掛舵。貨油艙和污油艙為雙底雙殼結構；機艙為雙層底結構，置于貨油艙和泵艙之后。

該船航區(qū)為無限航區(qū)，適于運載閃點在60 ℃以下的散裝重燃油、柴油等成品油，主要設計為每次只裝載1種或2種油類。

該船安裝了轂帽鰭、節(jié)能導管裝置和襟翼舵，能夠改善推進性能、船舶的應舵性能和回轉性能。

1.2主尺度及主要參數(shù)(見表1)

表1　2.2萬DWT油船主尺度及主要參數(shù)

1.3總布置與穩(wěn)性

圖1　貨艙及邊壓載艙布置圖

該船既有遠洋運輸功能，又具備加油船功能。其貨艙及邊壓載艙布置見圖1。圖1中：貨油艙采用整體式液艙、雙殼雙底結構，其縱、橫艙壁均采用垂直槽結構形式，共有6對貨油艙(左、右舷)和1對污油艙(左、右舷)，其中污油艙在滿載出港工況下也可兼做貨油艙；雙層底和邊艙為6對專用壓載水艙(左、右舷)，其高度和寬度在滿足MARPOL公約要求的前提下，滿足航行工況穩(wěn)性計算中螺旋槳浸沒的要求。

為滿足船舶所有人的使用要求，詳細計算了包括進塢、螺旋槳檢修、正常壓載進出港、重壓載進出港、不同組合的隔艙裝載設計吃水和結構吃水進出港、均質裝載設計吃水和結構吃水進出港、低密度均質裝載設計吃水和結構吃水進出港、MARPOL公約強制要求工況、IMO URS11強制要求的工況，船體梁總縱強度均能滿足各個工況的要求，初穩(wěn)性高度均滿足各個工況的要求，且有較大裕度。

由載重線公約定義可知，該船屬A型船;根據公約要求和設計經驗，該船選用B型干舷;其破艙穩(wěn)性選用確定性法計算，計算軟件為NAPA。在150 m<船長<225 m的艉機型船的機艙前后壁各有一破損的前提下，校核不同組合的隔艙裝載設計吃水和結構吃水進出港、均質裝載設計吃水和結構吃水進出港工況的破艙穩(wěn)性，經過NAPA計算，船船底部和舷側無論何處出現(xiàn)破損,剩余浮力均能滿足要求。

2型線設計及模型試驗驗證

考慮到船舶所有人營運的航道具有淺吃水的特點，船舶所受的粘性阻力與興波阻力將不同于在深水水域中航行時的情況，主要體現(xiàn)在水與船體的相對速度增大；同時，船體興波的情況亦將受到影響，致使船的航態(tài)和阻力性能等均發(fā)生變化，即發(fā)生淺水效應。

根據淺吃水扁平型設計以及Vs<0.5(gh^0.5)時，淺水中的阻力值較深水中的阻力值沒有明顯增加的理念，設計了型線并進行了前期計算流體力學的初步驗證(見圖2)，其快速性將利用船模試驗來驗證。

圖2　型線圖

船模試驗依據CB*/Z 326—1982一般排水量船模阻力試驗方法、CB/T 346—1997螺旋槳模型敞水試驗方法以及CB/Z 239—2008常規(guī)排水型船模雙槳自航試驗方法進行；試驗水池為某研究所基礎研究部水池；試驗過程及結果見圖3～圖5。

圖3　船模艉部輪廓

圖4　實船艉部輪廓

圖5　船模拖航試驗

根據試驗結果繪制曲線(見圖6～圖8)。

圖6　有效功率曲線

圖7　剩余阻力系數(shù)曲線

圖8　敞水性征曲線

由圖6～圖8可知，服務航速為11.0 kn時的總阻力和有效功率。結果表明：船舶的快速性和日油耗均達到了船舶所有人的要求。另外，若航速超過13 kn,則阻力會明顯增加，因此該船的設計航速不宜超過13 kn, 實際選定的營運最大航速為12.5 kn。

3船體結構設計

圖9　中橫剖面圖

該船的規(guī)范船長為148.2 m，船寬為36.0 m，長寬比<5，需要對其營運過程中的最大中拱、中垂波浪彎矩和剪力做直接水動力分析，并結合靜水彎矩對船體梁總縱強度進行校核，其波浪彎矩和剪力的直接水動力分析不同于常規(guī)船。此外，該船兩柱間長(149.8 m)和規(guī)范船長(148.2 m)均<150 m，無需滿足共同油船結構規(guī)范CSR，僅滿足NK鋼制海船規(guī)范即可，巧妙地減少了共同結構規(guī)范帶來的額外鋼結構重量，增大了載重噸，提高了船廠的建造利潤和船東的營運利潤。

由于該船所裝載的貨物均為成品油類，要求其密度不超過1.025 t/m3; 結構構件規(guī)范校核以及三艙段強度直接計算均按照該最小要求密度(1.025 t/m3)進行核算，通過選用不同的縱骨間距，在滿足船體梁強度的同時兼顧最小的空船結構重量。經過反復驗算，縱骨間距選用800 mm，其典型結構見圖9。

該船的結構設計特點為：

(1) 船體較寬，為保證其總縱強度滿足規(guī)范要求，全船均采用縱骨架式；

(2) 舯部位置設置一道垂直槽型縱艙壁，考慮到上甲板垂直槽型縱艙壁的剛性支撐，設置上頂墩; 底部為雙層底結構,已經能夠形成一個剛性支撐，無需再設置下頂墩；

(3) 底部結構不同于普通油輪,額外增加一道旁桁材；

(4) 根據國際海上人命安全公約檢驗(SOLAS PMA)要求，舷側壓載艙利用結構構件作為一道檢驗通道，從而滿足建造過程中的結構強度要求，以及日后營運檢驗的需求。

4輪機及電氣設計

圖10　壓載水處理裝置管線連接圖

作為常規(guī)成品油船，其輪機布置、管系設計以及電氣設計無特殊的地方，但是根據船舶所有人的要求，該船安裝了壓載水處理裝置。

目前強制要求普通商船安裝壓載水處理裝置的條件還未達到，大多數(shù)的船舶都只是在設計階段于機艙內預留壓載水處理裝置空間，以備日后壓載水公約生效后安裝。為了海洋環(huán)境的友好，該船先于規(guī)范要求,安裝了壓載水處理裝置系統(tǒng)，其原理是過濾+紫外線(UV)照射。壓載過程見圖10，壓載水首先通過壓載泵,經過濾濾掉尺寸>50 μm的雜質及生物；隨后通過UV單元，將其他微小生物消滅后注入壓載艙。船舶排載過程中，壓載泵將壓載水從艙內抽出,不再經過過濾器，而是直接通過UV單元再次殺菌后排出。經過該裝置處理過的壓載水不會產生有害物質，不會對海洋造成二次污染,不會對壓載艙及管路等造成腐蝕。此外，采用壓縮空氣對濾器進行反沖洗,UV功率可根據壓載水流量自動變頻調整，因此能同時達到節(jié)能的效果。

5結語

通過對2.2萬DWT油船這一指定船型的設計進行分析，簡要介紹了該船的設計特點、總體設計、型線設計、船模試驗、型線快速性驗證、結構設計和輪機電氣設計的亮點，限于篇幅，不一一進行詳細分析、展開，為以后的淺吃水油船設計提供一些有價值的建議。

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

我國船舶自動識別系統(tǒng)正式上線

船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System, AIS)信息服務平臺近日正式上線運行。今后，公眾可通過該平臺，免費了解和掌握航行于我國沿海和內河水域船舶的實時動態(tài)數(shù)據。

AIS由陸基岸臺和船載電臺構成，在船—船、船—岸之間采集和交換船舶實時位置、航向、航速等船舶航行動態(tài)信息，船舶尺度、所載貨物等船舶靜態(tài)信息和相關的安全信息。據交通運輸部海事局介紹，AIS平臺可提供我國及全球部分水域的船舶交通實況的綜合服務。

按照國際公約及相關標準要求，交通運輸部海事局已在我國建設了402座AIS岸基臺站，覆蓋全國沿海及內河高等級航道和相關水域。

收稿日期：2014-11-28

作者簡介：肖建華(1979—)，男，遼寧葫蘆島人，工程師，主要從事CSR大型油輪、FPSO、綠色環(huán)保型OSU的設計與研究。

文章編號：1674-5949(2015)01-027-05

中圖分類號：U662

文獻標志碼：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