第七小組關(guān)于海洋有傳總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)的報(bào)告

1、海洋油船總體設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析摘要：油船（oil tanker），載運(yùn)散裝石油及成品油的液貨船，海洋油船作為工業(yè)血液石油及其它成品油的運(yùn)輸載體具有無(wú)可替代的作用。本文將從海洋油船的現(xiàn)狀與發(fā)展概況，海洋油船的船型特點(diǎn)，主要技術(shù)參數(shù)的選擇，海洋油船的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和未來(lái)油船的船型發(fā)展與思考這幾方面粗略地談一下其總體設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：海洋油船，總體設(shè)計(jì)，特點(diǎn)1.海洋油船現(xiàn)狀與發(fā)展概況1.1油船市場(chǎng)現(xiàn)狀國(guó)有油船運(yùn)輸能力缺口很大作為保障石油進(jìn)出口貿(mào)易的工具，我國(guó)油船船隊(duì)的規(guī)模以及我國(guó)油船為本國(guó)石油進(jìn)出口貿(mào)易提供運(yùn)輸服務(wù)的比例明顯與本國(guó)石油貿(mào)易的需求不相適應(yīng)。1.2海上石油運(yùn)輸意義重大海上石油運(yùn)輸不僅對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和國(guó)

2、民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用。也對(duì)一個(gè)獨(dú)立國(guó)家的政治及軍事具有十分顯著的影響。1.2.1我國(guó)目前本身已具備了大力發(fā)展國(guó)有油船船隊(duì)的實(shí)力1.2.2我國(guó)船公司對(duì)老舊船舶重產(chǎn)出輕投入 1.3油船的發(fā)展概況早期的石油是用桶裝由普通干貨船運(yùn)輸?shù)摹?第一次世界大戰(zhàn)以后，隨著石油產(chǎn)量和運(yùn)輸量的迅速增長(zhǎng),油船向?qū)I(yè)化、大型化發(fā)展，逐漸成為一種重要的專(zhuān)用運(yùn)輸船舶. 但從1975年起，因?yàn)榘l(fā)生石油危機(jī)，過(guò)剩的油船運(yùn)輸能力超過(guò)1億噸， 大批油船閑置，油船噸位的增長(zhǎng)速度出現(xiàn)了停滯甚至下降的局面。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，原油和成品油的運(yùn)輸趨向?qū)I(yè)化，出現(xiàn)專(zhuān)用的原油運(yùn)輸船和成品油船。在原油運(yùn)輸方面 為了克服單向運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益差

3、的弱點(diǎn),50年代后期出現(xiàn)能兼運(yùn)石油和其他大宗散貨的多種兼用船。隨著港口單點(diǎn)系泊技術(shù)的發(fā)展，原油運(yùn)輸船在航道條件許可下必須盡可能地大型化,以取得更高的經(jīng)濟(jì)效益.19671975年蘇伊士運(yùn)河關(guān)閉時(shí)期，波斯灣到歐美的原油運(yùn)輸須繞道好望角,也推動(dòng)了原油船的大型化。1980年,世界油船船隊(duì)構(gòu)成中超大型油船（載重20萬(wàn)噸以上）和特大型油船（載重30萬(wàn)噸以上）的噸位已超過(guò)半數(shù)。隨著蘇伊士運(yùn)河的重開(kāi)和各國(guó)采取節(jié)能措施， 巨型油船大量過(guò)剩，原油船大型化的過(guò)程基本終止。成品油船因受貨物批量以及港口、煉油廠設(shè)備條件的限制，載重量一般為2 萬(wàn)噸，最大為 7萬(wàn)噸。由于成品油品種較多,不宜混裝，成品油 船上有較多獨(dú)立的裝

4、卸油泵和管系。1.4世界油船發(fā)展的趨勢(shì)1.4.1世界油輪船隊(duì)占世界總船隊(duì)的比重迅速增加。1.4.2油輪船隊(duì)船舶大型化程度迅速發(fā)展1.5節(jié)能減排技術(shù)在海洋油船中的應(yīng)用1.5.1船舶節(jié)能的內(nèi)涵船舶節(jié)能總的含義是以最小的能量消耗取得最大的運(yùn)輸效益，或者說(shuō)就是以最小的燃料費(fèi)用取得最大的運(yùn)輸量。燃料費(fèi)用營(yíng)運(yùn)指標(biāo)=運(yùn)輸量(噸千米或海里)/（燃油消耗量(千克)燃料的價(jià)格(元/千克)）上式的燃料費(fèi)用營(yíng)運(yùn)指標(biāo)是表示單位燃料費(fèi)用所完成的運(yùn)輸量，從式中可以看出，船舶節(jié)能的努力方向是增大運(yùn)輸量，降低燃料消耗量和采用廉價(jià)的燃料。1.5.2船舶動(dòng)力裝置典型節(jié)能減排措施分析1)柴油機(jī)排氣與冷卻水余熱的再利用2)提高船舶動(dòng)力

5、裝置的效率3)廢氣處理技術(shù)4)螺旋槳新技術(shù)5)采用電子噴油系統(tǒng)裝置6)優(yōu)化機(jī)艙布置及改善主機(jī)進(jìn)氣環(huán)境7)采用EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)8)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)1.6船舶動(dòng)力裝置節(jié)能減排技術(shù)的展望1.6.1新型油料節(jié)能技術(shù) 燃油添加劑滲入到柴油中，對(duì)柴油起催化、氣化作用，使柴油在氣缸中充分燃燒，減少黑煙，達(dá)到節(jié)省油量。1.6.2開(kāi)發(fā)代用燃料 發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)主要依賴(lài)于油基燃料，而油基燃料的獲得是有限的，容易出現(xiàn)短缺，許多科學(xué)家已經(jīng)考慮到原油的儲(chǔ)存量、燃油的生產(chǎn)和原油的消耗等。未來(lái)的船舶動(dòng)力裝置能僅考慮石油為基本燃料，還要考慮使用其他新能源來(lái)取代石油。1.6.3采用風(fēng)帆助航 利用風(fēng)力資源，采用風(fēng)帆助航將成為船舶節(jié)

6、能的另一條途徑。隨著電子計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制風(fēng)帆的操縱及風(fēng)帆與動(dòng)力裝置的優(yōu)化配合已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，為風(fēng)帆船的發(fā)展提供了有力的支持。80年代，日本建造的“新愛(ài)德丸”風(fēng)帆油船是世界上第一艘實(shí)現(xiàn)非人工操帆的風(fēng)帆船，該船投入營(yíng)運(yùn)以來(lái)，取得了節(jié)省燃料費(fèi)50% 的目標(biāo)。我國(guó)近年來(lái)所研制的風(fēng)帆船，也已取得了初步的成果。風(fēng)帆助航船既節(jié)約能源，又減少污染，必將開(kāi)啟科技帆船的新時(shí)代1.6.4智能化技術(shù)智能化，即使綜合使用電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)對(duì)柴油機(jī)和船舶的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)適時(shí)進(jìn)行控制和管理，從而使柴油機(jī)隨時(shí)處于最佳的工作狀態(tài)。2007年3 月2日，中船重工宜昌船舶柴油機(jī)廠傳來(lái)捷報(bào)，世

7、界首制WARTSILA6RT- flex50B智能型二沖程船用低速大功率柴油機(jī)順利通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)，這表明我國(guó)也已開(kāi)始在智能化方面邁出了重要的一步?？梢灶A(yù)計(jì)，智能技術(shù)的不斷完善在主機(jī)節(jié)能方面必將大有可為2.海洋油船的船型特點(diǎn)油船外形上和布置上很容易與一般的貨船區(qū)別開(kāi)來(lái)。油船上層建筑和機(jī)艙設(shè)在尾部，上甲板縱中部位，布置縱通全船的輸油管和步橋。石油分別裝在各個(gè)油密的油艙內(nèi)油船在裝卸石油時(shí)用油泵和輸油管輸送的。2.1油船的類(lèi)型 a.按有無(wú)自航能力分：自航油船、非自航油船、浮式生產(chǎn) 儲(chǔ)油卸油船； b.按油船用途分：專(zhuān)用油船、多用途油船； c.按所載貨種類(lèi)分：原油油船 成品油油船 兼用船 現(xiàn)代油船主要技術(shù)特

8、點(diǎn)防污染高節(jié)能輕結(jié)構(gòu)自動(dòng)化短肥高2.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)駕駛臺(tái)與機(jī)艙均設(shè)尾部：甲板管系連續(xù)；船體中部沒(méi)有隔離，有利于保持縱向強(qiáng)度；減少可燃?xì)怏w進(jìn)甲板； 單層縱通甲板，增加縱向強(qiáng)度，有利于承受總縱彎曲；構(gòu)件完整，縱向與橫向均成框架，保證船體強(qiáng)度；雙底、雙舷或中高甲板，有利于防污；艙壁涂料，有利于防腐。對(duì)防火安全要求嚴(yán)格。政府間海事協(xié)商組織（現(xiàn)改為國(guó)際海事組織）1978年議定書(shū)規(guī)定,載重量2萬(wàn)噸以上的新造油船，須有惰性氣體防爆設(shè)施；為避免貨油或油氣滲漏，貨油艙區(qū)同首尖艙、機(jī)艙、泵艙之間，須有隔離艙；機(jī)艙須設(shè)在尾部，以防止因煙囪火星落到貨油艙區(qū)而引起火災(zāi)。貨油艙用13道縱艙壁和410道橫艙壁分隔,以減少自由液

9、面對(duì)船舶穩(wěn)性的影響，也便于不同種類(lèi)的石油分別裝載。用專(zhuān)門(mén)的油泵和油管進(jìn)行裝卸，能在幾小時(shí)到一晝夜間把全部貨油裝卸完畢；為便于卸凈艙底殘油，設(shè)有掃艙管系；為降低重質(zhì)貨油的粘度以便裝卸，設(shè)有加熱管系；甲板上一般不設(shè)起貨設(shè)備和大的貨艙口。 未設(shè)專(zhuān)用壓載艙的油船，滿(mǎn)載航行時(shí)干舷很小，甲板易 于上浪，故常在甲板上架設(shè)步橋，以利船員通行。船體長(zhǎng)深比大,彎曲力矩較大，故結(jié)構(gòu)多采用縱骨架式,以增加縱向強(qiáng)度。運(yùn)輸常為單方向的，回程空放時(shí)為保持一定的吃水，須裝載大量壓載水。在到達(dá)裝貨港之前，如將含油壓載水排入海洋，會(huì)造成嚴(yán)重污染。為此，在壓載以前須將油艙洗凈，并將洗艙水存放入專(zhuān)門(mén)的污油艙；同時(shí)要設(shè)置油水分離器以嚴(yán)

10、格控制排放壓載水的含油量。1983年10月生效的1973年國(guó)際防止船舶污染公約要求新造的載重量 2萬(wàn)噸以上的原油運(yùn)輸船和載重量3萬(wàn)噸以上的成品油船，須設(shè)置專(zhuān)用壓載水艙,新油船必須設(shè)有原油洗艙2.3布置特點(diǎn)艙室劃分：機(jī)艙；貨油艙；泵艙；專(zhuān)用壓載艙隔離空艙：貨油艙與其他艙之間的隔艙；其他艙室如艏尖艙、尾尖艙、淡水艙、燃油艙等。水密艙壁總數(shù)與首尾尖艙 水密艙壁總數(shù)不得少于鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范的規(guī)定數(shù)。防擅艙壁距首垂線的距離不得小于0.05Lpp，對(duì)于Lpp200m的船舶，應(yīng)不小于10m，并且均不大于0.08Lpp。對(duì)具有球鼻首的船舶，防擅艙壁距首垂線的邁離可以減少。 水密的尾尖艙艙壁，其距尾垂線的

11、邁離應(yīng)由尾油管長(zhǎng)度、尾油管安裝和密封所需地位來(lái)決定。機(jī)艙長(zhǎng)度機(jī)艙長(zhǎng)度與機(jī)艙位置，主機(jī)種類(lèi)及臺(tái)數(shù)、主機(jī)功率、輔機(jī)種類(lèi)等有關(guān)。機(jī)艙長(zhǎng)度一般應(yīng)從實(shí)際布置確定。Lm=Lml+C C=1012m貨油泵艙、污油蔑貨油船、隔離空艙及浮力艙（1）泵艙現(xiàn)代油船泵艙多放在機(jī)艙前，一般泵艙長(zhǎng)度為78m。（2）污油兼貨油艙 油船要求設(shè)兩個(gè)污油兼貨油艙，其總?cè)莘e為貨油貨總?cè)莘e的23%。（3）隔離空艙 貨油艙與機(jī)(爐)艙、干貨艙、居住艙間設(shè)隔離室艙。（4）專(zhuān)用壓載水艙為保證油船壓載狀態(tài)適宜的航海性能和防止含油的水排放到海里污染海域造成公害。MARPOL有關(guān)條款規(guī)定2萬(wàn)噸以上的原油船、3萬(wàn)噸成品油船須設(shè)專(zhuān)用壓載水艙。（5）

12、干貨艙 “尾機(jī)型”油船，縱傾調(diào)整較困難，以往常在船首部區(qū)域設(shè)一個(gè)非貨油艙。2.4舾裝和甲板設(shè)備機(jī)艙、鍋爐艙均設(shè)在后部。起居艙設(shè)在尾部上層建筑。設(shè)專(zhuān)門(mén)吸煙室。設(shè)透氣/惰氣系統(tǒng)、大型泡沫滅火系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、洗艙孔和液位測(cè)量裝置。船中部設(shè)液壓式吊桿。另外設(shè)有貨油控制室。油船船體結(jié)構(gòu)通常是單層甲板,早前油船有單層底、單殼結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在都造的都是雙底、雙殼結(jié)構(gòu)的油船。油船的干舷很小，滿(mǎn)載航行時(shí)，甲板離水面很近。3.海洋油船主要參數(shù)的選擇通常是根據(jù)母型船的統(tǒng)計(jì)，配以經(jīng)驗(yàn)公式3.1主尺度及船型系數(shù)計(jì)算式 船長(zhǎng)LppLpp=8.15DW0.3-15Lpp=60.437lnDw-456.6Lpp=9.55103D

13、W0.75+151.1船寬BB=11.13DW0.155-26 DW4(萬(wàn)噸)B=0.164Lpp+0.2 80Lpp150(米)B=11.625lnDW-94.77 4DW12(萬(wàn)噸)B=0.75DW1/3+5.05 12DW22(萬(wàn)噸)B=10.23+0.127Lpp 245Lpp310(米)吃水TT=0.44DW0.3+0.665 DW4(萬(wàn)噸)T=16.017-2.12410-14DW+3.5210-8 DW2-1.05210-14 DW34DW12(萬(wàn)噸)T=0.84+0.46DW0.3 12DW22(萬(wàn)噸)T=4.53+0.0466Lpp 245Lpp310(米)型深DD=1.78

14、6T-3.11 6.5T11(m)D=1.2T+3.3 11T16(m)D=7.75DW0.15-22.2 12DW22(萬(wàn)噸)浮心縱向位置Xb Xb=17(Cb-0.694) (%Lpp) Cb12萬(wàn)噸， 載重量系數(shù)DW=0.84 0.875; 1978年以后設(shè)計(jì)建造的油船中，由于設(shè)專(zhuān)用壓載水艙及滿(mǎn)足保護(hù)面積的要求，及采用雙底或雙殼結(jié)構(gòu)、雙縱壁外移等影響。船的載重量系數(shù)略有降低。油船載重量系數(shù)估算公式：DW=1.410-6DW+0.746 0.5DW4 (萬(wàn)噸)DW=4.52910-2lnDW+0.3227 4DW12 (萬(wàn)噸)DW=1.4910-7DW+0.834 12DW10 萬(wàn)噸) G

15、M=(0.2288DW-0.898+0.4905)D (3DW10 萬(wàn)噸) GM=(0.0547-5.8510-3DW+1.60210-4DW2)D (DW10 萬(wàn)噸)式中Cw：設(shè)計(jì)水線面系數(shù)，DW：載重量，萬(wàn)噸，船速預(yù)報(bào)可按Holtrop法予報(bào)總阻力及有效功率EHP。 推進(jìn)系數(shù)按萊甫法估算：=dosr1r2r3標(biāo)準(zhǔn)船推進(jìn)系數(shù):do=0.8833-1.16710-4RPM(1.01Lpp)0.5軸系效率:s=0.970 0.985長(zhǎng)度修正系數(shù):r1=1.039-97.5(5.95-0.02113Ls)10-4方形系數(shù)修正系數(shù):r2=0.9997-0.7676Cb16.1長(zhǎng)寬比修正系數(shù):r3=0

16、.8605-5.697(L/B)-1.91 按Holtrop法，假定幾個(gè)速度，計(jì)算出相應(yīng)的有效功率EHP(kw)，用求得的推進(jìn)系數(shù)計(jì)算主機(jī)功率BHP(kw)。最后利用插值方法初步予報(bào)航速。4.海洋船舶的設(shè)計(jì)要點(diǎn)海洋油船的設(shè)計(jì)要符合相關(guān)規(guī)范，主要分為以下幾個(gè)方面：4.1船型和主要尺度 油船一般為艉機(jī)型和單機(jī)單槳，其主要尺度應(yīng)該按照船東的要求和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.2船體結(jié)構(gòu)和材料 船體設(shè)計(jì)為雙殼船，采用縱骨架形式，保證船體的總縱強(qiáng)度。貨油艙的橫向與水平方向的構(gòu)件應(yīng)構(gòu)成框架，橫艙壁處要有良好的水密性。油船的構(gòu)件多采用高腹板桁材，以滿(mǎn)足船舶的強(qiáng)度和剛度的要求。4.3總體布置總體布置簡(jiǎn)略來(lái)說(shuō)就是：艉機(jī)

17、型；根據(jù)載重和抗沉性等的要求，油艙用縱橫的水密艙壁分割成若干個(gè)獨(dú)立的貨油艙；貨油泵與機(jī)艙分開(kāi)；壓載艙必須有污水處理裝置和還有滿(mǎn)足消防防火要求等。5.對(duì)未來(lái)船型的發(fā)展和思考 未來(lái)船型的發(fā)展和思考主要是為了解決新問(wèn)題的出現(xiàn)：1.船隊(duì)營(yíng)運(yùn)成本壓力加大；油輪航線受區(qū)域自然地理環(huán)境影響；3.環(huán)保方面壓力不斷增加；4.防海盜壓力有增無(wú)減。5.1未來(lái)新船型的技術(shù)需求針對(duì)現(xiàn)階段所面臨的尖銳問(wèn)題，未來(lái)新船型的設(shè)計(jì)與建造需要從不同技術(shù)方面得到滿(mǎn)足。5.1.1首先是綠色船型的需求。大型油輪船型設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想應(yīng)予以變革，應(yīng)從追求更大艙容的“馬六甲最大型”向“最佳油耗型”轉(zhuǎn)變;中國(guó)船廠的造船能力不斷提升，造船周期在縮短，

18、一個(gè)船塢年交67艘VLCC成為平常事，在塢期只有60天甚至更少，造船廠成為總裝廠。運(yùn)力過(guò)剩的現(xiàn)況幾年內(nèi)不會(huì)有大的改觀，油運(yùn)市場(chǎng)長(zhǎng)期處于低谷很難恢復(fù)供需平衡，這與中國(guó)造船廠家生產(chǎn)能力提升不無(wú)關(guān)系。長(zhǎng)期不盈利，船期不值錢(qián)，過(guò)量的冗余艙容也變得毫無(wú)意義。不僅市場(chǎng)的情形每況愈下，更令人擔(dān)憂(yōu)的是燃油的價(jià)格持續(xù)攀升。2006年，我們擁有和長(zhǎng)期租進(jìn)共10艘VLCC，年均燃油成本USD268/噸，今年上半年公司自有和控制的VLCC船21艘，平均燃油價(jià)格已升到USD627/噸，營(yíng)運(yùn)成本翻升2.4倍，平均日油耗超過(guò)6萬(wàn)美元。油價(jià)還有大幅回落的可能嗎?答案是明顯的不可能。船公司的唯一途徑只能選擇極端降速，原因很明確

19、，就是油價(jià)比船期更值錢(qián)。5.1.2節(jié)能減排節(jié)能減排不僅僅與企業(yè)的效益息息相關(guān)，也是每一個(gè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)肩負(fù)起的社會(huì)責(zé)任。許多有識(shí)之士以及政府機(jī)構(gòu)都認(rèn)識(shí)到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)全球氣候的影響，在本世紀(jì)初紛紛提出了“低碳經(jīng)濟(jì)”并呼吁全球向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，我們國(guó)家也是在20072008年開(kāi)始正式倡導(dǎo)。作為能耗企業(yè)，航運(yùn)公司有責(zé)任履行全球契約。5.1.3公約法規(guī)的修訂。相關(guān)國(guó)際公約應(yīng)予以修正，增加壓載水管理的柔性條款，給出一個(gè)彈性范圍，能夠使船東可以通過(guò)良好的管理，來(lái)彌補(bǔ)特定條件下短時(shí)不滿(mǎn)足現(xiàn)有規(guī)范要求，使操作成為可能。5.1.4要優(yōu)化防污設(shè)計(jì)與港口配套。船舶防污染的趨勢(shì)只能是越來(lái)越嚴(yán)格，廣大船東的船舶管理壓力也越來(lái)越大，就船舶目前對(duì)污染物的處理情況來(lái)看，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且白白浪費(fèi)掉了大量的能量。新造船舶應(yīng)對(duì)低硫油艙、柜、管路、設(shè)備、壓載水處理系統(tǒng)、防污染設(shè)備等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃;使其簡(jiǎn)單易用，不應(yīng)僅僅停留在滿(mǎn)足公約的最低標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)我們也呼吁相關(guān)國(guó)際公約和國(guó)內(nèi)法規(guī)不應(yīng)僅僅只是要求船舶，也要對(duì)港口提出一定要求，以盡可能為船舶處理污染物提供最大幫助。5.1.5油輪應(yīng)考慮防海盜設(shè)計(jì)。據(jù)國(guó)際海事局統(tǒng)計(jì)，索馬里海盜2010年共劫持船舶49艘，占全球被劫船舶總數(shù)的92%，劫持人質(zhì)1016人次。截至2010年底，仍有28艘被劫船只、638名人質(zhì)被索馬里海盜扣押。索馬里海盜活動(dòng)范圍日趨擴(kuò)大，襲擊范圍已延伸至莫桑比克