大型油輪(VLCC)設(shè)計(jì)探討

大型油輪〔VLCC〕設(shè)計(jì)探討沈聞孫摘要：最近幾年我廠連續(xù)建造幾型VLCC，在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中參閱一些國(guó)外資料，很多船東提出新的改良意見(jiàn)，同時(shí)新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么引起很多設(shè)計(jì)更新。本文主要是幾年來(lái)設(shè)計(jì)建造的回憶與展望，由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么的頻繁修改尤其是將來(lái)JTP生效以后，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將有個(gè)大的改變，這些都是對(duì)我們船舶設(shè)計(jì)提出新的要求，既要考慮降低造船本錢，又要有創(chuàng)新意識(shí)以便到達(dá)世界先進(jìn)水平。關(guān)鍵詞：VLCC：電子控制主機(jī)：JTP進(jìn)入21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快，世界航運(yùn)事業(yè)的蓬勃開(kāi)展，給造船事業(yè)帶來(lái)生機(jī)，另一方面世界工業(yè)化開(kāi)展快速增長(zhǎng)，更多的對(duì)鋼鐵石油資源的需求，因而鋼材設(shè)備價(jià)格不斷上漲，對(duì)造船事業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。另外最近二十多年來(lái)海損事故不斷發(fā)生，導(dǎo)致造船標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么修改頻繁，影響造船本錢，針對(duì)以上發(fā)生的一切，船舶設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)優(yōu)化船舶各項(xiàng)指標(biāo)的設(shè)計(jì)，降低造船本錢。本文僅從大型油輪〔VLCC〕的設(shè)計(jì)來(lái)探討設(shè)計(jì)上的一些問(wèn)題，從以下幾個(gè)方面作粗略介紹：1、兩種類型VLCC的設(shè)計(jì)比擬：這幾年接觸到很多船東對(duì)VLCC的不同要求，結(jié)合我廠建造的VLCC進(jìn)行比照，大致有兩種類型，一種是經(jīng)濟(jì)型另一種是常規(guī)型，從接觸的資料來(lái)看日本設(shè)計(jì)建造的VLCC多數(shù)為經(jīng)濟(jì)型，設(shè)計(jì)是標(biāo)準(zhǔn)型，從總體布置與結(jié)構(gòu)舾裝設(shè)備等各個(gè)方面都從經(jīng)濟(jì)這個(gè)角度來(lái)考慮，如我廠為中海運(yùn)船東建造的VLCC也是按經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)，以及南通川崎建造的都屬經(jīng)濟(jì)型，歐洲船東建造的VLCC大多是屬常規(guī)型，如我廠為歐洲馬士基船東建造的VLCC，不過(guò)中海運(yùn)船東的VLCC由于船東要求在經(jīng)濟(jì)型根底上增加不少工程，如艙室布置修改后上層建筑加大。另外油艙區(qū)結(jié)構(gòu)上也有加強(qiáng)，導(dǎo)致船舶舾裝數(shù)與空船重量增加。其主要數(shù)據(jù)見(jiàn)表1表1主尺度常規(guī)型〔馬士基船東〕經(jīng)濟(jì)型〔中海運(yùn)船東〕總長(zhǎng)垂線間長(zhǎng)型寬型深設(shè)計(jì)吃水結(jié)構(gòu)吃水332.95米320.00米58.00米31.00米20.95米22.70米330.00米317.00米60.00米29.80米19.20米21.50米載重量〔設(shè)計(jì)吃水〕載重量〔結(jié)構(gòu)吃水〕貨油艙容積〔包括污油艙〕污油艙容積壓載艙容積燃油艙容積278000t308000t348.770m37000m399000m37800m3215000t297400t340000m38890m398000m37500m3主機(jī)發(fā)電機(jī)鍋爐SULZER7RT—flex84TDMCR40005BHP×76rpmNCP34004BHP×72rpm1200KW×900rpm3臺(tái)50t/臺(tái)×2MANB&W7S80MCMCR34650BHP×79rpmNCR31185BHP×76.3rpm950KW×900rpm3臺(tái)45t/臺(tái)×2航速燃油消耗16.4〔設(shè)計(jì)吃水、NCR、無(wú)海況儲(chǔ)藏〕98.2噸/天15.8〔設(shè)計(jì)吃水、NCR、無(wú)海況儲(chǔ)藏〕91噸/天定員船級(jí)社28+6Lloyd’s28+6DNV+CCS從表1可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)型VLCC型深與吃水較小，型寬為60米，結(jié)構(gòu)吃水時(shí)的載重量略小于常規(guī)型，主機(jī)選用MANB&W機(jī)型馬力較小，航速在16節(jié)以下，油耗較低。從整體布置來(lái)考慮上層建筑布置盡量緊縮，故外形尺寸減小，導(dǎo)致船舶舾裝數(shù)相對(duì)較小，故錨鏈直徑為Φ114mm×775m大抓力錨重16.12噸，而常規(guī)型VLCC的錨鏈直徑為Φ117mm×775m。大抓力錨重17.25噸，因此錨機(jī)與系泊絞車等有關(guān)設(shè)備，經(jīng)濟(jì)型VLCC較常規(guī)型VLCC小。從壓載艙的布置來(lái)看〔見(jiàn)后頁(yè)圖〕經(jīng)濟(jì)型VLCC艏尖艙為空艙，同時(shí)可省去很多管系等設(shè)備，另外舯前貨油艙區(qū)設(shè)有小壓載艙與邊壓載艙相通，明顯的在壓載狀態(tài)下減小彎矩，所以經(jīng)濟(jì)型空船重量大致約為41800噸〔二個(gè)新規(guī)那么尚未生效〕而常規(guī)型為45000噸〔已滿足新規(guī)那么要求〕。VLCC空船重量如此大，所以局部結(jié)構(gòu)作些改良，往往會(huì)有較多的鋼材節(jié)省，如某艘VLCC船的甲板與底部縱骨間距作適當(dāng)調(diào)整就有近千噸鋼材節(jié)省，其他如管系布置也是很有潛力，這里不予詳細(xì)表達(dá)。我廠為中海遠(yuǎn)船東設(shè)計(jì)建造的經(jīng)濟(jì)型VLCC實(shí)際上已比日本的原經(jīng)濟(jì)型VLCC增加很多要求，艙室布置修改后上層建筑加大，因此船舶舾裝數(shù)增加，錨鏈直徑Φ114mm×775m〔原來(lái)日本的經(jīng)濟(jì)型錨鏈直徑僅為Φ111mm×775m〕，當(dāng)然相應(yīng)設(shè)備也就更大，其他的結(jié)構(gòu)舾裝設(shè)備都有改良，所以空船重量也增加。我廠為伊朗建造的VLCC，無(wú)論是總體布置，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，舾裝與機(jī)電設(shè)備等都有過(guò)高的要求和船員人數(shù)為42人導(dǎo)致上層建筑面積很大，船舶舾裝數(shù)也增加，錨鏈直徑為Φ122mm×775m當(dāng)然相應(yīng)設(shè)備也加大，機(jī)電設(shè)備方面要求也高，如鍋爐為55t/臺(tái)×2，其他如房間空調(diào)裝置要求特別高。通過(guò)伊朗VLCC的設(shè)計(jì)建造，再與其他船東談VLCC設(shè)計(jì)時(shí)，就感到比擬順利。雖然幾年前這條伊朗VLCC滿足所有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么一切要求，但是時(shí)間過(guò)去了5年最近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么增加不少，現(xiàn)在來(lái)看伊朗VLCC，很多地方已不符合新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么的要求顯得落后了，所以這幾年標(biāo)準(zhǔn)的頻繁變動(dòng)船東建造新船的要求也應(yīng)有新的理念。2、動(dòng)力裝量的變化。主機(jī)的選型根據(jù)過(guò)去的資料VLCC的主機(jī)大致選用MANB&W7S80MC〔或7S80MC-C〕或選用SULZER7RA84TB、主機(jī)的選擇通常是根據(jù)船東的要求，過(guò)去很多船東習(xí)慣用MANB&W機(jī)型，但此MANB&W機(jī)型比SULZER機(jī)型馬力小，故7RA84TB在VLCC船上還有很多市場(chǎng)，但最近幾年在韓國(guó)建造的VLCC船很多采用大馬力MANB&W6S90MC-C〔見(jiàn)表2〕，可能是多數(shù)船東要求采用MANB&W機(jī)型，而SULZER又推出7RA84TD兩者馬力接近，故近年來(lái)采用最多的還是MANB&W7S80MC-C與SULZER7RA84TB。最近VLCC技術(shù)談判時(shí)很多船東推薦MANB&W6S90ME-C主機(jī)，因?yàn)榇瑬|希望有較高的航速。電子控制主機(jī)的采用進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)丹麥MANB&W公司和瑞士WARTSILA-SULZER公司均向國(guó)際船運(yùn)市場(chǎng)推薦其最新開(kāi)發(fā)研制的ME-C機(jī)型和RT-FLEX機(jī)型。兩種機(jī)型共同特點(diǎn)是取消了傳統(tǒng)柴油機(jī)最重要的局部一凸輪軸及其相關(guān)聯(lián)的一些系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。取代這些傳統(tǒng)設(shè)備的是借助新興科技研發(fā)的一些液電控制元器件和支持這些元器件可靠精確運(yùn)行的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，也就是所謂數(shù)控柴油機(jī)。柴油機(jī)燃油噴射和排氣閥采用電子控制，改善了低負(fù)荷時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和柴油機(jī)的加速度，提高其平衡性和負(fù)荷控制，延長(zhǎng)大修間隔時(shí)間，而且可以降低燃油消耗，氣缸滑油消耗。不僅為此，包括煙霧和NOX的排放性能也更優(yōu)化了。過(guò)去在船用主機(jī)的市場(chǎng)上MANB&W占據(jù)了大局部市場(chǎng)，SULZER為了扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面首先研發(fā)電子控制主機(jī)，并推向市場(chǎng)，獲得了大量訂單，如我廠為歐洲船東建造的VLCC就采用SULZER7RA-FLEX84TD，將于2007年交船，國(guó)內(nèi)很多主機(jī)也采用SULZERFLEX型主機(jī)，所以一度占了主動(dòng)，但MANB&W擁有雄厚的技術(shù)實(shí)力，很快推出系列電子控制主機(jī)，如6S90ME-C是從6S90MC-C派生出來(lái)的。在韓國(guó)也有兩條VLCC就采用此機(jī)，將于2006年交船。ME型機(jī)更具有先進(jìn)性如取消電子調(diào)速器其功能集成到ME整個(gè)控制系統(tǒng)中，另外如ME型柴油機(jī)上控制氣缸滑油供應(yīng)的阿爾法注油器系統(tǒng)的使用確保低滑油耗率和高質(zhì)量的氣缸潤(rùn)滑，其他的比擬先進(jìn)的地方這里不予詳述，目前國(guó)外船東對(duì)船用主機(jī)差不多已要求采用電子控制主機(jī)，可是國(guó)內(nèi)船東正在觀望中，尤其是對(duì)ME型柴油機(jī)其優(yōu)點(diǎn)可能了解更少。很顯然從這里可以看到船用主機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，技術(shù)創(chuàng)新起到?jīng)Q定性作用。表2EngineOwnerTypeDWTYardHullLicenceYearBHP6S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5160HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5170HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5180HHI01399006S90MCCAeolosTANKCRUDE300,000Daewoo5250HHI04399006S90MCCChandnsTANKCRUDE300,000Daewoo5186HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5126HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5127HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5128HHI00399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5185HHI01399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5194HHI03399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5203HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5205HHI02399006S90MCCKnstenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5261HHI04399006S90MCCLemosTANKCRUDE300,000Hyundai203HHI04399006S90MCCLemosTANKCRUDE300,000Hyundai204HHI04399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1371HHI01399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1372HHI01399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1394HHI02399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE300,000Hyundai1395HHI02399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE302,900Hyundai222HHI04399006S90MCCNeptuneOnentLinesTANKCRUDE303,000Universal017HZC04399006S90MCCNipponYusenKaishaTANKCRUDE298,000Anake037HZC05399006S90MCCNisshoShippingTANKCRUDE300,000Anake5005HZC03399006S90MCCTANKCRUDE319,000Halla142HHI02399006S90MCCTANKCRUDE319,000Halla143HHI02399006S90MCCPertaminaTANKCRUDE300,000Hyundai1540HHI04399006S90MCCPertaminaTANKCRUDE300,000Hyundai1541HHI04399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1414HSD03399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1415HSD04399006S90MCCSKShippingTANKCRUDE300,000Samsung1413HSD03399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla152HHI02399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla159HHI03399006S90MCCSamcoTANKCRUDE319,000Halla171HHI03399006S90MCCSCITANKCRUDE316,000Hyundai1604HHI05399006S90MCCSCITANKCRUDE316,000Hyundai1605HHI05399006S90MCCStarTankerPteTANKCRUDE300,000Halla135HHI02399006S90MCCStarTankerPteTANKCRUDE300,000Halla136HHI02399006S90MCCThenamarisTANKCRUDE319,000Hyundai1587HHI04399006S90MCCThenamarisTANKCRUDE319,000Hyundai1609HHI04399006S90MCCWahKwongTANKCRUDE319,000Hyundai1553HHI04399006S90MCCWahKwongTANKCRUDE319,000Hyundai1610HHI04399006S90MECKristenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5262HHI05399006S90MECKristenNavigationTANKCRUDE300,000Daewoo5263HHI05399003、新標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)那么帶來(lái)的新要求這幾年標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么變動(dòng)頻繁，每次標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么的變動(dòng)，必定影響設(shè)計(jì)修改，大多數(shù)設(shè)計(jì)修改必然增加造船本錢，這種例子很多，尤其是這二年新修改的規(guī)那么很多，大致如下：1〕1ACSURS11該規(guī)那么生效時(shí)間為2004年7月1日，中海運(yùn)的VLCC在2004年7月1日以前合同生效故可不滿足此規(guī)那么要求，否那么空船重量要增加500多噸。常規(guī)型歐洲船東的VLCC已滿足此規(guī)那么要求。2〕PMA〔永久檢驗(yàn)通道〕該規(guī)那么于2005年1月1日實(shí)施中海運(yùn)的VLCC可避開(kāi)此要求，只設(shè)簡(jiǎn)易通道，否那么空船重量增加400噸。歐洲常規(guī)型VLCC已滿足此要求。3〕油水別離器要求，該規(guī)那么將于2005年1月1日生效，故中海運(yùn)VLCC可避開(kāi)此要求，歐洲常規(guī)型必須滿足此要求。4〕ISPS該規(guī)那么已于2004年7月1日生效，對(duì)設(shè)計(jì)建造影響不大。5〕SOLAS中的MSC982規(guī)那么，要求駕駛室滿足360度視角要求，這兩型VLCC都已在設(shè)計(jì)時(shí)考慮此要求。6〕SOLAS對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)的要求，2004年7月1日生效的修正案對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)提出新要求，即推進(jìn)系統(tǒng)在降速或停機(jī)時(shí)向駕駛臺(tái)發(fā)出預(yù)報(bào)警，該規(guī)那么影響較小可以滿足。還有其他一些規(guī)那么變動(dòng)對(duì)設(shè)計(jì)影響不大這里不予介紹。從上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么的變動(dòng)，可見(jiàn)有的變動(dòng)給設(shè)計(jì)上帶來(lái)很多麻煩，帶來(lái)造船本錢的增加。但接著來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)有更大的變動(dòng)，根據(jù)IACS要求JTP將于2006年生效，所謂JTP就是ABS，Lloyd’s與DNV三個(gè)船級(jí)社制訂的油輪標(biāo)準(zhǔn)，所以現(xiàn)在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的VLCC就要滿足JTP的要求，如按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上將有大的改變，日本船級(jí)社已經(jīng)核算過(guò)，貨油艙局部結(jié)構(gòu)約增加船體重量3000噸〔韓國(guó)船級(jí)社核算增重約2900噸〕機(jī)艙部份結(jié)構(gòu)增重約300噸這些都是粗略估算，勞氏的資料是增加重量為百分之四左右，因?yàn)槿毡镜臉?biāo)準(zhǔn)原來(lái)裕度很小，所以增加重量較多這是必然的。永久通道按此規(guī)那么設(shè)置歐洲常規(guī)型將增加650噸，標(biāo)準(zhǔn)的變動(dòng)引起設(shè)計(jì)上的修改，導(dǎo)致造船本錢隨之增加，這幾年雖然造船形勢(shì)很好，但很多船廠低價(jià)接的船，船價(jià)一再上漲，鋼材設(shè)備一再上揚(yáng)，美元簽的合同用歐元日元買的設(shè)備這些都是明的虧損，但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)那么不斷修改引起造船本錢的增加，這是暗的虧損。修改后的JTP將于2006年生效，時(shí)間很短，內(nèi)容很多，我們希望中國(guó)船級(jí)社對(duì)此新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)很好掌握尺度，既要與國(guó)際接軌，又要考慮為中國(guó)造船本錢的降低多作奉獻(xiàn)，結(jié)構(gòu)余量不宜太大。由于這幾年中國(guó)建造的船舶應(yīng)用中國(guó)CCS的標(biāo)準(zhǔn)愈來(lái)愈多，這是大好形勢(shì)，我們也感謝CCS在新標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)那么的變化中給予我們的幫助和指導(dǎo)。至于VLCC很多設(shè)計(jì)部門正在設(shè)計(jì)新船型，我想一定有很多新思維，我這里寫的大多是過(guò)時(shí)的信息，雜亂的寫了一些，有些數(shù)字如有不實(shí)之處請(qǐng)指正。圖1常規(guī)型壓載艙布置圖2經(jīng)濟(jì)型壓載艙布置DiscussionsonthedesignofVLCCShenWensunABSTRACT:Ours