30萬噸級(jí)超大原油船雙殼優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

王璐璐

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 船舶工程系， 遼寧 葫蘆島 125000)

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30萬噸級(jí)超大原油船雙殼優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

王璐璐

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 船舶工程系， 遼寧 葫蘆島 125000)

摘要基于實(shí)際工程中的30萬噸原油船進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。將設(shè)計(jì)中的30萬噸原油船雙殼方案與現(xiàn)有的32萬噸原油船雙殼設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，分析兩種方案在30萬噸原油船設(shè)計(jì)上的優(yōu)劣，找到相對(duì)更加優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案，為以后類似的設(shè)計(jì)研究提供參考。

關(guān)鍵詞原油船雙殼剪力彎矩斗形艙

One 300 000 DWT Super Crude Oil Tanker Study on Optimization of Double Shell

WANG Lu-lu

(Bohai Shipbuilding Vocational College Ships Engineering Department,Liaoning Huludao 125000, China)

AbstractThe article based on a 300 000 DWT crude oil tanker design. Double hull design of 300 000 tons of crude oil in the ship program compared with the double hull design of 320 000 tons of crude oil in the ship program. Comparing two methods of realizing, find better designs, and provide reference for the design of future similar study.

KeywordsOriginal oil tankerDouble hullShearBending momentBucket-shaped tank

0引言

目前根據(jù)國際運(yùn)力市場(chǎng)分析，對(duì)于東線營運(yùn)的原油船船東，由于考慮到馬六甲海峽這一原油船主要航道的吃水限制，通常會(huì)選擇30萬噸級(jí)別的原油船。在已成功設(shè)計(jì)并建造了32萬噸原油船、29.7萬噸原油船，具有較豐富的原油船的設(shè)計(jì)建造經(jīng)驗(yàn)的前提下，新設(shè)計(jì)開發(fā)的30萬噸原油船雙殼設(shè)計(jì)采用斗形艙的設(shè)計(jì)方案，即將第三邊貨油艙(左右)的一部分隔離給第三壓載艙，同時(shí)減小雙殼寬度的方案。然而30萬噸原油船雙殼設(shè)計(jì)方案是否能夠直接使用32萬噸原油船雙殼的設(shè)計(jì)方案，一直都沒有理論性的研究。本研究就是基于已開發(fā)設(shè)計(jì)的30萬噸原油船設(shè)計(jì)，按照32萬噸原油船雙殼設(shè)計(jì)的方案重新設(shè)計(jì)雙殼，比較兩種設(shè)計(jì)方案在彎矩方面的優(yōu)劣。圖1為兩種雙殼設(shè)計(jì)方案。

上述兩種方案的設(shè)計(jì)，都是在滿足MARPOL、載重線公約等相關(guān)規(guī)范公約的條件下，滿足油船的最小壓載水量及浮態(tài)、視域等要求，在雙殼設(shè)計(jì)時(shí)采用相同的內(nèi)殼板斜率進(jìn)行，且確保內(nèi)殼板的每張板的四條邊都在一個(gè)平面內(nèi)，這樣可以使結(jié)果更加的準(zhǔn)確，具有可比性。

132萬噸雙殼設(shè)計(jì)方案

32萬噸雙殼設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)原理較為簡(jiǎn)單，即將貨油艙中部的雙殼按照平直方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，雙殼寬度較大，在滿足貨油艙容積的前提下，雙殼折點(diǎn)的位置只需滿足MARPOL最小壓載水量、駕駛時(shí)域、螺旋槳浸沒率等規(guī)范公約要求即可。該種設(shè)計(jì)方法具有設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)連續(xù)性較強(qiáng)，通用性較強(qiáng)的特點(diǎn)。該方案的布置形式如圖1(b)所示，通過使用NAPA軟件，對(duì)各規(guī)范要求的必要載況的計(jì)算結(jié)果分析，該方案各主要肋位處的彎矩極值如表1所示。

圖1　兩種雙殼設(shè)計(jì)方案

航行工況港口工況NOXFRAMEMAXMINMAXMIN/m/kNm/kNm/kNm/kNm150.1#541978805-146681618528971555358267.11#573385839-307785032541342685877375.615#58.54065628-359410939367553227557484.12#604450174-4042565467851737253245101.13#635242597-4720666608619045424296126.645#67.56112080-5316982779445053207337152.16#726295528-5652880852999453977148172.005#75.56038633-5654638829882347520879177.675#76.55898100-56296288075178453728810191.85#795428721-55158977187624400158211203.19#814973630-53470236144004323385412228.705#85.53795780-46828833866817116339513254.22#902382358-3762596212467836488614279.735#94.5984192-239177280960121424815304.89#99116136-62981412627754617

2斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案

斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案采用的是將船中部邊貨油艙(左右)靠艏部的一個(gè)強(qiáng)肋位的容積給第三壓載艙(左右)，同時(shí)整體減小船舶貨油艙雙殼的寬度(但>2 m，滿足MARPOL關(guān)于貨艙區(qū)雙殼寬度要求)，艏艉部的雙殼設(shè)計(jì)在滿足公約規(guī)范的條件下盡量小，以滿足壓載水容量和貨艙容積、駕駛視域、螺旋槳浸沒率等要求，最終形成了如圖1(a)所示的布置形式。通過使用NAPA軟件，對(duì)各規(guī)范要求的必要載況的計(jì)算結(jié)果分析，得到該方案各主要肋位處的彎矩極值如表2所示。

表2　斗形艙雙殼VLCC主要肋位處的彎矩極值

3兩種設(shè)計(jì)方案對(duì)比

通過上述數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案在滿足壓載水容量和貨油艙容積的前提下，由于減小雙殼的寬度，從而減少艏艉部的壓載水容量，同時(shí)增加中部壓載水量，從而降低船舶在壓載航行時(shí)的中拱極值；同時(shí)也由于艏艉部雙殼寬度較小，增加艏艉部貨油艙的容量，減少中部貨油艙的容量，從而降低了船舶在滿載航行時(shí)的中垂極值。通過對(duì)兩種方案進(jìn)行NAPA計(jì)算，對(duì)比計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案可以使中拱彎矩極值降低約800 000 kNm，中垂極值降低約600 000 kNm，較32萬噸雙殼設(shè)計(jì)方案具有較大的優(yōu)勢(shì)。

32萬噸雙殼設(shè)計(jì)方案是目前32萬噸原油船采用的較為廣泛的一種設(shè)計(jì)方案，具有設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)連續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)后，然而對(duì)于30萬噸原油船的設(shè)計(jì)不太適用，主要原因有兩個(gè)方面：(1) 30萬噸原油船與32萬噸原油船在主尺度方面的差異不是很大，甚至對(duì)于現(xiàn)在新設(shè)計(jì)的30萬噸原油船與32萬噸原油船在船長、船寬的數(shù)據(jù)是一樣的，只是在結(jié)構(gòu)吃水、型深上較淺而已；(2) 30萬噸原油船一般情況下吃水較32萬噸原油船小，對(duì)降低船舶彎矩極值不利。因此根據(jù)29.7萬噸原油船開發(fā)設(shè)計(jì)的30萬噸原油船采用了斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案。

同時(shí)由于采用斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案降低了船舶的彎矩，使船舶在滿載時(shí)的變形較小，能夠更多地裝載原油，符合船東的利益，如圖2所示。

圖2　無斗形與有斗形壓載艙設(shè)計(jì)對(duì)比

30萬噸原油船設(shè)計(jì)時(shí)所采用的斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案就是在充分考慮了30萬噸原油船的布置特點(diǎn)再次設(shè)計(jì)的結(jié)果，通過增加船體中部的壓載艙的容量，即可以做到在壓載航行時(shí)，通過增加船體中部壓載水量，降低船舶的中拱彎矩；同時(shí)也可以在滿載航行時(shí)，通過減少船舶中部貨油的容量，降低船舶的中垂彎矩。在整體設(shè)計(jì)上不影響船舶的其他性能指標(biāo)，使彎矩極值得到了大幅度的降低，使彎矩的極值在規(guī)范要求的最小彎矩值附近，對(duì)結(jié)構(gòu)減重具有重要意義。然而在32萬噸原油船的設(shè)計(jì)上，斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案與32萬噸原油船雙殼設(shè)計(jì)方案在彎矩極值上的區(qū)別就沒有如此明顯。

4結(jié)語

綜上所述，斗形艙雙殼設(shè)計(jì)方案更加適合在30萬噸原油船設(shè)計(jì)時(shí)使用，較32萬噸雙殼設(shè)計(jì)方案具有彎矩極值小的優(yōu)點(diǎn)，在開發(fā)設(shè)計(jì)30萬噸原油船所采用的這種斗形艙雙殼設(shè)計(jì)的方案是成功的，對(duì)以后進(jìn)行該類型船舶的開發(fā)設(shè)計(jì)具有較高的參考意義。

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中圖分類號(hào)U662

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

作者簡(jiǎn)介：王璐璐 (1982-)，女，講師。