“NEWENERGY”油船改裝設(shè)計

吳健林 蘭亮

摘 ? ?要：本文對“NEW ENERGY”油船在單殼改為雙殼設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析研究，并提出了有效的解決方法。通過增加雙殼，使該船符合現(xiàn)行法規(guī)及檢驗機構(gòu)的要求，延長其使用壽命。

關(guān)鍵詞：單殼油船;雙殼改裝

中圖分類號：U674.13?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： In this paper， the problems of the “NEW ENERGY” oil tanker in the design process of changing single hull to double hull are analyzed and studied， and the effective solutions are put forward. By adding the inner shell， the ship can meet the requirements of current regulations and inspection institutions and extend its service life.

Key words： Single-hull oil tanks; Double-hull conversion

1 ? ? 改裝船概況

“NEW ENERGY”是一艘航行于臺灣附近海域的單殼、雙底成品油運輸船。該船由日本設(shè)計建造，1993年完工，入臺灣船級社（以下簡稱“CR”）。其主尺度為：總長90 m、型寬17.5 m、型深8 m、設(shè)計吃水5.5 m、結(jié)構(gòu)吃水6.5 m;全船左右舷共設(shè)10個貨油艙及兩個污油水艙。該船改裝前最大載重量約為5 953 DWT，貨艙容積約為6 315 m3（含污油艙）。為延長船舶營運壽命及符合現(xiàn)行法規(guī)及臺灣相關(guān)檢驗機構(gòu)的要求，需在該船貨油艙及污油艙增設(shè)不小于1 m間寬的內(nèi)殼。

2 ? ?改裝主要內(nèi)容及目標(biāo)

改裝的主要內(nèi)容包括：（1）根據(jù)船東認(rèn)可的改裝方案，對原船的圖紙進(jìn)行修改，如總布置圖、艙容圖、安全及防火控制圖、穩(wěn)性報告等;（2）根據(jù)ABS規(guī)范，對新增的內(nèi)殼及相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強度計算，提交改裝的基本結(jié)構(gòu)圖、舯剖面圖及用于施工的各貨油艙及污油艙分段結(jié)構(gòu)圖;（3）根據(jù)規(guī)范及相關(guān)公約、法規(guī)，對改裝后的船舶進(jìn)行相關(guān)總體性能計算，如艙容、靜水力、完整穩(wěn)性、破艙穩(wěn)性、干舷計算等;（4）對新隔出來的空艙進(jìn)行相關(guān)測深透氣管、空艙艙底水系統(tǒng)以及人孔、逃生孔、梯道等的布置。

船東提出的改裝目標(biāo)如下：（1）在滿足規(guī)范要求的前提下，改裝方案需秉承保持原船不發(fā)生重大改變的原則，盡量減少艙容損失率（要求15%以下）;（2）盡量利用船舶原有結(jié)構(gòu)，以減少改裝工作量及材料消耗量，減少改裝成本;（3）盡量不改動外板構(gòu)件，減少水下焊接工作量，避免船底板可能被焊穿的風(fēng)險;（4）改裝后的船舶完整穩(wěn)性、破艙穩(wěn)性、干舷等相關(guān)安全性能需滿足MARPOL等相關(guān)公約的要求。

3 ? ?改裝設(shè)計的主要問題及解決措施

船東提出的內(nèi)殼初步方案為：在平行中體區(qū)域設(shè)置距外板至少1 m的內(nèi)殼，并采用垂直板形式（見圖1），這樣在滿足規(guī)范的同時能使艙容損失量降到最小。但在設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)若按船東要求設(shè)置，則舭部彎曲區(qū)域雙殼空間不能滿足MARPOL 13F（3）.c條的要求，而且內(nèi)殼縱壁下端沒有構(gòu)件支撐，會造成較大的應(yīng)力集中。因此在平行中體區(qū)域內(nèi)殼縱壁下部設(shè)置傾斜板，該傾斜板在滿足規(guī)范及施工要求的前提下高度盡量降低，以減少艙容損失;并且將該板下端設(shè)置在原船NO.12內(nèi)底縱骨上，這樣在該處雙層底加設(shè)旁縱桁時可以將縱桁直接與NO.12船底縱骨面板焊接;再在新設(shè)的旁桁上加設(shè)加強筋及肘板，該肘板分別與兩邊的NO.11&NO.13內(nèi)底縱骨連接（見圖2）。這樣避免了平行中體區(qū)域縱桁與船底板的焊接，既滿足了船東減少水下焊接結(jié)構(gòu)的要求，減少了船底板可能被焊穿的風(fēng)險，也能將內(nèi)殼縱壁傳遞下來的集中應(yīng)力釋放到周圍的構(gòu)件上。但此方式有一個前提條件，就是原船NO.12船底縱骨與外板采用的是雙面連續(xù)焊，這樣才能更好的將應(yīng)力傳遞到船底板以及船底縱骨上，經(jīng)查看原船船底縱骨與外板采用的是雙面連續(xù)焊，滿足此條件而無需額外的現(xiàn)場補焊。

圖紙送審后發(fā)現(xiàn)，增加內(nèi)殼后污油艙容積只占貨油艙容積的2.7%，不滿足MARPOL所要求的3%。后經(jīng)與船東及CR商討后，CR告知可采用公約所要求的專用壓載水艙的要求進(jìn)行核算：“污油水艙的作用是能留存洗艙后所產(chǎn)生的污油水、殘油或污壓載水等，此總?cè)萘坎坏眯∮谪浻团撊莘e的3%，對設(shè)有專用壓載艙和使用原油洗艙的貨油清洗系統(tǒng)可為2%”。但設(shè)計人員按照MARPOL APPENDIX I的要求計算船長小于150 m的專用壓載艙油船最小吃水，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相關(guān)穩(wěn)性計算時，發(fā)現(xiàn)Normal Ballast Departure Condition狀態(tài)下的吃水為1.989 m < 2.136 2 m，未能滿足公約關(guān)于最小吃水的要求。

為滿足上述要求，提出了兩種解決措施：一是增大污油艙的容積，使其滿足占貨油艙容積3%的要求。即在NO.5 C.O.T中增加兩道油密艙壁（一縱壁在DL7處、一橫壁在FR36處），并在FR35橫艙壁上增開適當(dāng)?shù)牧魍?，以此擴大污油艙的容積。此方法的優(yōu)點是無需套用專用壓載水艙的要求，缺點是會增加改裝工作量以及損失一部分艙艙容;二是將位于首端的新隔出來的NO.1邊空艙改為壓載水艙，并在該區(qū)域的內(nèi)底板上開設(shè)一定的流水孔，以便與雙層底內(nèi)的NO.2壓載水艙連通。這樣無論是Normal Ballast Departure Condition狀態(tài)下的吃水還是Normal Ballast Arrival Condition狀態(tài)下的吃水均滿足MARPOL公約關(guān)于專用壓載艙油船最小吃水的要求。經(jīng)與CR及船東協(xié)商后，決定采用第二種方式，以保證其載貨艙容。

除上述利用原船NO.11&NO.13內(nèi)底縱骨和NO.12船底縱骨外，在考慮雙殼橫向強框時也充分利用原船構(gòu)件：（1）利用原外板上的強肋骨腹板（最小高度0.7 m），將其面板拆除后（面板可重復(fù)利用）再將腹板補齊至內(nèi)殼壁板（雙殼最小寬度1 m）（見圖3）;（2）原船距基線4.45 m水平桁腹板寬度在原有基礎(chǔ)上補齊至1 m，補齊后的平臺兼作人員日常檢修平臺使用（見圖4）;（3）強框及水平桁上的相關(guān)水平加強筋在原有基礎(chǔ)上延伸或?qū)?，以?jié)省材料;（4）保留原肋骨上、下端的搭接肘板，新增設(shè)的肘板與之對接;（5）在材質(zhì)、壁厚等均滿足現(xiàn)行規(guī)范及公約的前提下，貨艙區(qū)透氣管盡量采用原船設(shè)置以節(jié)省材料。

由于原船舷側(cè)采用的是橫骨架式，為方便構(gòu)件連接新設(shè)置的內(nèi)殼縱壁也采用橫骨架式，同時新增內(nèi)殼縱壁肋骨采用規(guī)格與原船肋骨及內(nèi)底縱骨規(guī)格一致。由于雙殼最小寬度只有1 m，扣除肋骨高度，邊艙凈寬度最小值只有600 mm，這對布置檢修平臺的人孔及梯道造成了很大的阻礙。經(jīng)與CR協(xié)商并經(jīng)其同意，在每個邊空艙檢修平臺的首、尾端分別設(shè)置一個600x400的腰圓孔及一個800x600的異形孔（見圖4），并在孔的邊緣設(shè)置一圈120x10的扁鋼，該扁鋼與人孔前、后肋位的橫向加強材焊接，以保證人孔周邊結(jié)構(gòu)的剛度。

油船改裝大部分施工工作量是船體結(jié)構(gòu)的裝配、焊接以及原船結(jié)構(gòu)的切割、回裝工作，船體施工焊接好壞是控制船體變形的關(guān)鍵。因此，需制定合理的改裝工藝及焊接順序，以控制改裝過程中的船體變形：在本船改裝過程中，應(yīng)盡量減少甲板換板區(qū)域，以減少改裝過程中的船體變形;同時，利用原甲板邊板焊縫，使甲板面比較美觀;在主甲板工藝孔的布置上，摒棄全通式甲板工藝孔的做法，采取間隔位置開甲板工藝孔的方法，最大限度保留甲板的完整性;此外，采用片體安裝，即將每個艙段的內(nèi)殼結(jié)構(gòu)做成一個片體，組裝完成后再吊入艙內(nèi)安裝。分段安裝后應(yīng)盡快回裝相對應(yīng)的原結(jié)構(gòu)，這樣也能盡快恢復(fù)局部強度。上述措施對控制焊接變形有一定的幫助，同時也能縮短改裝工期和費用。

在滿足規(guī)范的前提下，項目組都盡量滿足他們的要求。為了施工簡便，船廠會對圖紙上的一些結(jié)構(gòu)提出修改就提出要求將所有新增設(shè)的折邊肘板改為等效的帶加強筋或面板的肘板：如在新增的NO.3左右舷邊空艙，按要求需布置首、尾兩個人孔，以便檢修人員進(jìn)艙。但實際施工時發(fā)現(xiàn)，由于該區(qū)域主甲板上布置有面積較大的帶纜樁，無法在該處布置人孔?？紤]該邊艙長度較短，經(jīng)與CR協(xié)商，僅在靠船尾處開設(shè)一個600x800的人孔，而在靠船首端則開設(shè)一個直徑200的圓孔，并設(shè)置水密孔蓋，以便檢修人員下艙時作通風(fēng)孔使用;又如，由于原船圖紙老舊，再加上掃描過程中存在部分失真，導(dǎo)致圖紙與實際有一定的差異，在施工放樣時發(fā)現(xiàn)FR52～FR56區(qū)域的外板型值與實測值相比偏大，導(dǎo)致NO.2貨艙首端內(nèi)殼最小寬度不滿足公約要求，需對內(nèi)殼進(jìn)行局部調(diào)整，既增加了工時，也造成了材料的浪費。上述情況提醒我們，對于這類舊船的改裝不能完全依靠原船圖紙，需結(jié)合實際情況充分溝通及了解，減少后期施工修改量，避免造成工時及材料損失。

4 ? ?結(jié)束語

“NEW ENERGY”油船已于2018年6月完工并通過驗收，順利交付船東使用。根據(jù)完工后的傾斜試驗結(jié)果顯示，改裝后的空船重量約為2 212.5 t，僅增加了218t，與同類船相比減少了約6.8%;貨艙雙殼化后的艙容損失率約為13.3%（約845 m3），船東對此非常滿意。通過“NEW ENERGY”油船的改裝可以看出，改裝工作不會一帆風(fēng)順，會出現(xiàn)完整穩(wěn)性、破艙穩(wěn)性、艙容等各種難以滿足的問題，而船東又希望盡快完工以便早日恢復(fù)營運，這就意味著其對改裝周期有比較高的要求。因此，對于改裝船在開始設(shè)計時就應(yīng)有充分的分析和合理的安排，如果到后期才發(fā)現(xiàn)問題，那解決問題的難度和返工量會相當(dāng)大。此外，在設(shè)計和施工過程中遇到問題應(yīng)積極與船級社及船東協(xié)商，盡快解決問題，以免影響后續(xù)工作?！癗EW ENERGY”油船改裝項目獲得了船東的高度評價，其成功交付為我院進(jìn)入油船改裝行業(yè)及臺灣市場奠定了基礎(chǔ)，也為承接類似油船項目提供了值得借鑒的經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

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