第七小组关于海洋有传总体设计特点分析的报告

1、海洋油船总体设计特点分析摘要：油船（oil tanker），载运散装石油及成品油的液货船，海洋油船作为工业血液石油及其它成品油的运输载体具有无可替代的作用。本文将从海洋油船的现状与发展概况，海洋油船的船型特点，主要技术参数的选择，海洋油船的设计要点和未来油船的船型发展与思考这几方面粗略地谈一下其总体设计的特点。关键词：海洋油船，总体设计，特点1.海洋油船现状与发展概况1.1油船市场现状国有油船运输能力缺口很大作为保障石油进出口贸易的工具，我国油船船队的规模以及我国油船为本国石油进出口贸易提供运输服务的比例明显与本国石油贸易的需求不相适应。1.2海上石油运输意义重大海上石油运输不仅对世界经济和国

2、民经济的发展具有重要作用。也对一个独立国家的政治及军事具有十分显著的影响。1.2.1我国目前本身已具备了大力发展国有油船船队的实力1.2.2我国船公司对老旧船舶重产出轻投入 1.3油船的发展概况早期的石油是用桶装由普通干货船运输的。 第一次世界大战以后，随着石油产量和运输量的迅速增长,油船向专业化、大型化发展，逐渐成为一种重要的专用运输船舶. 但从1975年起，因为发生石油危机，过剩的油船运输能力超过1亿吨， 大批油船闲置，油船吨位的增长速度出现了停滞甚至下降的局面。随着石油化学工业的发展，原油和成品油的运输趋向专业化，出现专用的原油运输船和成品油船。在原油运输方面 为了克服单向运输经济效益差

3、的弱点,50年代后期出现能兼运石油和其他大宗散货的多种兼用船。随着港口单点系泊技术的发展，原油运输船在航道条件许可下必须尽可能地大型化,以取得更高的经济效益.19671975年苏伊士运河关闭时期，波斯湾到欧美的原油运输须绕道好望角,也推动了原油船的大型化。1980年,世界油船船队构成中超大型油船（载重20万吨以上）和特大型油船（载重30万吨以上）的吨位已超过半数。随着苏伊士运河的重开和各国采取节能措施， 巨型油船大量过剩，原油船大型化的过程基本终止。成品油船因受货物批量以及港口、炼油厂设备条件的限制，载重量一般为2 万吨，最大为 7万吨。由于成品油品种较多,不宜混装，成品油 船上有较多独立的装

4、卸油泵和管系。1.4世界油船发展的趋势1.4.1世界油轮船队占世界总船队的比重迅速增加。1.4.2油轮船队船舶大型化程度迅速发展1.5节能减排技术在海洋油船中的应用1.5.1船舶节能的内涵船舶节能总的含义是以最小的能量消耗取得最大的运输效益，或者说就是以最小的燃料费用取得最大的运输量。燃料费用营运指标=运输量(吨千米或海里)/（燃油消耗量(千克)燃料的价格(元/千克)）上式的燃料费用营运指标是表示单位燃料费用所完成的运输量，从式中可以看出，船舶节能的努力方向是增大运输量，降低燃料消耗量和采用廉价的燃料。1.5.2船舶动力装置典型节能减排措施分析1)柴油机排气与冷却水余热的再利用2)提高船舶动力

5、装置的效率3)废气处理技术4)螺旋桨新技术5)采用电子喷油系统装置6)优化机舱布置及改善主机进气环境7)采用EGR废气再循环技术8)加强维护保养1.6船舶动力装置节能减排技术的展望1.6.1新型油料节能技术 燃油添加剂渗入到柴油中，对柴油起催化、气化作用，使柴油在气缸中充分燃烧，减少黑烟，达到节省油量。1.6.2开发代用燃料 发达国家的经济主要依赖于油基燃料，而油基燃料的获得是有限的，容易出现短缺，许多科学家已经考虑到原油的储存量、燃油的生产和原油的消耗等。未来的船舶动力装置能仅考虑石油为基本燃料，还要考虑使用其他新能源来取代石油。1.6.3采用风帆助航 利用风力资源，采用风帆助航将成为船舶节

6、能的另一条途径。随着电子计算机和自动化技术的发展，用计算机自动控制风帆的操纵及风帆与动力装置的优化配合已经成为现实，为风帆船的发展提供了有力的支持。80年代，日本建造的“新爱德丸”风帆油船是世界上第一艘实现非人工操帆的风帆船，该船投入营运以来，取得了节省燃料费50% 的目标。我国近年来所研制的风帆船，也已取得了初步的成果。风帆助航船既节约能源，又减少污染，必将开启科技帆船的新时代1.6.4智能化技术智能化，即使综合使用电子技术和网络技术，通过对柴油机和船舶的各种参数进行监测，并自动适时进行控制和管理，从而使柴油机随时处于最佳的工作状态。2007年3 月2日，中船重工宜昌船舶柴油机厂传来捷报，世

7、界首制WARTSILA6RT- flex50B智能型二冲程船用低速大功率柴油机顺利通过台架试验，这表明我国也已开始在智能化方面迈出了重要的一步。可以预计，智能技术的不断完善在主机节能方面必将大有可为2.海洋油船的船型特点油船外形上和布置上很容易与一般的货船区别开来。油船上层建筑和机舱设在尾部，上甲板纵中部位，布置纵通全船的输油管和步桥。石油分别装在各个油密的油舱内油船在装卸石油时用油泵和输油管输送的。2.1油船的类型 a.按有无自航能力分：自航油船、非自航油船、浮式生产 储油卸油船； b.按油船用途分：专用油船、多用途油船； c.按所载货种类分：原油油船 成品油油船 兼用船 现代油船主要技术特

8、点防污染高节能轻结构自动化短肥高2.2结构特点驾驶台与机舱均设尾部：甲板管系连续；船体中部没有隔离，有利于保持纵向强度；减少可燃气体进甲板； 单层纵通甲板，增加纵向强度，有利于承受总纵弯曲；构件完整，纵向与横向均成框架，保证船体强度；双底、双舷或中高甲板，有利于防污；舱壁涂料，有利于防腐。对防火安全要求严格。政府间海事协商组织（现改为国际海事组织）1978年议定书规定,载重量2万吨以上的新造油船，须有惰性气体防爆设施；为避免货油或油气渗漏，货油舱区同首尖舱、机舱、泵舱之间，须有隔离舱；机舱须设在尾部，以防止因烟囱火星落到货油舱区而引起火灾。货油舱用13道纵舱壁和410道横舱壁分隔,以减少自由液

9、面对船舶稳性的影响，也便于不同种类的石油分别装载。用专门的油泵和油管进行装卸，能在几小时到一昼夜间把全部货油装卸完毕；为便于卸净舱底残油，设有扫舱管系；为降低重质货油的粘度以便装卸，设有加热管系；甲板上一般不设起货设备和大的货舱口。 未设专用压载舱的油船，满载航行时干舷很小，甲板易 于上浪，故常在甲板上架设步桥，以利船员通行。船体长深比大,弯曲力矩较大，故结构多采用纵骨架式,以增加纵向强度。运输常为单方向的，回程空放时为保持一定的吃水，须装载大量压载水。在到达装货港之前，如将含油压载水排入海洋，会造成严重污染。为此，在压载以前须将油舱洗净，并将洗舱水存放入专门的污油舱；同时要设置油水分离器以严

10、格控制排放压载水的含油量。1983年10月生效的1973年国际防止船舶污染公约要求新造的载重量 2万吨以上的原油运输船和载重量3万吨以上的成品油船，须设置专用压载水舱,新油船必须设有原油洗舱2.3布置特点舱室划分：机舱；货油舱；泵舱；专用压载舱隔离空舱：货油舱与其他舱之间的隔舱；其他舱室如艏尖舱、尾尖舱、淡水舱、燃油舱等。水密舱壁总数与首尾尖舱 水密舱壁总数不得少于钢质海船入级与建造规范的规定数。防擅舱壁距首垂线的距离不得小于0.05Lpp，对于Lpp200m的船舶，应不小于10m，并且均不大于0.08Lpp。对具有球鼻首的船舶，防擅舱壁距首垂线的迈离可以减少。 水密的尾尖舱舱壁，其距尾垂线的

11、迈离应由尾油管长度、尾油管安装和密封所需地位来决定。机舱长度机舱长度与机舱位置，主机种类及台数、主机功率、辅机种类等有关。机舱长度一般应从实际布置确定。Lm=Lml+C C=1012m货油泵舱、污油蔑货油船、隔离空舱及浮力舱（1）泵舱现代油船泵舱多放在机舱前，一般泵舱长度为78m。（2）污油兼货油舱 油船要求设两个污油兼货油舱，其总容积为货油货总容积的23%。（3）隔离空舱 货油舱与机(炉)舱、干货舱、居住舱间设隔离室舱。（4）专用压载水舱为保证油船压载状态适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有关条款规定2万吨以上的原油船、3万吨成品油船须设专用压载水舱。（5）

12、干货舱 “尾机型”油船，纵倾调整较困难，以往常在船首部区域设一个非货油舱。2.4舾装和甲板设备机舱、锅炉舱均设在后部。起居舱设在尾部上层建筑。设专门吸烟室。设透气/惰气系统、大型泡沫灭火系统、喷淋系统、洗舱孔和液位测量装置。船中部设液压式吊杆。另外设有货油控制室。油船船体结构通常是单层甲板,早前油船有单层底、单壳结构，但现在都造的都是双底、双壳结构的油船。油船的干舷很小，满载航行时，甲板离水面很近。3.海洋油船主要参数的选择通常是根据母型船的统计，配以经验公式3.1主尺度及船型系数计算式 船长LppLpp=8.15DW0.3-15Lpp=60.437lnDw-456.6Lpp=9.55103D

13、W0.75+151.1船宽BB=11.13DW0.155-26 DW4(万吨)B=0.164Lpp+0.2 80Lpp150(米)B=11.625lnDW-94.77 4DW12(万吨)B=0.75DW1/3+5.05 12DW22(万吨)B=10.23+0.127Lpp 245Lpp310(米)吃水TT=0.44DW0.3+0.665 DW4(万吨)T=16.017-2.12410-14DW+3.5210-8 DW2-1.05210-14 DW34DW12(万吨)T=0.84+0.46DW0.3 12DW22(万吨)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(万吨)浮心纵向位置Xb Xb=17(Cb-0.694) (%Lpp) Cb12万吨， 载重量系数DW=0.84 0.875; 1978年以后设计建造的油船中，由于设专用压载水舱及满足保护面积的要求，及采用双底或双壳结构、双纵壁外移等影响。船的载重量系数略有降低。油船载重量系数估算公式：DW=1.410-6DW+0.746 0.5DW4 (万吨)DW=4.52910-2lnDW+0.3227 4DW12 (万吨)DW=1.4910-7DW+0.834 12DW10 万吨) G

15、M=(0.2288DW-0.898+0.4905)D (3DW10 万吨) GM=(0.0547-5.8510-3DW+1.60210-4DW2)D (DW10 万吨)式中Cw：设计水线面系数，DW：载重量，万吨，船速预报可按Holtrop法予报总阻力及有效功率EHP。 推进系数按莱甫法估算：=dosr1r2r3标准船推进系数:do=0.8833-1.16710-4RPM(1.01Lpp)0.5轴系效率:s=0.970 0.985长度修正系数:r1=1.039-97.5(5.95-0.02113Ls)10-4方形系数修正系数:r2=0.9997-0.7676Cb16.1长宽比修正系数:r3=0

16、.8605-5.697(L/B)-1.91 按Holtrop法，假定几个速度，计算出相应的有效功率EHP(kw)，用求得的推进系数计算主机功率BHP(kw)。最后利用插值方法初步予报航速。4.海洋船舶的设计要点海洋油船的设计要符合相关规范，主要分为以下几个方面：4.1船型和主要尺度 油船一般为艉机型和单机单桨，其主要尺度应该按照船东的要求和结构强度进行设计。4.2船体结构和材料 船体设计为双壳船，采用纵骨架形式，保证船体的总纵强度。货油舱的横向与水平方向的构件应构成框架，横舱壁处要有良好的水密性。油船的构件多采用高腹板桁材，以满足船舶的强度和刚度的要求。4.3总体布置总体布置简略来说就是：艉机

17、型；根据载重和抗沉性等的要求，油舱用纵横的水密舱壁分割成若干个独立的货油舱；货油泵与机舱分开；压载舱必须有污水处理装置和还有满足消防防火要求等。5.对未来船型的发展和思考 未来船型的发展和思考主要是为了解决新问题的出现：1.船队营运成本压力加大；油轮航线受区域自然地理环境影响；3.环保方面压力不断增加；4.防海盗压力有增无减。5.1未来新船型的技术需求针对现阶段所面临的尖锐问题，未来新船型的设计与建造需要从不同技术方面得到满足。5.1.1首先是绿色船型的需求。大型油轮船型设计指导思想应予以变革，应从追求更大舱容的“马六甲最大型”向“最佳油耗型”转变;中国船厂的造船能力不断提升，造船周期在缩短，

18、一个船坞年交67艘VLCC成为平常事，在坞期只有60天甚至更少，造船厂成为总装厂。运力过剩的现况几年内不会有大的改观，油运市场长期处于低谷很难恢复供需平衡，这与中国造船厂家生产能力提升不无关系。长期不盈利，船期不值钱，过量的冗余舱容也变得毫无意义。不仅市场的情形每况愈下，更令人担忧的是燃油的价格持续攀升。2006年，我们拥有和长期租进共10艘VLCC，年均燃油成本USD268/吨，今年上半年公司自有和控制的VLCC船21艘，平均燃油价格已升到USD627/吨，营运成本翻升2.4倍，平均日油耗超过6万美元。油价还有大幅回落的可能吗?答案是明显的不可能。船公司的唯一途径只能选择极端降速，原因很明确

19、，就是油价比船期更值钱。5.1.2节能减排节能减排不仅仅与企业的效益息息相关，也是每一个企业应当肩负起的社会责任。许多有识之士以及政府机构都认识到了经济发展对全球气候的影响，在本世纪初纷纷提出了“低碳经济”并呼吁全球向低碳经济转型，我们国家也是在20072008年开始正式倡导。作为能耗企业，航运公司有责任履行全球契约。5.1.3公约法规的修订。相关国际公约应予以修正，增加压载水管理的柔性条款，给出一个弹性范围，能够使船东可以通过良好的管理，来弥补特定条件下短时不满足现有规范要求，使操作成为可能。5.1.4要优化防污设计与港口配套。船舶防污染的趋势只能是越来越严格，广大船东的船舶管理压力也越来越大，就船舶目前对污染物的处理情况来看，不但费时费力，而且白白浪费掉了大量的能量。新造船舶应对低硫油舱、柜、管路、设备、压载水处理系统、防污染设备等进行统筹规划;使其简单易用，不应仅仅停留在满足公约的最低标准，同时我们也呼吁相关国际公约和国内法规不应仅仅只是要求船舶，也要对港口提出一定要求，以尽可能为船舶处理污染物提供最大帮助。5.1.5油轮应考虑防海盗设计。据国际海事局统计，索马里海盗2010年共劫持船舶49艘，占全球被劫船舶总数的92%，劫持人质1016人次。截至2010年底，仍有28艘被劫船只、638名人质被索马里海盗扣押。索马里海盗活动范围日趋扩大，袭击范围已延伸至莫桑比克